螺栓联接实验指导书

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1、螺栓联接实验指导书一.实验目的1.掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。2.掌握求联接件（螺栓）刚度G、被联接件刚度C2、相对刚度G/G+C2。3.了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。二.实验设备图4—1为LB-87型螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示

2、轴向工作载荷的。拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。1・LB-87型螺栓联接实验机的主要实验参数如下：1）・螺栓材料为45号钢，弹性模量Ei二2.06X105N/mm2,螺栓杆直径d二10mm,有效变形计算长度LF130mnio2）.套筒材料为45号钢,弹性模量E2=2.06X105N/mm2,两件套筒外径分别为D二31和32,内径为D尸27.5mm,有效变形计算长度L2=130mm.o2.仪器1）YJ-26型数字电阻应变仪。1•预紧手轮；2■螺

3、栓杆；3■被连接件；4•测力环；5■拉杆；6-加载手轮2)YJ-18型数字电阻应变仪。3)PR10-18型预调平衡箱。图4一2LBX-84型实验机结构图1・加载;手轮2■拉杆3■测力计百分农4■测力环5•套筒6-电阻应变片7■螺栓8.背紧手轮9■了紧手轮一.实验原理1.力与变形协调关系在螺栓联接屮，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变F4入入m'DnXbXrn►图4—3力一变形协调图形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系屮，如4—3所示。当联接副受工

4、作载荷后,螺栓因受轴向工作载荷F作用，其拉力由预紧力Qp增加到总拉力Q,被联接件的压紧力Q减少到剩余预紧力Q'P,这时,螺栓仲长变形的增量△入”等于被联接件压缩变形的恢复△入2,即△入1二A入2二入，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形之比Q/入称为刚度。Ci二Qi/入为螺栓刚度;C2=Q2/2为被联接件刚度。G/G+G称为螺栓的和对强度。在力-变形图上，刚度表现为图线的斜率。为了提高螺栓的疲劳强度，通常采用降低Ci或增加G的方法以降低载荷的变化｛flA

5、Fo1.主要公式螺栓联接的受力和变形，采用在试件上贴电阻应变片，并配接电阻应变仪加以测量，通常应变仪测量的数值为微应变，其可以表示为式：“£=£X1O"应变片的接线按半桥接到应变仪上。材料在弹性限度内，应力与应变的关系为：（T=Exg=EXX10"故螺栓拉力为：加72F]=er〕xA]=Exx10x—^―被联接件（套筒）压力为：F2=ct2A2=Ex“勺x10~6"（D厶°）螺栓仲长变形为：入二“斫x10“x厶套筒压缩变形为：几2=^2X106XL2(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)(4-7)轴向工作载

6、荷可测力环中百分表读数测出：F=KxS式中：K一测力环刚度，单位为：公斤/格；S一百分表读数一指针格数;2.测试系统说明1）测试系统原理示意图如图4-4所示，图中Ri、R]为贴在螺栓或套筒上的电阻应变片，即受力应变片；&、RJ为温度补偿片，贴在与螺栓材料相同的零件上；乩、R2>Rl共同组成外测量半桥，Z3、Z4为应变仪的内半桥电阻，与&、R2组成一个全桥。图4-4.测试系统连接原理图2)测量前应对电桥调平衡，即在电阻应变片未受力的情况下，其阻值未发生改变，电桥的输出信号值为零。当螺栓和被联接件受力时，则贴在其上的电阻应变片R】、

7、RS的电阻值将发生变化，即电桥的信号输出与受力件的变形成正比，经放大器将其电压信号放大和检波后，经A/D换成与模拟量对应的数字量，显示器显示出螺栓或套筒的微应变量值，经计算后可得到联接副的联接件与被连接件的力和变形的数值。一.实验步骤1・用LB-84实验机步骤1).在指导老师的指导下，按上图4—4所示的线路连接原理图，将连线接好。2).将LBX-84实验机的螺栓联接处于卸载状态，测力环应处于不受力状态，且把百分表小指针调为零。3).打开应变仪电源，后面板开关打到半桥处。4).按下“基0”开关,调节“电阻平衡”电位器，使显示为00

8、00o5)・按下“标定”开关，调节“灵敏度”电位器，使显示为-5000,并反复调平衡（零点）和定标（一5000u£）。电桥调平衡：使加载及预紧手轮处于松弛状态，按下应变仪测量鞍钮，调节对应的电位器的电阻值，使应变仪的输出值为零。加预紧力：参照LBX-84实验机结