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1、螺栓连接动静态特性分析实验台实验指导书湖南福润德科技文化有限责任公司TEL:0731-8827066088270661(Fax)网址：www.hnfurunde.com8实验一螺栓联接综合实验指导书一、实验目的1、了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。2、计算螺栓相对刚度，并绘制螺栓联接的受力变形图。3、验证受轴向工作载荷时，预紧螺栓联接的变形规律，及对螺栓总拉力的影响。4、通过螺栓的动载实验，改变螺栓联接的相对刚度，观察螺栓动应力幅值的变化，以验证提高螺栓联接强度的各项措施。二、实验项目LYS-A螺栓联接综合实验台可进行
2、下列实验项目：1、基本螺栓联接静动态实验。2、增加螺栓刚度的静动态实验。3、增加被连接件刚度的静动态实验。4、改用弹性垫片的静动态实验。三、实验设备及原理（一）概述承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接是常用的且较重要的一种连接形式。这种连接中零件的受力属于静不定问题。由理论分析可知，螺栓的总拉力除与预紧力FP、工作拉力F有关外，还受到螺栓刚度Cb和被连接件刚度Cm等因素的影响。图1所示为一单个螺栓连接及其受力变形图。图1单个螺栓连接及其受力变形图图1a)所示为螺栓刚好拧到与被连接件相接触，但尚未拧紧的状态。图1b)所示为螺母已拧紧
3、，但螺栓未受工作载荷的状态，此时，螺栓受预紧力FP的拉伸作用，其伸长量为λ1，而被连接件则在FP的压缩作用下产生的压缩量为λ2。图1c)所示为承受工作载荷F时的情况，此时螺栓所受拉力由FP增至F0，继续伸长量为Δλ，总伸长量为λ1+Δλ。被连接件则因螺栓伸长而被放松，根据连接的变形协调条件，其压缩变形的减小量应等于螺栓拉伸变形的增加量Δλ。因此，总压缩量为λ2-Δλ；而被连接件的压缩力由FP减至FP‘，FP‘称为残余预紧力。由于螺栓和被连接件的变形发生在弹性范围内，上述受力与变形关系线图如图2所示。8图2受力与变形关系线图由图
4、2可知，螺栓总拉力F0并不等于预紧力FP与工作拉力F之和，而等于残余预紧力FP‘与工作拉力之和，即F0=FP‘+F或F0=FP+ΔF根据刚度定义，C1=FP/λ1，C2=FP/λ2。由图2中几何关系可得ΔF=C1F/（C1+C2）因此，螺栓总拉力为F=FP+C1F/（C1+C2）式中，C1/（C1+C2）为螺栓的相对刚度系数。此时螺栓预紧力为FP=FP‘+C2F/（C1+C2）为了保证连接的紧密性，根据连接的工作性质可取残余预紧力FP‘=（0.2～1.8）F.对于承受轴向变载荷的紧螺栓连接,在最小应力不变的条件下,应力幅越小,
5、则螺栓越不容易发生疲劳破坏,连接的可靠性越高.当螺栓所受的工作拉力在0～F之间变化时,则螺栓总拉力将在FP～F0之间变动.由F=FP+C1F/（C1+C2）可知,在保持预紧力FP不变的条件下,若减小螺栓刚度C1或增大连接件刚度C2都可以达到减小总拉力F0的变化范围(即减小应力幅σa之目的.因此,在实际承受动载荷的紧螺栓连接中,宜采用柔性螺栓(减小C1)和在被连接件之间使用硬垫片(增大C2)。图3为被连接件间使用不同垫片时对螺栓总拉力F0的变化影响。图3为被连接件间使用不同垫片时对螺栓总拉力F0的变化影响。（二）实验设备及仪器该
6、实验需LYS-A螺栓联接综合实验台一台,及其测量仪一台，计算机及专用软件等实验没备及仪器。1、螺栓联接实验台的结构与工作原理。如图4所示。1)联接部分包括M16空心螺栓、大螺母、垫片组组成。空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片，分别测量螺栓在拧紧时，所受预紧拉力和扭矩。空心螺栓的内孔中装有M8螺栓，拧紧或松开其上的手柄杆，即可改变空心螺栓的实际受载截面积，以达到改变联接件刚度的目的。垫片组由刚性和弹性两种垫片组成。2)被联接件部分由上板、下板和八角环组成，八角环上贴有应变片，测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拨出锥塞
7、即可改变八角环的受力，以改变被联接件系统的刚度。3)加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小，蜗杆一端与电机相联，另—端装有手轮，转动手轮使挺杆上升或下降，以达到加载、卸载(改变工作载荷)的目的。82、LYS-A型静动态测量仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式。本仪器由精密恒流源,多路切换开关,前置放大器,低通滤波器,A/D转换器,单片机,显示电路,电源等部分组成见方框图。图4整机方框图本机桥路激励采用恒流源模式，电子开关切换测点，电路新颖，工作合理。图4为单片工作简图，图5为其中一路
8、的等效电路。图5等效电路图中Rk——切换开关等效电阻RL——应变片引线电阻Rg——应变片电阻IB——恒定电流源在图5回路中，电流恒定不变，信号从C点输出。开关等效电阻Rk的影响被排除，引线电阻RL固定不变，对输出无影响，也无需长导线修正。只要测出ΔRg即等效了应变的测量。根据
