Zasada i obsługa maszyny wytrzymałościowej i zrywarki
Maszyna wytrzymałościowa - jest to przyrząd służący do badania wytrzymałości materiałów. Próbka materiału poddawana jest naprężeniom prowadzącym do jej odkształcenia; mierzone są przy tym wartości sił i odkształceń.
Ze względu na rodzaj testowanych odkształceń, maszyny wytrzymałościowe możemy podzielić na:
1. zrywarki - do sił rozciągających - służą do zrywania np. próbek stalowych, nici itd.
2. Prasy - do sił ściskających - służą do ściskania np. próbek betonowych,
3. maszyny uniwersalne - do sił ściskających i rozciągających.
Maszyny wytrzymałościowe do sił ściskających po przezbrojeniu mogą być wykorzystywane do badania wytrzymałości na zginanie.
Ze względu na sposób przeprowadzenia testu, wyróżniamy:
1. Maszyny wytrzymałościowe do prób statycznych - wzrost naprężeń następuje powoli w czasie; zakłada się, że zależność odkształcenia od przyłożonej siły jest stała w czasie
2. Maszyny wytrzymałościowe do prób dynamicznych - różnią się od statycznych krótkotrwałym działaniem przykładanej siły. W odróżnieniu od prób statycznych, dynamiczne badanie wytrzymałości wymaga rejestracji nie tylko wartości przykładanej siły, ale również czasu trwania udaru; badane materiały, takie jak kompozyty, polimery, zmieniają swoje własności fizyczne w trakcie udaru, przez co ich wytrzymałość
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, działania, konserwacji i sprawdzania maszyn do
prób rozciągania; przygotowanie próbek oraz poznanie kształtu i sposobów ich mocowania
w uchwytach zrywarek.
.Wiadomości uzupełniające.
Do prób wytrzymałościowych na rozciąganie stosuje się obecnie przeważnie uniwersalne
maszyny wytrzymałościowe, na których - oprócz rozciągania - można przeprowadzić
badania ściskania, zginania, a nieraz również ścinania oraz pewne próby technologiczne.
Maszyny wytrzymałościowe mają napęd mechaniczny lub hydrauliczny. Każda maszyna do
zrywania składa się z trzech części:
1 ) ramy z chwytami próbek,
2 ) mechanizmu napędowego,
3 ) przyrządów pomiarowych i rejestrujących wskazania.
Rama składa się z dwóch części: ruchomej i stałej. Przy napędzie mechanicznym ruchoma
rama jest napędzana za pośrednictwem śruby, której ruch obrotowy jest przekształcany - z
użyciem nakrętki - na ruch postępowy ramy.
Śruba, poprzez przekładnię mechaniczną jest napędzana bądź ręcznie, bądź za pomocą
silnika. W maszynach hydraulicznych ruch ramy odbywa się pod wpływem ciśnienia oleju na
połączony z ramą tłok. Olej jest tłoczony przez pompę napędzaną najczęściej silnikiem
elektrycznym. Część nieruchoma maszyny jest umocowana na fundamencie. Wartość siły
rozciągającej wyraża się wzorem
F = p x At [N]
, gdzie: p - ciśnienie oleju [Pa], At -
powierzchnia tłoka [m2].
Pomiaru siły dokonuje się za pomocą odpowiednio wyskalowanego manometru, lub,
częściej z użyciem dynamometru wahadłowego. Rysunek 1a przedstawia schemat maszyny
wytrzymałościowej uniwersalnej o napędzie hydraulicznym, z siłomierzem wahadłowym.
Próbkę 1 do rozciągania mocuje się w uchwytach 2. Śrubą 5 ustala się położenie głowicy
uchwytowej dolnej. Przez otwarcie odpowiedniego zaworu tłoczy się olej pod tłok 6, który
za pośrednictwem górnej poprzeczki i cięgien 7 oddziałuje na górną głowicę uchwytową.
