Лабораторная работа №1.
Испытаниематериалов 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 показанияприборов, измеряющих величину силынагружения и удлинения образца.
5. В момент разрыва образца выключить машину.
6. Измерить длину образца после разрыва и диаметр в местесужения.
7. Данные наблюдений и измерений записать в таблицу.
8. Построить диаграмму растяжения.
Размеробразцов.
Материал
Начальный диаметр мм.
Начальная длина мм.
Площадь сечения мм. А
Сталь
Алюминий
0,5
1,6
130
150
0,19
2,01 мм2
Расчетныеформулы:
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%
Таблицарезультатов.
№
Материал образца
Нагрузка при текучести
Нагрузка при разрыве.
Абсолютное удлинение.
Предел текучести.
Предел прочности
Относительное удлинение.
1
2
Сталь
Алюминий
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 отабсолютного удлинения) показывает, что стальной образец прочнее чемалюминиевый. Можно наблюдать вразрывной машине пределы прочности итекучести для испытуемых материалов.
Лабораторнаяработа №2.
Тема:испытание материала на сжатие.
Цель: определить предел прочности дерева поперек и вдольволокон.
Таблица измерения.
Размер образца.
Вдоль волокон.
Поперек волокон.
h
12 мм
13 мм
b
11
15
δ
11
11
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
Предел прочности
Вдоль волокон
20
2512Н
20,8МПа
Поперек волокон
5
628Н
3,8МПа
Расчетныеформулы:
1. Площадь сечения образца А=b*δ
2. Разрушающая сила Fmax=Р*Аn*10(Н)
3. Площадь поршняAn=πD2/4
4. Предел прочности δb=Fmax/A
Вывод:Предел прочности для образца поперекволокон составляет 3,8МПа, а вдоль 20,8МПа. Вид дерева можно узнать потабличному значению 12,3МПа.
Лабораторная работа №3.
Тема:Испытание материала на срез.
Цель:Определить предел прочности на срез различныхматериалов.
1. Схемаприспособления для испытания на двойной срез.
Данные об образцах
№1 Круглый образец
№2 Плоский образец
№3 Плоский образец
Примечание
Материал
Al
Al
Сталь
Диаметр
1,5 мм
−
−
Площадь среза
3,53 мм2
47,1 мм2
15,7 мм2
Толщина плоского образца
−
1,5 мм
0,5 мм
Таблица испытаний.
№ образца материала
Р манометра
Срывающая сила
Предел прочности
№1
3
377
106,9МПа
№2
18
2261
48 МПа
№3
34
4270
272 МПа
Схема гидравлического пресса.
Вывод: характеристикаматериала допускаемой касательного напряжения при срезе, по результатам двухопытов для Al= 77.4МПа, Стали = 272МПа.
Лабораторная работа № 4.
Тема:Испытание материалов на кручение.
Цель:Определить модуль сдвига материалов образца опытнымпутем.
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
1
1
100
0,4
0,012
740*104 МПа
2
2
200
0,75
0,022
8,08*104 МПа
3
3
300
1,1
0,033
8,08*104 МПа
Ма=F*d
Dδ=100мм
Jp=127.17 мм4
G=8.885H/мм3
Вывод:Материал стержня – легированная стальс 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=42мм
G=8*104МПа
N=7
№
Нагрузка
Практическая осадка
Теоретическая осадка
Отклонение
1
4,5
0,9
0,909
0,9%
2
9
1,8
1,818
0,9%
3
13,5
2,7
2,727
0,9%
График осадки.
Вывод:Осадка пружины прямо пропорциональноприложенной нагрузке, это небольшиенагрузки и для них соблюдается закон Гука.
Лабораторная работа № 6.
Тема:Испытание двухопорных балок на изгиб.
Цель:Опытное определение величины прогиба балки, сравнениес теоретическими значениями.
Схема установки.
№
Нагрузка
Действительный прогиб
Теоретический прогиб
Изгибающий момент
Напряж. изгиба
ΔF
1
9
2.3
2.46
2318
13.9
6,5
2
18
4.9
4.91
4635
27.8
0,2
3
27
7.3
7.37
6959
41.7
0,9
Вывод:Прогиб балки практически совпадает стеоретическими, в пределах небольших погружений он прямопропорционаленприложенной нагрузки.
Лабораторная работа № 7.
Тема:Цилиндрические редукторы.
Цель:Ознакомление с конструкцией редуктора и назначениемего деталей.
Наименование параметров и единиц измерения
Обозначения и способ определения
Результаты измерения
Число зубьев
Z1
Z2
Z3
Z4
14
58
20
54
Передаточное число
u1= Z2/ Z1
u2= Z4/ Z3
4,14
2,7
Межосевое расстояние
aω
9,5 мм
Диаметр окружностей выступов 1 и 2 ступени
da1
da2
da3
da4
40 мм
150
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
Межосевое расстояние
aω=d1+d2/2
90 мм
Вывод: Колесакасаются друг друга окружностью делительных диаметров они проставлены начертеже, 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 – 1комплект
2. Червячный редуктор с нижним расположением. – 2комплекта.
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.
1
2
3
4
5
1
Число заходов витков
z1
сосчитать
1
2
Число зубьев
z2
сосчитать
40
3
Передаточное число
u
u=z2/2
40
4
Диаметр окружности и впадин
da1
замерить
47
5
Диаметр окружности выступов колес
da2
замерить
138
6
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
8
Число модулей червяка
q
q=(da1/m)-2
12,5
9
Диаметр окружности впадин
df1,df2
df=m*(q*2.4)
32,825
122,2
10
Осевой шаг червяка
p
p=m*π
10,205
11
Угол подъема винтовой линии
γ
tyγ=m*π
0,08
12
Межосевое расстояние
-делительное
-расчетное
d
a
замерить
77,2
85,3125
13
Длина нарезанной
b1
замерить
98
14
Ширина венца колеса
b2
замерить
35
Вывод: Межосевоерасстояние отличается от замеренного на 10%, вычисленные размеры смотри начертеже.
Лабораторная работа № 9.
Тема:Расчет привода рабочей машины.
Цель:Определение передаточных чисел всех передач общегопередаточного числа, общего КПД, а также линейной скорости всех валоввращающегося 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 =47Вт; Р3 =45,12 Вт; Р4 = 42,41 Вт.
5. Угловые скорости. ω1 =62,8рад/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 рабочеймашины, выигрыш во вращающем моменте на валу рабочей машины. Подъемный механизмспособен поднимать груз до 106,5 Н со скоростью 0,398Н/с.