Městský vzdělávací ústav

"Yagodninskaya střední škola"

Metodický rozvoj laboratorní práce

Učitel fyziky:

Otevřená hodina v 10. ročníku na téma: laboratorní práce "Měření modulu pružnosti pryže"

Cíle lekce: zajištění úplnějšího osvojení materiálu, vytvoření porozumění vědeckým poznatkům, rozvoj logického myšlení, experimentálních dovedností a výzkumných dovedností; dovednosti v určování chyb při měření fyzikálních veličin, schopnost vyvozovat správné závěry na základě výsledků práce.

Zařízení: instalace pro měření Youngova modulu pryže, dynamometr, závaží.

Plán lekce:

já Org. moment.

II. Opakování materiálových znalostí, jejichž znalost je nezbytná k dokončení laboratorní práce.

III. Provádění laboratorních prací.

1. Pořadí práce (jak je popsáno v učebnici).
2. Určení chyb.
3. Provedení praktické části a výpočtů.
4. Závěr.

IV. Shrnutí lekce.

PROTI. Domácí práce.

BĚHEM lekcí

Učitel: V minulé lekci jste se dozvěděli o deformacích těles a jejich charakteristikách. Připomeňme si, co je to deformace?

studenti: Deformace je změna tvaru a velikosti těles pod vlivem vnějších sil.

Učitel: Tělesa kolem nás i my podléhají různým deformacím. Jaké druhy deformací znáte?

Student: Deformace: tah, tlak, kroucení, ohyb, smyk, smyk.

Učitel: Co jiného?

Elastické a plastické deformace.

Učitel: Popiš je.

Student: Elastické deformace po odeznění vnějších sil mizí, zatímco plastické deformace zůstávají.

Učitel: Vyjmenujte elastické materiály.

Student: Ocel, guma, kosti, šlachy, celé lidské tělo.

Učitel: Plastický.

Student: Olovo, hliník, vosk, plastelína, tmel, žvýkačky.

Učitel: Co se děje v deformovaném těle?

Student: V deformovaném tělese se objevuje pružná síla a mechanické napětí.

Učitel: Jaké fyzikální veličiny mohou charakterizovat deformace, například tahovou deformaci?

Student:

1. Absolutní prodloužení

2. Mechanické namáhání?

https://pandia.ru/text/78/185/images/image005_26.jpg" width="72" height="57">

Učitel: co to ukazuje?

Student: Kolikrát je absolutní prodloužení menší než původní délka vzorku?

Učitel: Co se stalo E?

Student: E– koeficient úměrnosti neboli modul pružnosti látky (Youngův modul).

Učitel: Co víte o Youngově modulu?

Student: Youngův modul je stejný pro vzorky libovolného tvaru a velikosti vyrobené z daného materiálu.

Učitel: Co charakterizuje Youngův modul?

Student: Modul pružnosti charakterizuje mechanické vlastnosti materiálu a nezávisí na konstrukci dílů z něj vyrobených.

Učitel: Jaké mechanické vlastnosti jsou látkám vlastní?

Student: Mohou být křehké, plastové, elastické, odolné.

Učitel: Jaké vlastnosti látky je třeba vzít v úvahu při jejím používání v praxi?

Student: Youngův modul, mechanické napětí a absolutní tažnost.

Učitel: Jak je to s tvorbou nových látek?

Student: Youngův modul.

Učitel: Dnes budete dělat laboratoř, abyste určili Youngův modul pryže. Jaky je tvuj cil?

Na příkladu pryže se naučte určit modul pružnosti libovolné látky.

Když známe modul pružnosti látky, můžeme mluvit o jejích mechanických vlastnostech a praktických aplikacích. Guma je široce používána v různých oblastech našeho života. Kde se používá guma?

Student: V každodenním životě: holínky, rukavice, koberečky, elastické pásky, zátky, hadice, vyhřívací podložky atd.

Student: V lékařství: škrtidla, elastické obvazy, hadičky, rukavice, některé části přístrojů.

Student: V dopravě a průmyslu: pneumatiky a kola, ozubené řemeny, elektropásky, nafukovací čluny, žebříky, O-kroužky a mnoho dalšího.

Student: Ve sportu: míče, ploutve, neopreny, expandéry atd.

Učitel: O použití gumy se toho dá říct hodně. V každém konkrétním případě musí mít pryž určité mechanické vlastnosti.

Pojďme k samotné práci.

Už jste si všimli, že každá řada dostala svůj vlastní úkol. První řada pracuje s gumičkou. Druhá řada obsahuje fragmenty hemostatického turniketu. Třetí řada je s fragmenty expandéru. Třída je tedy rozdělena do tří skupin. Každý z vás určí modul pružnosti pryže, ale každá skupina je vyzvána, aby provedla svůj vlastní malý výzkum.

1. skupina. Po určení modulu pružnosti pryže získáte výsledky, po projednání kterých vyvodíte závěr o vlastnostech pryže použité k výrobě elastického spodního prádla.

2. skupina. Práce s různými fragmenty stejného hemostatického turniketu a stanovení modulu pružnosti vyvodí závěr o závislosti Youngova modulu na tvaru a velikosti vzorků.

3. skupina. Prostudujte zařízení expandéru. Po ukončení laboratorní práce porovnejte absolutní tažnost jedné gumové struny, několika strun a celého postroje expandéru. Udělejte si z toho závěr a možná přijďte s nějakými vlastními návrhy na výrobu expandérů.

Při měření fyzikálních veličin jsou chyby nevyhnutelné.

co je chyba?

Student: Nepřesnost měření fyzikální veličiny.

Učitel: Co vás povede při měření chyby?

Student:Údaje z tabulky 1 str.205 učebnice (práce je provedena dle popisu uvedeného v učebnici)

Po dokončení práce vypracuje zástupce každé skupiny zprávu o jejích výsledcích.

Zástupce první skupiny:

Při provádění laboratorních prací jsme získali hodnoty modulu pružnosti elastického pásu:

E1 = 2,24 105 Pa
E2 = 5 107 Pa
E3 = 7,5 105 Pa

Modul pružnosti lněné gumičky závisí na mechanických vlastnostech pryže a nití, které ji splétají, a také na způsobu tkaní nití.

