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《受反转力矩作用的螺栓组连接》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实验七受翻转力矩作用的螺栓组联接一、概述图7-1是一种常见的受翻转力矩作用的螺栓组联接形式及底板结合面的应力分布图。托架用12个均匀排列的螺栓固定在机座上，螺栓预紧时，结合面间产生挤压应力。受载后，托架受中间纵剖面上的力Q的作用。将力Q向联接结合面上简化，可以得到2种典型的载荷形式：沿接触面的横向力Q和绕O—O轴线使托架翻转的力矩M＝QL。在翻转力矩M的作用下，结合面上部的挤压应力减小，下部的挤压应力增大。在设计这种联接时，应满足结合面不分离，不压溃，不滑动和螺栓不被拉断的要求。σσpF′σpM′pmin718293OOoo10
2、4115126σpmax(a)(b)(c)(d)(e)图7-1受翻转力矩作用的螺栓组联接及结合面的应力分布图当联接被预紧时，结合面的挤压力分布如图7-1（c）所示，挤压应力为nF′σpF′=(MPa)(7-1)A′式中，F为螺栓的预紧力，（N）；n为联接螺栓个数，n=12；A为托架与机座结合面的面积，2A=bh（mm）。在翻转力矩M的作用下，结合面的挤压力分布如图7-1（d）所示,两端挤压应力为Mσ=(MPa)(7-2)pMW2bh式中，M为作用在托架上的力矩，M＝QL（N·mm）；W为结合面的抗弯截面模量，W=63（mm）。图
3、7-1（e）为结合面在螺栓预紧力和翻转力矩共同作用下的应力分布简图。本实验是针对不允许联接结合面分离的情况设计的，托架受载后，结合面最上端不允许出现间隙，故须保持一定的残余挤压应力σ，保证结合面上端受压最小处不分离的条件为pminnF′Mσpmin=σpF'−σPM＝－≥0(7-3)AW将M＝QL和A、W等式代入上式并简化得:6QLF′≥K(N)(7-4)fnh式中,K为可靠性系数，通常取1.1～1.3，本实验取K＝1.1。F1,F7ff螺栓的工作拉力可根据托架静力平衡和变形协调条件求得。F2,F8假设在翻转力矩M的作用下结合面
4、仍保持平面，并且托架底板有F3,F9绕轴线O－O翻转的趋势。此时，O－O上面的螺栓在M的作用OOF4,F10下进一步受拉，螺栓拉力增大；O－O下面的螺栓则被放松，螺栓承受的拉力减小，螺栓的受力分布图如图7-2所示。F5,F11根据托架静力平衡条件求得F6,F12M=QL=Fr+Fr+L+Fr（7－5）11221212式中,F,F,L,F为各螺栓所受的工作载荷；r,r,L,r为各螺栓中12121212图7-2螺栓受力分布图心到翻转轴线O－O的距离。根据变形协调条件，各螺栓的拉伸变形量与该螺栓距轴线O－O的距离成正比，即FFF121
5、2==L=（7－6）rrr1212由上两式可得出任一位置螺栓的工作拉力：QLri(N)（7－7）F=i222r+r+L+r1212由于螺栓对称布置：r1=r6＝r7=r12，r2=r5=r8=r11，r3=r4=r9=r10，则：QLriF=（N）（7－8）i2224(r+r+r)123根据受轴向载荷紧螺栓联接的受力理论，螺栓总拉力不仅与预紧力F′、工作拉力F有i关，而且与螺栓的刚度C和被联接件的刚度C有关。12在O—O线以上的螺栓总拉力为C1F=F′+F(N)（7－9）oiiC+C12在O—O线以下的螺栓总拉力为C1F=F′−
6、F(N)（7－10）oiiC+C12式中，C1为螺栓相对刚度系数，它的大小与螺栓及被联接件的材料、尺寸和结构有关。C+C12C1本实验中取=0.1。C+C12二、实验目的（1）验证螺栓组联接受力分析理论。测定受翻转力矩的螺栓组联接中螺栓的受力分布，画出受力分布图并确定翻转轴线位置。（2）掌握电阻应变仪的工作原理和使用方法。三、实验设备（1）螺栓组联接实验台（2）CM－12型数字静态电阻应变仪，CL－1型测力仪，计算机四、实验台结构和工作原理1.立式螺栓组实验台实验台简图如图7-3所示，螺栓组联接实验台由螺栓联接、加载装置及测试仪
7、器三部分组成。螺栓组联接是由12只均匀排列为两排的螺栓将托架1、机架2联接起来构成的。加载装置由两级杠杆5和6组成，杠杆比i=100。L砝码力G以及杠杆系统自重折算成的砝码力QG，经过杠杆增大而作用在托架上的载荷为0Q1Q=100×(G+G)(N)（7－11）0G联接受到的翻转力矩M为M=QL(N⋅mm)（7－12）图7-3螺栓组实验台结构简图式中，L为力臂，（mm）。1－托架2－机架3－螺栓4－电阻应变螺栓的受力是通过贴在每只螺栓上的电片5－第一杠杆6－第二杠杆7－砝码阻应变片4的变形并借助电阻应变仪测得。电桥的工作原理如图7
8、-4所示，1、2为机内电阻，3为贴在螺栓上的电阻应变片，4为温度补偿应变片。温度补偿应变片粘贴在与螺栓材质相同,但不受力的材料上，避免温度变化对R3R4实验结果的影响。实验开始时，经过“系统清零”操作，可使电桥呈现平衡状态。当螺栓受力发生变形后，应变片的电阻值发
