Wyznaczanie charakterystyk sprężyn

1. Cel wyznaczania charakterystyk sprężyn.

Charakterystyka sprężyny obrazuje jej przydatność do celów konstrukcyjnych. O przydatności sprężyny do wykonywania określonej pracy decyduje ilość energii , jaką jest zdolna zakumulować. Odkształcenie sprężyny mierzymy wielkością wydłużenia lub skrócenia. Badanie polega na tym, że badaną sprężynę umieszcza się albo między płytkami albo zawiesza na hakach rewersora umieszczonego w belce pędowej urządzenia do wyznaczania charakterystyk. Następnie dokonuje się odczytu na tarczy siłomierza wartości siły działającej na sprężynę

2. Tabela pomiarów

Lp.

Sprężna1

Sprężyna 2

Układ szeregowy

Układ równoległy

[mm]

[daN]

[mm]

[daN]

f [mm]

P [daN]

f [mm]

P [daN]

1

2

3

4

5

6,9

7,2

7,5

7,8

8,1

2

4

6

8

10

7,1

7,4

7,7

8,0

8,3

2

4

6

8

10

1,5

2,1

2,7

3,4

3,9

2

4

6

8

10

6,7

6,8

6,9

7,1

7,2

2

4

6

8

10

Sprężyna 1 : D = 46,5 , d = 4,0 , n = 7 ; Sprężyna 2 : D = 37,15 , d = 3,4 , n = 7 .

3. Wykresy

Wykres zależności ugięcia od obciążenia

Wykres zależności ugięcia od obciążenia dla układu sprężyn szeregowego i równoległego.

4. Wyznaczenie sztywności sprężyn z wykresu .

Dla sprężyny 1 :

Dla sprężyny 2 :

5. Wyznaczenie sztywności sprężyn wg wzoru :

Jak widać z obliczeń , wartości stałych sprężyn wyznaczone na drodze doświadczalnej z wykresu posiadają zbliżone wielkości . Wartości stałych sprężynowych otrzymanych wg wzoru wytrzymałości materiałów

są znacznie zróżnicowane w stosunku do wartości stałych otrzymanych na drodze doświadczalnej . Związane to jest z małą dokładnością pomiarów uzyskanych podczas ćwiczenia .

6. Sztywność układów sprężyn wyznaczonych doświadczalnie i wg wzoru :

Stała sprężynowa doświadczalna

dla układu równoległego dla układu szeregowego

Stała sprężynowa obliczona ze wzorów

dla układu równoległego dla układu szeregowego

C = 13,2 C = 3,3

Stała sprężynowa dla układu szeregowego posiada taką samą wartość niezależnie od sposobu jej wyznaczenia . Stała sprężynowa dla układu równoległego posiada zbliżone wartości. Z przeprowadzonych obliczeń widać , że dla układów połączeń sprężyn ,otrzymaliśmy dość dokładne wartości stałych sprężyn. Rozbieżność w wynikach może być spowodowana małą dokładnością pomiarów w wyniku eksploatacji urządzenia pomiarowego.