Závěr: elastické spodní prádlo je velmi široce používáno ve spodním prádle, dětském oblečení, sportovním a svrchním oděvu. Proto se pro jeho výrobu používají různé druhy pryže, nitě a různé způsoby tkaní.

Zástupce druhé skupiny:

Naše výsledky:

E1 = 7,5 106 Pa
E1 = 7,5 106 Pa
E1 = 7,5 106 Pa

Youngův modul je stejný pro všechna tělesa libovolného tvaru a velikosti vyrobená z daného materiálu

Zástupce třetí skupiny:

Naše výsledky:

E1 = 7,9 107 Pa
E2 = 7,53 107 Pa
E3 = 7,81 107 Pa

K výrobě expandérů můžete použít různé druhy pryže. Expandérový postroj se skládá z jednotlivých strun. Podívali jsme se na to. Čím více strun, tím větší je plocha průřezu svazku, tím nižší je jeho absolutní prodloužení. Při znalosti závislosti vlastností škrtidla na jeho velikosti a materiálu je možné vyrobit expandéry pro různé tělovýchovné skupiny.

Shrnutí lekce.

Učitel: Chcete-li vytvářet a používat různé materiály, musíte znát jejich mechanické vlastnosti. Mechanické vlastnosti materiálu jsou charakterizovány jeho modulem pružnosti. Dnes jste to prakticky definovali pro gumu a vyvodili své závěry. Co jsou?

Student: Naučil jsem se určovat modul pružnosti látky, vyhodnocovat chyby ve své práci, vytvářet vědecké předpoklady o mechanických vlastnostech materiálů (zejména pryže) a praktické aplikace těchto poznatků.

Studenti odevzdávají kontrolní listy.

Pro domácí: opakujte § 20-22.

V obilném průmyslu jsou nekovové materiály (guma, brusivo atd.) široce používány pro výrobu pracovních částí loupacích a brusných strojů.

Guma. Pryž se od ostatních technických materiálů liší jedinečným souborem vlastností, z nichž nejdůležitější je vysoká elasticita. Tato vlastnost, která je vlastní pryži, hlavní složce pryže, z ní činí nepostradatelný konstrukční materiál v moderní technologii.

Na rozdíl od kovů, plastů, brusiv, dřeva, kůže a dalších materiálů je pryž schopna velmi velkých (20..30krát více než ocel), téměř zcela vratných deformací vlivem relativně malého zatížení.

Elastické vlastnosti pryže jsou udržovány v širokém rozsahu teplot a deformačních frekvencí a deformace se ustavuje v relativně krátkých časových obdobích.

Modul pružnosti pryže při pokojové teplotě je v rozmezí (10...100) 105 Pa (modul pružnosti oceli je 2000000 10 5 Pa).

Důležitou vlastností pryže je také relaxační charakter deformace (pokles napětí v čase na rovnovážnou hodnotu). Guma se dobře hodí k mechanickému řezání a dobře se brousí.

Elasticita, pevnost a další vlastnosti pryže závisí na teplotě. Modul pružnosti a modul pružnosti ve smyku většiny typů pryží zůstávají při zvýšení teploty na 150 C přibližně konstantní, s dalším zvýšením teploty se snižují a pryž měkne. Přibližně při 230°C se kaučuk (téměř všechny druhy) lepí a při 240°C zcela ztrácí své elastické vlastnosti.

Pryž se vyznačuje extrémně nízkou objemovou stlačitelností a vysokým Poissonovým poměrem 0,4...0,5 (u oceli 0,25). Výjimečná schopnost vysoce elastické deformace a vysoká únavová pevnost určitých typů pryže se snoubí s řadou dalších cenných technických vlastností: výrazná odolnost proti opotřebení, vysoký koeficient tření (od 0,5 a výše), pevnost v tahu a nárazu, dobrá odolnost proti řezy a jejich růst, odolnost vůči plynům, vzduchu a vodě, odolnost vůči benzínu a oleji, nízká hustota (od 0,95 do 1,6), vysoká chemická odolnost, dielektrické vlastnosti atd. Díky unikátnímu souboru technických vlastností se pryž stala jednou z nejdůležitější konstrukční materiály pro různé druhy dopravy, zemědělství, strojírenství, dále pro výrobu sanitárních a hygienických výrobků, spotřebního zboží.

Efektivní provoz strojů a zařízení v mnoha průmyslových odvětvích do značné míry závisí na trvanlivosti a spolehlivosti pryžových výrobků.

Tvrdost gumy. Tvrdost pryže označuje její schopnost odolávat vtlačení do ní indentorem (ocelová jehla s tupým koncem nebo ocelová kulička). Znalost tvrdosti pryže je nezbytná pro srovnávací posouzení tvrdosti pryžových dílů. Velký praktický význam má skutečnost, že tvrdostí pryže lze přibližně určit mnoho jejích dalších vlastností, zejména modul pružnosti pryže.

Nejběžnější metodou je stanovení tvrdosti pryže tvrdoměrem: TIR-1 podle GOST 263 - 75. Odchylka hodnoty tvrdosti od její průměrné hodnoty nebývá u měkké pryže větší než ±4 % a ± 15 % pro nejtěžší známky.

Měření tvrdosti pryže probíhá v oblasti jejích elastických deformací, v důsledku čehož je tvrdost pryže charakteristická pro její elastické, nikoli plastické vlastnosti. Tím se tvrdost pryže liší od tvrdosti kovů, která se vyznačuje plastickými deformacemi. Hodnotu tvrdosti pryže lze tedy použít k určení jejích elastických vlastností, jako je modul pružnosti nebo modul pružnosti ve smyku.

V technických specifikacích se modul pružnosti a smyk obvykle neuvádějí, ale tvrdost pryže je téměř vždy uvedena. Znalost závislosti modulů na tvrdosti je proto velmi důležitá, zejména pro předběžné výpočty elastických charakteristik pryžových výrobků.

Je třeba také vzít v úvahu, že tvrdost pryže lze měřit téměř na jakémkoli pryžovém výrobku, ale pro stanovení pružnosti a modulů smyku jsou zapotřebí speciální vzorky.