Ściskanie odbywa się między płytami 3, zginanie zaś - po oparciu próbki na podporach 4 -
z użyciem odpowiedniego trzpienia. Przestrzeń cylindra roboczego jest połączona
przewodem z przestrzenią cylindra pomiarowego 8. Tłok pomiarowy 9 poprzez dźwignię z
wahadłem oddziałuje na zębatkę 10, która przesuwając się powoduje obrót wskazówki 11,
wyznaczającej na podziałce wartość działającej siły.
Maszyny wytrzymałościowe są najczęściej wyposażone w urządzenia rejestrujące.
Wydłużaniu się próbki towarzyszy ruch obrotowy bębenka z nałożoną nań kartką papieru.
Połączony z wskazówką 11 pisak 12 ( rys.1.1b ) kreśli na kartce wykres, którego rzędne w
każdym punkcie są proporcjonalne do wartości siły działającej na próbkę. W ten sposób
otrzymuje się wykres rozciągania próbki aż do jej zerwania, przedstawiający zależność
wydłużenia od obciążenia.
Próbki są mocowane w uchwytach zbudowanych w różny sposób. Może to być
zaciskający się zespół klinów szczękowych lub pierścieni dzielonych układanych w
pierścieniu niedzielonym, może to być wreszcie uchwyt gwintowy lub inny. Części
uchwytowe próbek muszą mieć kształt i wymiary odpowiednie do uchwytów zrywarki.
Nowoczesne maszyny umożliwiają zmianę zakresów obciążeń, np. maszyna 100 kN (
10000 kG ) może być nastawiana zarówno na maksymalne obciążenie 1, 2, 5, 10 i 50 kN (
100, 200, 500, 1000, 5000 kG ).
Rys.1.Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa.
Odpowiedni zakres dobiera się, obliczając wstępnie maksymalną siłę zrywającą Fm wg
wzoru:
Fm = So x Rm
w którym: So - przekrój próbki materiału badanego,
Rm - orientacyjna wartość wytrzymałości na rozciąganie.
Wartość Fm powinna mieścić się między 60 a 100 % zakresu pomiarowego dynamometru.
Dla zapewnienia odpowiedniej dokładności pomiarów maszyna wytrzymałościowa musi być
ustawiona w pomieszczeniu ogrzewanym, o temperaturze ok. 20oC. W pomieszczeniu, w
którym maszyna jest ustawiona, należy zachować czystość. Elementy lakierowane powinny
być oczyszczone z kurzu, części współpracujące ze sobą należy smarować.
Po zainstalowaniu maszyny należy ją zgłosić do legalizacji w Okręgowym Urzędzie Miar.
Przed zgłoszeniem należy sprawdzić działanie uchwytów do próbek rozciąganych. Płyty do
prób ściskania i zginania powinny zapewniać osiowość obciążenia; błąd płaskości ich
powierzchni nie może przekraczać 50 m / 50 mm. Urządzenie do prób zginania powinno
mieć wymiary podpór i trzpieni zgodne z aktualnie obowiązującą normą. Mechanizm
obciążający próbkę powinien zapewniać możliwość regulacji prędkości wzrostu obciążenia i
odkształcenia. Wskazówka siłomierza powinna wykazywać zmiany obciążeń bez opóźnień
lub przyśpieszeń. Średni błąd wskazań siłomierza może wynosić max 1 %.
Szczegółowego sprawdzenia maszyn wytrzymałościowych należy dokonać w oparciu o
aktualnie obowiązującą normę.
Przebieg ćwiczenia.
1.Sprawdzić zakres obciążeń maszyny - skontrolować obciążniki i zrównoważyć je przez
uruchomienie maszyny luzem, nastawiając wskazówkę na zero; sprawdzić wskazania
siłomierza maszyny siłomierzem kontrolnym zamocowanym e uchwytach próbek.
2.Założyć papier na bęben i wykanać osie współrzędnych przez przesunięcie pisaka.
3.Sprawdzić uchwyty i zamocować w nich próbki uprzednio dobrane i oznakowane (
ocechowane ).
DjMarcoo210791