Лабораторная работа №1.
Испытание материалов на растяжение
Цель работы:
1. Изучить поведение материала при растяжении до разрушения.
2. Получить диаграмму растяжения, установить механические характеристики материала образца, предел прочности, предел текучести, остаточное относительное удлинение при разрыве.
Оборудование:
1. Разрывная машина РМП – 100
2. Набор образцов
3. Штангель-циркуль
Порядок выполнения работы
1. Образец укрепить в захватах машины.
2. Штангель-циркулем измерить длину образца.
3. Включить машину.
4. В процессе испытания образца записывать показания приборов, измеряющих величину силы нагружения и удлинения образца.
5. В момент разрыва образца выключить машину.
6. Измерить длину образца после разрыва и диаметр в месте сужения.
7. Данные наблюдений и измерений записать в таблицу.
8. Построить диаграмму растяжения.
Размер образцов.
Материал
Начальный диаметр мм.
Начальная длина мм.
Площадь сечения мм. А
Сталь
Алюминий
0,5
1,6
130
150
0,19
2,01 мм2
Расчетные формулы:
1. Площадь поперечного сечения А0 = Пd2 /4;
2. Предел прочности: δпл = Fпл. /A0. Где Fпл. – нагрузка, соответствующая пределу прочности.
3. Предел текучести:δT = Fт/A0. Где Fт - нагрузка, соответствующая пределу текучести.
4. Относительное удлинение: ξ= (L-L0 /L)*100%
Таблица результатов.
№
Материал образца
Нагрузка при текучести
Нагрузка при разрыве.
Абсолютное удлинение.
Предел текучести.
Предел прочности
Относительное удлинение.
1
2
180
360
200
380
8
9
947
179
1052
189
6,2
6
5. Диаграмма растяжения:
Вывод с предельной работы.
Вывод: диаграмма растяжения (зависимость напряжения от абсолютного удлинения) показывает, что стальной образец прочнее чем алюминиевый. Можно наблюдать в разрывной машине пределы прочности и текучести для испытуемых материалов.
Лабораторная работа №2.
Тема: испытание материала на сжатие.
Цель: определить предел прочности дерева поперек и вдоль волокон.
Таблица измерения.
Размер образца.
Вдоль волокон.
Поперек волокон.
h
12 мм
13 мм
b
11
15
δ
A
121 мм2
165 мм2
Пусть:
Р=20 кг/см2
F=PAпорш d
Aпорш = π Dn2 /4=3.14*402 /4=12.56см2
F=20*12.56*10=2512H
Для Р=5кг/см2
δ = F/A =
2512/121
628/165
Таблица испытаний.
Вид испытаний
Давление по манометру
Разрушающая сила
Вдоль волокон
20
2512Н
20,8МПа
Поперек волокон
5
628Н
3,8МПа
1. Площадь сечения образца А=b*δ
2. Разрушающая сила Fmax = Р*Аn *10 (Н)
3. Площадь поршня An =πD2/4
4. Предел прочности δb=Fmax /A
Вывод: Предел прочности для образца поперек волокон составляет 3,8МПа, а вдоль 20,8МПа. Вид дерева можно узнать по табличному значению 12,3МПа.
Лабораторная работа №3.
Тема: Испытание материала на срез.
Цель: Определить предел прочности на срез различных материалов.
1. Схема приспособления для испытания на двойной срез.
Данные об образцах
№1 Круглый образец
№2 Плоский образец
№3 Плоский образец
Примечание
Al
Диаметр
1,5 мм
−
Площадь среза
3,53 мм2
47,1 мм2
15,7 мм2
Толщина плоского образца
0,5 мм
№ образца материала
Р манометра
Срывающая сила
№1
3
377
106,9МПа
№2
18
2261
48 МПа
№3
34
4270
272 МПа
Схема гидравлического пресса.
Вывод: характеристика материала допускаемой касательного напряжения при срезе, по результатам двух опытов для Al = 77.4МПа, Стали = 272МПа.
Лабораторная работа № 4.
Тема: Испытание материалов на кручение.
Цель: Определить модуль сдвига материалов образца опытным путем.
d = 6 mm
L = 1130 mm
R = 33 mm
D = 100 mm
Таблица наблюдений и вычислений.
Нагрузка
Крутящий момент
Дуга поворота
Угол закручивания
Модуль сдвига
100
0,4
0,012
740*104 МПа
0,75
0,022
8,08*104 МПа
300
1,1
0,033
Ма=F*d
Dδ=100мм
Jp=127.17 мм4
G=8.885 H/мм3
Вывод: Материал стержня – легированная сталь с модулем сдвига 7,85*104 МПа
Лабораторная работа № 5.
Тема: Испытание винтовой цилиндрической пружины.
Схема, эскиз, размеры пружины.