Četné studie prokázaly, že modul pružnosti E a modul pružnosti ve smyku G spolu souvisí poměrem E = 3 G a téměř nezávisí na značce nebo složení pryže, zejména na typu pryže na základě ze kterých je pryž vyrobena, ale závisí pouze na tvrdosti pryže. U pryže různého složení stejné tvrdosti se moduly pružnosti a moduly smyku neliší o více než 10 %.

Hodnota přípustných tlakových a smykových napětí pro pryžové výrobky. Přípustná tlaková napětí jsou několikanásobně vyšší než přípustná tahová napětí, což se vysvětluje citlivostí natažené pryže na lokální defekty a poškození povrchu.

Přípustná napětí v paralelním smyku a krutu jsou nižší než přípustná tahová napětí, zejména při dlouhodobém dynamickém zatěžování. Možnost krátkodobého rázového zatížení ve většině případů nevede ke snížení přípustných napětí, pokud pryž pracuje za normálních teplot. Při dlouhodobém dynamickém zatížení se výrazně snižují přípustná napětí.

V tuzemské literatuře se pro pryžové díly doporučuje dovolené napětí v tlaku 11 10 5 Pa. Patří mezi univerzální pryž střední tvrdosti. V mnoha případech však pryžové výrobky fungují dobře po dlouhou dobu při výrazně vyšším namáhání. To naznačuje, že u některých značek pryže jsou povolené hodnoty napětí podhodnoceny.

Při posuzování pevnosti pryžokovových výrobků je třeba volit přípustná napětí s přihlédnutím nejen k pevnosti pryže v tahu, ale také k pevnosti upevnění pryže ke kovu.

Pevnost v roztržení připevnění pryže ke kovu pomocí ebonitové vrstvy je obvykle určena pevností pryže a pohybuje se v rozmezí (40...60) * 10 3 N/m.

Tepelná odolnost pryže. Tento indikátor charakterizuje výkon pryže při zvýšených teplotách. Tepelná odolnost je dána změnou teploty těch ukazatelů materiálových vlastností, které jsou pro konkrétní podmínky použití testované pryže nejdůležitější. Tepelná odolnost je charakterizována koeficientem tepelné odolnosti, což je poměr ukazatelů vlastností pryže zvolených jako srovnávací kritérium při zvýšených a pokojových (23 ± 2 C) teplotách. Typické indikátory vlastností používané pro hodnocení tepelné odolnosti pryže často využívají výsledky měření pevnosti v tahu, prodloužení při přetržení nebo jakýchkoli jiných charakteristik, které jsou důležité pro konkrétní podmínky použití materiálu.

Odolnost pryže proti opotřebení. Pryž a výrobky z nich se často používají v podmínkách dlouhodobého tření, ke kterému dochází při značném zatížení.

Proto je důležité vědět, jak se výrobek opotřebovává v důsledku tření. Protože je obtížné reprodukovat všechny možné podmínky tření, je hodnocení odolnosti pryže proti opotřebení založeno na stanovení jejího chování za dvou extrémních podmínek - tření na hladkém povrchu nebo tření na velmi hrubém povrchu, pro které se používá brusný papír.

Při testování pryžových vzorků na otěr za podmínek válcování s prokluzem je simulován provoz různých výrobků, především však pneumatik. Proto se tato zkušební metoda používá k hodnocení vlastností pryže používané pro výrobu běhounů kol.

Kvantitativní charakteristikou abraze je poměr úbytku materiálu jeho intenzivním otěrem k práci vynaložených třecích sil v tomto případě. Otěr je vyjádřen v m3/MJ. Někdy se měří i převrácená hodnota – otěruvzdornost. Představuje množství práce třecích sil, které je třeba vykonat, aby došlo k obroušení vzorku v objemu 1 cm 3, otěruvzdornost se vyjadřuje v MJ/m 3 .

Únavová odolnost pryže. V provozních podmínkách pryžové výrobky velmi často zažívají opakované periodické zatížení. V tomto případě k destrukci vzorku (produktu) nedochází okamžitě, ale po určitém, někdy velmi velkém počtu zatěžovacích cyklů. Je to způsobeno postupným hromaděním mikroskopického poškození ve vzorku, které v konečném důsledku vede ke katastrofickému jevu - destrukci. Ukazatelem únavové odolnosti je počet cyklů opakovaného zatěžování, které vzorek pryže vydrží před porušením. Zkouška únavové odolnosti pryže se provádí za přísně stanovených podmínek s opakovaným natahováním vzorků, prováděným při frekvenci 250 nebo 500 cyklů za minutu s relativně malými deformacemi.

Mrazuvzdornost pryže. Tento indikátor charakterizuje schopnost materiálu pracovat při nízkých teplotách. S klesající teplotou jakákoliv pryž postupně „tvrdne“, stává se tužší a ztrácí svou hlavní kvalitu používanou pro výrobu výrobků z ní - snadnou deformovatelnost při relativně malém zatížení a schopnost podstupovat velké vratné deformace.

Chování pryže při nízkých teplotách je charakterizováno koeficientem mrazuvzdornosti a teplotou křehkosti.

Koeficientem mrazuvzdornosti v tahu se rozumí poměr prodloužení při určité nízké teplotě k prodloužení při pokojové teplotě při stejném zatížení a zatížení se volí tak, aby relativní prodloužení vzorku při pokojové teplotě bylo 100 %. Pryž je považována za mrazuvzdornou při zvolené zkušební teplotě, pokud koeficient mrazuvzdornosti neklesne pod 0,1, to znamená, že se pryž může ještě natáhnout o 10 % bez porušení.

Teplota křehkosti se stanoví následovně. Vzorek je fixován v konzole a je aplikováno ostré (nárazové) zatížení. Teplotou křehkosti se rozumí maximální teplota (do 0°C), při které se vzorek vlivem nárazu zničí nebo se v něm objeví trhlina.

Pogumované válečky. Hlavní pracovní částí jsou pogumované válečky používané u strojů typu A1-ZRD. Pogumovaný válec se skládá z kovové výztuže a pryžového povlaku, které jsou během procesu vulkanizace vzájemně spojeny lepidlem. Výztuha válce je ocelová trubka (objímka) dlouhá 400 mm s vnějším průměrem 159 mm a vnitřním průměrem 150 mm.

