Determinarea experimentală a caracteristicii și a rigidității arcurilor elicoidale

Scopul lucrarii:

Lucrarea are drept scop determinarea experimentala a caracteristicii si

rigiditatii arcurilor elicoidale si compararea acestora cu rezultatele calculate

teoretic.

2.Notatii

d - diametrul sarmei din care este confectionat arcul in [mm];

D - diametrul mediu de infasurare a arcului, in [mm];

f , f , f - sageata arcului, sageata corespunzatoare treptei de incarcare I ,

respective sageata teoretica la treapta de incarcare I, respective sageata teoretica

la treapta de incarcare I , in [mm];

G - modul de elasticitate transversal al materialului arcului, in [MPa]. Se poate

considera G=0, 8 • 10 MPa pentru arcuri din otel;

i - treapta de incarcare;

k , k , k , k - rigiditatea arcului corespunzatoare deformatiei liniare f, respectiv

unghiulare Ø, rigiditatea arcului corespunzatoare sagetii f, determinate experimental ,respectiv rigiditatea calculate teoretic, in [N/mm] sau [Nmm/rad];

M - momentul care solicita arcul, in [ Nmm ];

n - numarul de spire active ale arcului;

α - unghiul caracteristicii arcului;

Ø - deformatia unghiulara a arcului, in [rad] ;

ε - indicatiile echipamentului tensometric corespunzator treptei de

incarcare i , in [ µm/m ].

3.Consideratii teoretice

Arcurile sunt organe clasice care , datorita specializarii formei si

caracteristicilor de material, permit deformatii importante in functionare, transformand lucrul mecanic al sarcinilor exterioare in energie potentiala inmagazinata elastic , cu posibilitate

de a o ceda in perioada de revenire.

Se numeste caracteristica unui arc, curba care reprezinta dependenta dintre

sarcina care actioneaza asupra arcului ( forta sau moment ) si deformatia elastica

( sageata sau unghi ) pe care o produce. Caracteristica este o imagine grafica a rigiditatii

arcului. Caracteristica poate fi ( fig.1 ) o linie dreapta 1 ( rigiditate constanta ) , o

curba ( rigiditate crescatoare 2 sau descrescatoare 3 ) sau o linie franta 4 ( rigiditate

crescatoare in salturi ).

Pentru arcurile fara frecare interioara ( arcuri lamelare, arcuri elicoidale,etc.)

caracteristica este o dreapta.

In figurile 2 si 3 se prezinta dimensiunile principale si diagramele

sarcina-deformatie pentru arcul elicoidal cilindric de compresiune si respective de tractiune.

Obisnuit, arcurile de tractiune se infasoara astfel incat se creeaza o forta de

pretensionare F . Arcul incepe sa se deformeze capatand sageata in momentul in care

F= F ( vezi fig. 3 )