D=DH –d,
D – средний диаметр пружины
DH – наружный диаметр
d – диаметр проволоки
F=kx
δ=εF
ε=ΔL/L
ε – относительное удлинение
E – модуль продольной упругости материала
λт=9FD3n/Gd4 средний диаметр пружины
D=42 мм
G=8*104МПа
N=7
Практическая осадка
Теоретическая осадка
Отклонение
4,5
0,9
0,909
0,9%
1,8
1,818
13,5
2,7
2,727
График осадки.
Вывод: Осадка пружины прямо пропорционально приложенной нагрузке, это небольшие нагрузки и для них соблюдается закон Гука.
Лабораторная работа № 6.
Тема: Испытание двухопорных балок на изгиб.
Цель: Опытное определение величины прогиба балки, сравнение с теоретическими значениями.
Схема установки.
Действительный прогиб
Теоретический прогиб
Изгибающий момент
Напряж. изгиба
ΔF
2.3
2.46
2318
13.9
6,5
4.9
4.91
4635
27.8
0,2
27
7.3
7.37
6959
41.7
Вывод: Прогиб балки практически совпадает с теоретическими, в пределах небольших погружений он прямопропорционален приложенной нагрузки.
Лабораторная работа № 7.
Тема: Цилиндрические редукторы.
Цель: Ознакомление с конструкцией редуктора и назначением его деталей.
Наименование параметров и единиц измерения
Обозначения и способ определения
Результаты измерения
Число зубьев
Z1
Z2
Z3
Z4
14
58
54
Передаточное число
u1= Z2/ Z1
u2= Z4/ Z3
4,14
Межосевое расстояние
aω
9,5 мм
Диаметр окружностей выступов 1 и 2 ступени
da1
da2
da3
da4
40 мм
55
135
1)
2)
3)
Модуль зацепления 1 и 2 ступени
m1= da1
m2= da2/ Z2+2
Для ведомого колеса
Ширина венцов колеса
b1
b2
25 мм
aω=d1+d2/2
90 мм
Вывод: Колеса касаются друг друга окружностью делительных диаметров они проставлены на чертеже, модуль зацепления для такого редуктора 2,5.
Лабораторная работа № 8.
Тема: Червячные редукторы.
Цель: Ознакомление с конструкцией и его назначением, составление кинематической схемы.
Оборудование и принадлежности.
1. Червячный редуктор с верхним расположением червяк – 1 комплект
2. Червячный редуктор с нижним расположением. – 2 комплекта.
3. Штангель-циркуль с пределами от 0 до 125 мм и от 0 до 320 мм.
4. Разводной ключ, гаечный ключ, отвертка, молоток.
Наименование параметра и его размеры
Обозначение
Способ определения
Численное значение величин.
4
Число заходов витков
z1
сосчитать
z2
40
u
u=z2/2
Диаметр окружности и впадин
замерить
47
Диаметр окружности выступов колес
138
Осевой модуль зацепления
m
m= da2/ z2+2
округлить по ГОСТу
7
Диаметр делительной окружности
d1,d2
d1=q+m
d2=z2+m
40,62
5130
Число модулей червяка
q
q= (da1/m)-2
12,5
Диаметр окружности впадин
df1,df2
df=m*(q*2.4)
32,825
122,2
10
Осевой шаг червяка
p
p=m*π
10,205
Угол подъема винтовой линии
γ
tyγ= m*π
0,08
12
-делительное
-расчетное
d
a
77,2
85,3125
13
Длина нарезанной
98
Ширина венца колеса
35
Вывод: Межосевое расстояние отличается от замеренного на 10%, вычисленные размеры смотри на чертеже.
Лабораторная работа № 9.
Тема: Расчет привода рабочей машины.
Цель: Определение передаточных чисел всех передач общего передаточного числа, общего КПД, а также линейной скорости всех валов вращающегося момента вала рабочей машины.
Схема привода:
Порядок выполнения работы:
1. Передаточное число всех передач
2. общее передаточное число u=uзуб*uрем*uцеп =1,972
3. Общее КПД η=ηрем*ηзуб*ηпод =0,848
4. Мощность валов. Р1 = 50 Вт; Р2 =47 Вт; Р3 =45,12 Вт;Р4 = 42,41 Вт.
5. Угловые скорости. ω1 =62,8 рад/с;ω2 =82,2 рад/с; ω3 =49,34 рад/с; ω4 =31,832.
6. Угловая и линейная скорость рабочей машины. ω=31,845 рад/с; ν=0,398 м/с
7. Вращающий момент на валу эл. двигателя и вала рабочей машины. М4=1,332Нм; М1=0,795Нм
8. Окружное усилие рабочей машины/сила натяжения каната.
Вывод: Изучены кинематические характеристики привода рабочей машины, выигрыш во вращающем моменте на валу рабочей машины. Подъемный механизм способен поднимать груз до 106,5 Н со скоростью 0,398Н/с.