Na koncích výztuže jsou vyfrézovány drážky o rozměru 12 x 12 mm, které slouží k instalaci pryžového válečku na hřídele náprav zařízení pro upevnění válečků.

Na povrch výztuže se vstřikováním nanese vrstva pryžového povlaku o tloušťce 20 mm s následnou vulkanizací. Kaučuková směs určená pro výrobu rolí je vyrobena podle receptury č. 2-605.

Gumovo-látkové desky. Pryžotextilní desky RTD-2 se používají pro výrobu palub rolovacích strojů 2DSHS-ZA. Desky jsou vyráběny přímo v mlýně na proso sestavením a upevněním pryžotextilních desek v držáku desky. Desky jsou vyrobeny vulkanizací z pryžové směsi typu 4E-1014-1 a pogumované tkaniny. Deska obsahuje osm vrstev pryže a sedm vrstev pogumované tkaniny.

Pryžotextilní desky RTD-2 jsou vyráběny podle TU 38 ukrajinské SSR 20574-76.

Pro výrobu brzdových pásů v brusných jednotkách RC-125 se používají pryžové destičky schválené pro styk s potravinami (GOST 17133 - 83). Desky jsou vyráběny nízké (M), střední (C) a vysoké (P) tvrdosti o tloušťce od 1 do 25 mm a rozměrech čtvercových stran od 250 do 750 mm.

Podle fyzikálních a mechanických ukazatelů se tento kaučuk vyznačuje následujícími údaji: podmíněná pevnost v tahu od 3,9 do 8,8 MPa (na bázi přírodních kaučuků); relativní prodloužení po přetržení od 200 do 350 %; tvrdost podle TIR 35...55; 50...70 a 65...90 arb. Jednotky (tři rozsahy).

Abrazivní materiály. Brusným materiálem se nazývá jakýkoli minerál přírodního nebo umělého původu, jehož zrna mají dostatečnou tvrdost a řeznou (škrábavou) schopnost.

Brusné materiály používané pro výrobu brusných kotoučů se dělí na přírodní a umělé.

Přírodními abrazivními materiály průmyslového významu jsou minerály: diamant, korund, smirek, granát, pazourek, křemen atd. Nejběžnější jsou diamant, korund a smirek.

Korund je minerál skládající se z oxidu hlinitého (70...95%) a nečistot z oxidu železa, slídy, křemene atd. Podle obsahu nečistot má korund různé vlastnosti a barvu.

Šmirgl je jemnozrnná hornina skládající se převážně z korundu, magnetitu, hematitu, křemene, sádry a dalších minerálů (obsah korundu dosahuje 30 %). Ve srovnání s obyčejným korundem je smirek křehčí a má menší tvrdost. Barva smirku je černá, červenočerná, šedočerná.

Mezi umělé brusné materiály patří diamant, CBN, Slavutich, karbid boru, karbid křemíku, elektrokorund atd.

Umělé abrazivní materiály omezily použití přírodních a v některých případech je nahradily.

Karbid křemíku je abrazivní materiál, což je chemická sloučenina křemíku a uhlíku, vyráběná v elektrických pecích při teplotě 2100...2200 °C z křemenného písku a koksu.

Pro abrazivní zpracování průmysl vyrábí dva typy karbidu křemíku: zelený a černý. Mírně se liší chemickým složením a fyzikálními vlastnostmi, ale zelený karbid křemíku obsahuje méně nečistot, má mírně zvýšenou křehkost a větší abrazivní schopnost.

Elektrokorund je abrazivní materiál vyráběný elektrickým navařováním materiálů bohatých na oxid hlinitý (například bauxit a oxid hlinitý).

Zrnitost (zrnitost abrazivních materiálů) je dána velikostí stran buněk dvou sít, kterými se vybraná zrna brusiva prosévají. Za velikost zrna se považuje jmenovitá velikost strany buňky ve světle sítě, na které: je zrno zadrženo. Zrnitost abrazivních materiálů je označena čísly.

Pojivo slouží ke spojení jednotlivých brusných zrn do jednoho tělesa. Druh pojiva brusného nástroje výrazně ovlivňuje jeho pevnost a provozní režimy.

Vazy se dělí na dvě skupiny: anorganické a organické.

Anorganická pojiva zahrnují keramiku, hořčík a silikát.

Keramické pojivo je sklovitá nebo porcelánu podobná hmota, jejíž součástí jsou žáruvzdorná hlína, živec, křemen a další materiály. Směs pojiva a brusného zrna se lisuje do formy nebo odlévá. Litá kola jsou křehčí a poréznější než lisovaná. Keramické pojivo je nejběžnější, protože jeho použití v brusných nástrojích je racionální pro největší počet operací.

Hořčíkové pojivo je směs žíravého magnezitu a roztoku chloridu hořečnatého. Proces výroby nástroje pomocí Loy bondu je nejjednodušší – zhotovení směsi smirkového a hořčíkového pojiva v daném poměru, zhutnění hmoty ve formě a vysušení.

Silikátové pojivo se skládá z tekutého skla smíchaného s oxidem zinečnatým, křídou a dalšími plnivy. Nezajišťuje silnou fixaci zrn v kotouči, protože tekuté sklo slabě ulpívá na brusných zrnech.

Mezi organická pojiva patří bakelit, glyftal a vulkanit.

Bakelitové pojivo je bakelitová pryskyřice ve formě prášku nebo bakelitového laku. Toto je nejběžnější z organických vazů.

Glyftalové pojivo se získává interakcí glycerinu a anhydridu kyseliny ftalové. Nástroj vyrobený s glyptalovou vazbou je přibližně stejný jako s bakelitovou vazbou.

Vulkanitové pojivo je na bázi syntetického kaučuku, při výrobě kotoučů se abrazivní materiál mísí s pryží, dále se sírou a dalšími složkami v malých množstvích.

Pro vazy se používají tyto konvence: keramika - K, magnézie - M, silikátové - C, bakelitové - B, glyftalové - GF, vulkanit - V.

