Испытательная машина КМ-50-1.

 

Испытательная машина КМ-50-1 предназначена для испытания образцов из металлов на кручение с наибольшим крутящим моментом 50 кгс/м² в соответствии с методами указанными в ГОСТе 3565-58.

Разрешается также проводить также на машине испытания образцов из других материалов. На рис. 6.6 представлена схема испытательной машины.

 

Рис.6.6. Схема испытательной машины КМ-50-1

Машина состоит из следующих частей: остова, привода, механизма нагружения, моментоизмерителя, устройства записи, ручного привода, захватов и электроаппаратуры.

Остов представляет собой замкнутую раму, основание которой - чугунный корпус привода (1), боковые стороны - две стальные цилиндрические колонны (2) и (3), нижние концы их закреплены в корпусе привода, а верхние закреплены чугунным корпусом механизма нагружения (4). На левой колонне укреплен корпус моментоизмерителя (5). На остове размещаются все узлы и детали машин.

При работе электродвигателя в зависимости от установки переключателей скоростей активный захват совершает 1 или 0,3 оборота в минуту. При работе ручным приводом (6) переключатель скоростей должен быть установлен в нейтральное положение, чтобы зубчатые передачи неработали, т.е. против отметки «0».

Для закрепления образцов различной длины нижний активный захват может устанавливаться на различной высоте маховиком (8). Нижний захват расположен в ходовом винте на направляющих, выполненных внутри шариковых обойм, которые обеспечивают осевое давление захвата во время испытания образцов.

Угол образования описывается по шкале (9), установленной на ходовом винте. В шкале 360 делений, цена каждого из них соответствует углу закручивания в 1°. Целые обороты ходового вала фиксирует специальный счетчик с пределом измерения в 10 оборотов.

Показания по шкале углов закручивания соответствуют относительному повороту захвата машины, т.к. поправка на поворот верхнего захвата вносится автоматически корректирующим приспособлением (10). Верхнюю направляющую корректирующего устройства перед испытанием образца необходимо подводить рукой до соприкосновения с верхним захватом (11).

 

Рис. 6.7. Общий вид испытательной машины КМ-50-1

Необходимо иметь в виду, что из-за инерционного пробега вала нижнего захвата после выключения механического привода в момент разрушения образца углы закручивания следует отсчитывать по шкале, если они не менее 200°, точно отсчитывать каждые углы можно, лишь при нагружении образца ручным приводом.

Для создания уравновешивающего момента привода служит механизм нагружения, в нижней части которого установлен верхний захват (11). Уравновешивающий момент создается с помощью сектора, связанного гибкой связью с маятником, который имеет съемные грузы, которые устанавливаются в зависимости от применяемой при испытании шкалы моментоизмерителя.

Моментоизмеритель предназначен для отсчета по шкале моментов (12) при помощи рабочей (13) и контрольной (14) стрелок момента, приложенного к образцу. Конструкция моментоизмерителя рассчитана так, что величина момента, приложенного к образцу, прямопропорциональна углу отклонения рабочей стрелки по круговой шкале. Стрелка по круговой шкале показывает непосредственно действующий на образец момент.

Для закрепления образцов, испытываемых на кручение, машина имеет клиновые захваты. Верхний захват (11) установлен в шпинделе головки нагружения, нижний захват (7) - в ходовом винте. Клиновые захваты снабжены постоянными вкладышами, которые перемещаются пружиной, поджимаемой рукояткой. Вкладыши захватом снабжены комплектом сменных, термически обработанных губок, рассчитанных на закрепление образцов различной толщины и диаметра. Для удобства заправки и снятия образцов в захватах сделаны прорези. Верхний захват имеет фиксатор (15), удерживающий губки раскрытыми.

 

Рис.6.8. Эскиз образца круглого сечения

 

Рис. 6.9. Столы с образцами(сталь, чугун, дерево)

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие напряжения возникают в точках образца при кручении: в плоскостях, перпендикулярных к оси; в плоскостях, расположенных под углом 45° к оси стержня?

2. Как по характеру разрушения образца определить, какой вид напряжений наиболее опасен для данного материала?

3. Что можно сказать о свойствах материала, если разрушение образца произошло по плоскости, расположенной под углом 45° к его оси?

4. Какие образцы называются нормальными?

5. Чем отличаются нормальные участки диаграмм кручения чугунного и стального образцов?

6. Какой вид имеют поверхности излома чугунного и стального образцов?

7. Чем отличаются формулы для подсчета условного предела прочности при кручении для образцов из пластинчатых и хрупких материалов?

8. При испытании было установлено, что один образец разрушается при угле закручивания 60°, а другой – при угле 500°. Сравните пластичность испытуемых материалов?

 

Литература

1. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы, задачи. М.: Металлургия, 1984.

2. Металловедение / Под ред. М.С. Ароновича. М.: МЭИ, 1970.

3. Арзамасов Б.И. Материаловедение технология конструкционных материалов. М: Издательский центр «Академия», 2007.

4. Сироткин О.С. Теоретические основы общего материаловедения, Казань КГЭУ, 2007, 348с.

5. Лабораторный практикум по материаловедению. М.: Изд-во МЭИ, 1998.

 

Лабораторная работа № 7.

 

ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗГИБ

Цель работы

Изучить методику испытания материалов на изгиб дляопределения основных механических характеристик различных материалов.

Рабочее задание

1.Определить линейные и угловые перемещения в произвольных сечениях балки.

2.Проверить формулы сопротивления материалов (интеграл Мора) экспериментальным методом и оценить погрешности.

Оборудование и материалы

 

Виртуальный лабораторный комплекс, установка СМ-4А, стрелочный индикатор с опорой, комплект грузов, массой 10 H; линейка.

 

Проведение испытания

Для опыта используется балка (1) прямоугольного сечения с размерами b и h и размерами участков L.

Нагрузить её на конце силой F. Нагрузка осуществляется путем приложения к подвеске (2) грузов F. Балка опирается на две опоры (3).

Размеры балки выбраны так, что бы при небольшой нагрузке она получала значительные деформации, т.е. балка изгибается в плоскости наименьшей жесткости.

Измерение прогиба в интересующем нас месте осуществляется с помощью индикатора (4), закрепленного на станине (5) при помощи стойки.

Для определения угла поворота сечения на левой опоре используют также индикатор, установленный на левой консоли.

Последовательность действий следующая:

1. Замерить размеры поперечного сечения b и h длины l. Взяв линейку в руки, применить ее к СМ-4А. Перемещая линейку влево и вправо, визуально замерить размеры на балке (от опор до штырей для груза).

2. Установить индикатор в точке (0), стрелки устанавливаем на ноль. Стрелочный индикатор должен находиться над средним навесом для груза.

Игла измерительная должна едва касаться балки. Затем балку нагрузить нагрузкой F и записать показания индикатора.

3. Установить индикатор в точке (2), стрелки установить на ноль. Стрелочный индикатор должен находиться над средним навесом для груза. Игла измерительная должна едва касаться балки. Записать показания индикатора.

4. Установить индикатор в точке (4), стрелки установить на ноль. Стрелочный индикатор должен находиться над средним навесом для груза. Игла измерительная должна едва касаться балки. Записать показания индикатора.

Рис.7.1. Схема установки СМ-4А