Tvrdostí brusného kotouče se rozumí odolnost pojiva proti vytržení brusných zrn z povrchu kotouče vlivem vnějších sil. Je prakticky nezávislá na tvrdosti brusného zrna. Čím je kotouč tvrdší, tím větší sílu je třeba vyvinout k vytržení zrna z trsu. Ukazatelem tvrdosti brusného nástroje je hloubka otvoru na povrchu kruhu (při použití metody pískování pro měření tvrdosti) nebo odečet stupnice Rockwellova přístroje (při použití metody vtlačování kuličky). Brusné kotouče jsou vyráběny v různých tvarech a velikostech.

Statická nevyváženost brusného kotouče. V souladu s GOST 3060 - 75 statická nevyváženost brusného kotouče charakterizuje nevyváženost brusného kotouče způsobenou nesouladem jeho těžiště s osou otáčení.

Mírou statické nevyváženosti je hmotnost zátěže, která je soustředěna v bodě na obvodu kruhu, protilehlému k jeho těžišti, a přesune ho k ose rotace kruhu,

V závislosti na počtu jednotek nevyváženosti a výšce kruhu jsou stanoveny čtyři třídy nevyváženosti. S rostoucí třídou nevyváženosti je povoleno větší množství nevyvážené hmoty.

Brusné kotouče jsou hlavní pracovní částí řady strojů používaných k mletí obilí při výrobě obilovin. Mezi takové stroje patří A1-ZShN-Z, A1-BShM-2.5, ZShN, RC-125 atd.

Brusné kotouče používané ve strojích A1-ZShN-Z a ZShN jsou prefabrikované konstrukce skládající se z brusného kotouče uloženého ve dvou ocelových pouzdrech. Pouzdra fungují jako náboje, přes které jsou brusné kotouče připevněny k hřídeli stroje. Na spodním pouzdru je symetricky umístěno 12 otvorů pro instalaci vyvažovacího závaží a tří rozpěrných tyčí, zajišťujících rozmístění kruhů na hřídeli v rozestupech.

V tomto případě se používají dva typy PVD brusných kotoučů: ploché s oboustrannou drážkou a stejné kotouče s vnějším kuželovým profilem.

Sada stroje A1-ZSHN-Z obsahuje pět plochých PVD kruhů s oboustrannou drážkou a jeden plochý kruh s oboustrannou drážkou a vnějším kuželovým profilem. Souprava stroje ZShN obsahuje jedno kolo s vnějším kuželovým profilem a šest kol s přímým profilem. Bruska A1-BShM-2,5 používá osm brusných kotoučů s rovným profilem PP. Před instalací do stroje se kruhy namontují na dřevěná pouzdra, jejichž vnější průměr se rovná vnitřnímu průměru otvoru kruhů. V této podobě jsou kruhy instalovány a zajištěny na hřídeli a tvoří pevný válec. Souhrnné údaje o brusných kotoučích používaných v bruskách A1-ZShN-Z, ZShN a A1-BShM-2,5 jsou uvedeny v tabulce 1.

Hlavní pracovní částí brusky RC-125 je buben ve tvaru komolého kužele, jehož boční plocha je pokryta umělou brusnou hmotou sestávající ze směsi smirku, žíravého magnezitu a roztoku chloridu hořečnatého. Zrnitost smirku se volí s ohledem na požadavky na zajištění efektivního mletí zrna.

Opotřebovaný povrch rotoru se obvykle obnovuje v obilném závodě pomocí výše uvedené technologie pro brusné produkty pojené hořčíkem.

Sítové válce. U brusek jsou kolem brusných kotoučů s určitou mezerou instalovány perforované válce různých konstrukcí. Protože se zrno zpracovává mezi rotujícími brusnými kotouči a stacionárním děrovaným válcem pod vlivem třecích sil, podléhají válce intenzivnímu opotřebení.

Sítový válec stroje A1-ZSHN-Z je vyroben z děrovaného ocelového plechu o tloušťce 0,8... 1,0 mm s podlouhlými otvory o rozměrech 1,2 x 20 mm. Válec je vybaven horním a spodním kroužkem. K hornímu kroužku jsou připevněny dvě zarážky, které zabraňují kruhovému pohybu válce při provozu stroje.

Provedení sítového válce pro stroje typu ZShN je obdobné jako výše popsané. Jeho vnitřní průměr je 270 mm.

Sítový válec u rámového stroje A1-BSHM-2,5 se skládá ze dvou půlválců. Půlválce jsou navzájem spojeny nahoře pomocí šroubů a dole speciálními svorkami (sklopnými šrouby). K výrobě jednoho půlválce se používá síto s podlouhlými otvory o rozměrech 1,2 x 20 mm a síle plechu 1 mm. Rozměry plechu 870 x 460 mm. Síto je k rámu připevněno snadno odnímatelnými drážkami. Tato konstrukce sítového válce zajišťuje stejnoměrnou pracovní mezeru mezi ním a brusnými kotouči, nízkou pracnost při výměně opotřebovaných sít a žlabů a také instalaci válců do stroje. Životnost sít o tloušťce 1 mm je cca 200 hodin.

Stlačený vzduch. Veličiny charakterizující vzduch v daném stavu se nazývají stavové parametry. Nejčastěji je stav vzduchu určen těmito parametry: měrným objemem, tlakem a teplotou. Při použití stlačeného vzduchu jako pracovního prostředku pro loupání zrna se používají aerodynamické závislosti, které vysvětlují a odhalují jevy, ke kterým dochází, když kolem pevného tělesa (zrna) proudí vysokorychlostní proud vzduchu. Když proudění vzduchu proudí po jeho povrchu, vznikají tangenciální třecí síly nebo viskózní síly, které vytvářejí tangenciální napětí.

Charakteristickým znakem vzduchu je elasticita a stlačitelnost. Měřítkem elasticity vzduchu je tlak, který omezuje jeho expanzi. Stlačitelnost je vlastnost vzduchu měnit svůj objem a hustotu se změnami tlaku a teploty.

Tepelná stavová rovnice ideálního plynu je široce používána při studiu termodynamických procesů a při termotechnických výpočtech.

U většiny problémů uvažovaných v aerodynamice je relativní rychlost pohybu plynu vysoká a tepelná kapacita a teplotní gradienty jsou malé, takže výměna tepla mezi jednotlivými proudy pohybujícího se plynu je prakticky nemožná. To nám umožňuje přijmout závislost hustoty na tlaku ve formě adiabatického zákona.

Charakteristickým znakem energetického stavu plynu je rychlost zvuku v něm. Rychlost zvuku v dynamice plynu je chápána jako rychlost šíření slabých poruch v plynu.

Nejdůležitějším plynodynamickým parametrem je Machovo číslo M = c/a - poměr rychlosti plynu c k místní rychlosti zvuku a v něm.

Výtok plynů tryskami. V praktických úlohách se pro urychlení proudění vzduchu používají různé typy trysek (trysek).

Rychlost výfuku a rychlost proudění vzduchu, tj. množství vzduchu proudícího ven za jednotku času, jsou určeny pomocí závislostí známých z aerodynamiky. V těchto případech se nejprve zjistí poměr P 2 /P 1, kde P 2 je tlak média na výstupu z trysky; P 1 - střední tlak na vstupu trysky.

Pro získání výfukových rychlostí nad kritické (nadzvukové rychlosti) se používá expanzní tryska nebo Lavalova tryska.

Energetické indikátory stlačeného vzduchu. Proces loupání zrna pomocí proudu vzduchu pohybujícího se kritickou a nadkritickou rychlostí je založen na základních zákonech vysokorychlostní aerodynamiky. Je třeba poznamenat, že použití vysokorychlostního proudu vzduchu pro peeling je energeticky náročná operace, protože výroba stlačeného vzduchu vyžaduje značné energetické náklady.

Takže například pro dvoustupňové kompresory s konečným tlakem 8-105 Pa je měrný příkon (v kW min/m3) v závislosti na výkonu (m 3 /min) charakterizován následujícími údaji:

Použití stlačeného vzduchu k loupání je efektivní v případech, kdy náklady na zpracovávané suroviny několikanásobně převyšují náklady na energii nebo kdy není možné dosáhnout požadovaného zpracování produktu jiným způsobem.

LABORATORNÍ PRÁCE č. 8

Předmět:« Stanovení modulu pružnosti materiálu (Youngův modul)"

Cílová: určete modul pružnosti pryžového kordu a vyhodnoťte výsledky experimentu porovnáním s tabulkovou hodnotou.

Zařízení: stativ se spojkou a patkou, gumová šňůra (o průřezu ve tvaru kruhu), miska na závaží, sada závaží (závaží), odměrné pravítko s milimetrovou stupnicí.

Teoretická část

Youngův modul ( E) charakterizuje elastické vlastnosti jakéhokoli pevného materiálu. Tato hodnota závisí pouze na látce samotné a jejím fyzikálním stavu. Protože Youngův modul je zahrnut v Hookeově zákoně, který platí pouze pro pružné deformace, pak Youngův modul charakterizuje vlastnosti látky pouze při elastických deformacích.

Youngův modul lze určit z Hookova zákona: (1)

protože a pak , Pak . (2)

Protože k deformaci tyčí vyrobených z tuhých materiálů jsou zapotřebí poměrně velké síly, doporučuje se v této laboratorní práci použít materiály s nízkým modulem pružnosti, jako je pryž.

Zakázka:

Vypočítejte plochu průřezu gumové šňůry pomocí vzorce:

(změřte průměr šňůry pomocí mikrometru nebo se zeptejte svého učitele).

Počáteční délka vzorku

Absolutní prodloužení vzorku

S - plocha průřezu šňůry

F – elastická síla , vznikající v natažené šňůře a rovnající se hmotnosti závaží na misce (P)

Měření a výpočty proveďte třikrát při různém zatížení, výsledky zapište do tabulky.

1. Vypočítejte průměrnou hodnotu modulu pružnosti pryžového kordu.

Přesnost provedených měření a výpočtů posuďte výpočtem relativní chyby, porovnáním průměrného výsledku s tabulkovou hodnotou Youngova modulu pro pryž: E tab. = 1∙106 Pa.

Na základě výsledků práce dojít k závěru.

PRACOVNÍ ZPRÁVA

Kontrolní otázky:

Jaké deformace jste v této práci studovali? Uveďte charakteristiku (definici) tohoto typu deformace.

Nakreslete diagram napětí-deformace tělesa. Jaký vztah lze z tohoto diagramu vysledovat?

ODPOVĚDI NA TESTOVACÍ OTÁZKY:

Kaučuky jsou síťové polymery s pružnými molekulárními řetězci.

Guma- produkt speciálního zpracování (vulkanizace) směsi kaučuk a síra s různými přísadami. Guma má vysoké elastické vlastnosti. Má relativní prodloužení d= 1000 % v širokém teplotním rozsahu. Podélný modul pružnosti E= 1-200 MPa. Objemová stlačitelnost je nízká a objemový modul pružnosti se blíží modulu minerálního oleje. æ » 10 3 - 2,5 * 10 3 MPa nebo vody a závisí na tlaku (například nairit při hustotě r= = 1,32 g/cm 3 má objemový modul pružnosti æ= 2,27*10 3 MPa ) . Poissonův poměr m= 0,4-0,5 (pro kovy m= 0,25-0,30). Relaxační čas pro gumu t r= 10-4 s a více.

Pryž se vyznačuje hysteretickými ztrátami výkonu, vedoucími k zahřívání při opakovaných harmonických vlivech. To snižuje její výkon. Kaučuky se dále vyznačují vysokou odolností proti oděru, voděodolností, relativní plynopropustností, chemickou odolností, ve speciálních případech elektroizolačními vlastnostmi, nízkou hustotou r= 0,91-1,9 g/cm3.

Deformace pryže je složitý proces. Dělí se na 3 složky: a) elastická deformace, podobně jako deformace pevných látek a spojené se změnami meziatomových a mezimolekulárních vzdáleností; b) vysoce elastická deformace spojené s pohybem molekulárních vazeb bez relativního pohybu molekul jako celku (v tomto případě se odvíjejí molekulární cívky atd.); PROTI) plastická deformace, spojené s relativním pohybem molekul jako celku.

Vysoká elasticita je charakteristická pouze pro kaučuky a některé polymery.

Podstatné vlastnosti vysoké elasticity lze určit rovnoměrnou, bezsmykovou deformací. S takovou deformací krychle se stranou hle přechází v rovnoběžnostěn se stranami l 1, l 2, l 3. Vyberte následující proměnné l i, volal násobnosti protahování, ve kterém je změna tvaru oddělena od změny objemu l i = l i V -1/ 3. Tady i= 1,2,3 a V= l 1 l 2 l 3- objem deformovaného vzorku. Poměry natažení splňují podmínku l 1 l 2 l 3= 1. Nezávislé jsou tedy například jen dvě z nich l 3 = 1/(l 1 l 2). Pokud dojde pouze ke změně objemu bez změny tvaru, když se všechny okraje změní proporcionálně, l i= 1.

Při jednoosém tahu se krychle změní na rovnoběžnostěn s délkou l a čtvercový úsek: l1 = l= lV-1/3; l 3 = l 2 = l -1/2.

Pod vlivem působící síly F i při konstantních tlacích a teplotách dochází vlivem změn vnitřní energie k mírnému zvětšení objemu pryže, a to až o zlomek procenta. Velikost vysoce elastické jednoosé deformace pro l<2,5 lze určit pomocí Bartenevova empirického vzorce

l= 1+ s/E, (3-1)

Kde E- Youngův modul (modul pružnosti), s- Napětí.

Kaučuky jsou široce používány při výrobě automobilových pneumatik, pružných hadic, pásů, dopravních pásů, jako různé těsnicí materiály atd.

Na Obr. 3.2 ukazuje některé příklady použití pryžových výrobků (RTI) v průmyslu.

Obr.3.2. Použití pryžových matricových pásů k přenosu pohybu.

Gumová základna je guma přírodní (NC) nebo syntetické (SC). Syntetický kaučuk vyvinul v SSSR akademik S.V. Lebedev. ve 20. letech dvacátého století.

Pro zlepšení jeho vlastností se do něj přidávají aditiva (přísady):

1. Síra, selen nebo sloučeniny síry pro elektrokaučuk. Při interakci s pryží tvoří polymerní síť.

2. Stabilizátory (antioxidanty, antioxidanty), které zpomalují proces stárnutí pryže (parafín, vosk). K tomuto účelu lze použít externí fólie.

3. Změkčovadla (změkčovadla) - parafín, vazelína, bitumen...

4. Plniva, zpevňující a inertní. Jsou zavedeny za účelem zvýšení pevnosti, odolnosti proti opotřebení a snížení nákladů.

Zpevňujícími plnidly jsou saze a bílý uhlík, které zvyšují mechanické vlastnosti. Inertní - křída, mastek, baryt. Posledně jmenované se používají ke snížení nákladů na pryž.

5. Barviva.

Vulkanizace se nazývá proces chemické interakce mezi kaučukem a sírou. V důsledku vulkanizace mají makromolekuly kaučuku řídce síťovanou strukturu. Současně jsou polymery, které tvoří pryž, při provozních teplotách ve vysoce elastickém stavu.

na 1-5% S vzniká řídká polymerní síť. V tomto případě se guma ukáže jako vysoce elastická a měkká. na 30 % S Vznikne pevný materiál – ebonit. Během vulkanizace ( T= 160-200 °C pod tlakem, T= 130-140 °C otevřenou metodou) se změní molekulární struktura polymeru. Dochází k reakci „zesíťujících“ molekul kaučuku se zesíťováním. V tomto okamžiku se vytvoří prostorová mřížka a síla se zvýší s vr= 35 MPa a odolnost proti opotřebení. Zvyšuje se také tvrdost. Obvykle se posuzuje metodou Shor pomocí přístroje TShM-2. Zde se do vzorku vtlačí gumová kulička a tvrdost se posuzuje hloubkou jejího ponoření pod vlivem daného zatížení. Typické hodnoty tvrdosti Shore jsou 30-90. Při 30 je pryž měkká a při 90 je velmi tvrdá. Pryžové kroužky této tvrdosti utěsňují spoje s tlakovou ztrátou až 400 MPa.

Vztah mezi jednotkami tvrdosti a modulem pružnosti v tlaku.

Elastické vlastnosti pryže jsou do značné míry určeny její tvrdostí. Tabulka 3.2 ukazuje poměr jednotek tvrdosti a modulu pružnosti v tlaku.

Vzhledem k tomu, že modul pružnosti pryže je výrazně, o tři řády, nižší než modul pružnosti oceli, využívá se tato okolnost při zavádění různých podložek tlumících nárazy. Protože právě vysoká poddajnost (elasticita) způsobuje prudký pokles rezonanční frekvence mechanického systému a silné tlumení vibrací.

Ve strojírenství se používají následující pryže:

1. Přírodní kaučuk (NK), což je polymer isoprenu. Při T³ 80-100°C měkne; při T = 200°C - rozkládá se. Amorfní. V případě dlouhodobého skladování nebo natahování může dojít ke krystalizaci.

2. Syntetický butadienový kaučuk (SKB), získané pomocí Lebedevovy metody. V rozpouštědlech může bobtnat.

3. Syntetický styren-butadienový kaučuk (SKS)- Nejčastější.

Některé značky jsou SKS-10...SKS-50.

Gumy SKS-10, SKD jsou klasifikovány jako mrazuvzdorné.

4. Syntetický isoprenový kaučuk (LYŽE).

5. Domácí chloroprenový kaučuk nairit. Má vysokou elasticitu, odolnost proti vibracím, oleji a benzínu.

6. Syntetický nitrilbutadienový kaučuk (SKN). Některé značky jsou SKN-18, SKN-25, SKN-40. Zahraniční analogy - haikar, perbunál. Vyrábí pásy, těsnící těsnění a manžety. Odolné vůči oleji a benzínu.

7. Syntetický kaučuk je tepelně odolný (SKT). Pracuje při T= - 60...+250°C.

8. Světluvzdorné kaučuky jsou vyráběny na bázi fluorovaných, etylen-propylenových a butylových kaučuků. SKF-32, SKF-26, zahraniční analogy Kel-F, Viton.

9. Gumy odolné proti opotřebení (SKU) mají vysokou pevnost a elasticitu. Pracují při T= -30...+130°C. Zahraniční analogy vulkolan, adipren, jentan, urepan.

Vyrábí pneumatiky, dopravní pásy, vložky potrubí atd. atd.

11. Elektrokaučuky jsou vyráběny na bázi nepolárních pryží NK, SKB, SKT a butylkaučuku. Jejich elektrický odpor může být r v= 1011 - 1015 Ohm/cm.

Elektricky vodivé pryže používané pro stíněné kabely se vyrábějí z NK, SKN, nairitu, zejména z polárního SKN-26, zavedením sazí a grafitu do kompozice. Elektrický odpor je r v= 102 - 104 Ohm/cm.

Existuje mnoho značek pneumatik. Například: 15-RI-10 (založené na NK), 3826 (založené na SKN-26), V-14-1 (založené na SKN), NO-68-1 (založené na Nairit), IRP-1287 (založené na na SKF-26).

Při provozu a skladování pod vlivem vnějších faktorů pryž stárnout se zhoršením vlastností:

1. Ozón a atmosférické podmínky vedou k praskání.

2. Světlo způsobuje fotooxidaci kaučuků.

3. Při zvýšených teplotách (>150°C) mnoho pryží ztrácí pevnost po 1-10 hodinách zahřívání.

4. Při nízkých teplotách pryž zesklovatí a její tuhost se prudce zvýší.

5. Záření vede ke zvýšení tvrdosti a podélného modulu pružnosti a ke snížení elasticity.

6. Ve vakuu některé pryže ztrácejí hmotu. Ostatní SKI-3, SKD, SKF-4, SKT jsou stabilní ve vakuu.

Podniky obvykle uvádějí dobu použitelnosti pogumovaných dílů 1 rok.

Náš robot rozpoznal:
Laboratoř 2

Měření modulu pružnosti pryže

Práce nemůže být zábavnější: obvykle prvních pár minut

Guma tleskala po celé třídě a tlumila zvuky. hlasy Co to děláš! Nyní obdržíte... a tak dále. Abychom rychle dokončili tento nezbytný rituál a přešli k tomu, co je v učebnici, udělejme si malé duševní cvičení.

Udělejme mentálně nové kroky! šňůru a v duchu k ní připevněte stogramové závaží. V duchu zatáhněte za šňůru závažím a v duchu uvolněme prsty. Rada Na následující otázky můžete odpovědět písemně: 1 Jakou dráhu poletí závaží a co se stane na konci dráhy

Se svými křehkými háčky 2 jako zelená I nr jižní pa llr hruška:

Použitá laboratorní skříň, sklo a teploměry:

V hlavě toho, kdo sedí vepředu, a bude potom ještě něco psychicky schopná?

Zkrátka jsme v desáté třídě, chlapi. Začínáme se odvykat od bláznovství. Aby k výše popsané nehodě nedošlo bez nekalého úmyslu, pamatujte: na šňůru zavěste závaží opatrně, šňůru nenatahujte více, než je nutné; Když jedete na Kamčatku pro pravítko, ujistěte se, že konstrukce není připevněna k lizhaku a že ji za vámi netáhne natažený katapult. Opatrnější mohou přijít na hodinu v hokejové helmě - školní vzdělávací program to nezakazuje.

Je hezké používat hotový vzorec, ale ještě hezčí je vědět, odkud tento vzorec pochází. Máme to z Hookova zákona. Pokud si pamatujete, tento zákon platí pro silné deformace karoserie Další argument ve prospěch toho, že gumu nelze příliš natahovat a vypadá takto:

H Youngův modul, odtud je roven

Zjišťuje se mechanické namáhání

Následujícím způsobem:

Znaménko modulu ve vzorci pro úhel těla a při stlačování těla: od V modulu používáme běžné závorky

Toto je náš pracovní vzorec. Poslední překážkou, kterou musíte překonat, je definice KI oblasti hyperémie oa

Stump ish r.;: I .,-.:m secsile cr>. .těch. ,. její.....ri-oo;. o.o.my gch.sh

Guma-5 a vynásobte šířku tloušťkou. Šňůra je šedá a obecně má tvarovaný průřez, což je nepravděpodobné

Vzdálenost 1, m.07

Vzdálenost 1, m 0,088

Šířka shshr, 1 i, m 0,01

Tloušťka šňůry/, m 0,0005

Průřezová plocha K. m 50-

Elastická síla U. N z

Vypočteno

Instrumentální gkm rs.....chs1 b tsigeiki. D,1, m 0,0001

Chyba čtení délky, D-.1, m 0,0005

Absolutní chyba. A1. m 0,0006

Chyba přístrojového mikrometru. LL. m +0,000005

Chyba čtení tloušťky. L.L m +0,000005

Absolutní chyba Li m 0,00001

Jim:...-.:; ;1Ш10С1к dynamometr, DR. H 0,005

Vynucená chyba čtení, L-, R. 11 0,05

Lbeo.ikch chyba pan LC. H 0,055

Youngův modul W. Pa 2,3x o

Relativní chyba e, 14

Absolutní chyba LG. Pa.1,22x10

Průřez šňůry: 5 l ž

5 0,01 m 0,0005 m 0,000005 m2 5x 10 mg.

Youngův modul: E,.,.

7 2,3x10 Pa.

Od 5x106m20,088m-0,07m

E Výpočet chyby v našem příkladu je komplikován skutečností, že, jak jste již pochopili, šňůra má obdélníkový průřez: měřili jsme ji pravítkem a měřili jsme ji mikrometrem, tedy přístroji s různou přesností. S trochou opatrnosti však není těžké pochopit následný výpočet. Chyba Ichmerchnin:

Dl - Dl + 4,1; D1 0,0001 m + 0,0005 m 0,0006 m; b DCL + AB; AB 0,000005 m - 0,000005 m - 0,00001 m: DG - D,G + DR; DR 0,005 N + 0,05 N 0,055 11. Relativní chyba: DR D! D1 Dy. D1 E R +1+ a+ b +21-1
0,055 P 0,0006 m 0,0006 m 0,00001 m 0,0006 m

E ZN + 0,07 m + 0,01 m 0,0005 m 0,088 m - 0,07 m

0,018 + 0,008 + 0,06 + 0,02 + 0,033 - 0,14 14 Dosol Yu1 chyba: DE - Ee; DE 2,3x106 Pa 0,14 3,22x105. Odpověď: E 2,3x10 3,22x10 Pa.