螺栓联接实验指导书.doc

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1、螺栓联接实验指导书  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C  1、被联接件刚度C  2、相对刚度C1/C1+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

2、间接的指示轴向工作载荷的。  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E1=2.06×105N/mm2,螺栓杆直径d=10mm,有效变形计算长度L1=130mm。  2).套筒材料为45号钢,弹性模量E2=2.06×105N/mm2,两件套筒外径分别为D=31和32,内径为D1=27.5mm,有效变形计算长度L2=130mm.。  2.仪器1)YJ-26型数字电阻应变仪。  图4-2LBX-84型实验机结构图

3、1-加载手轮2-拉杆3-测力计百分表4-测力环5-套筒6-电阻应变片7-螺栓8-背紧手轮9-予紧手轮2)YJ-18型数字电阻应变仪。  3)PR10-18型预调平衡箱。  图4-1LB-87型螺栓联接实验机结构图。  1-预紧手轮;2-螺栓杆;3-被连接件;4-测力环;5-拉杆;6-加载手轮654321DD1dLΔFDnλbλmλλm’θnλFθ0D0QpFQpQ图4-3力-变形协调图三.实验原理1.力与变形协调关系在螺栓联接中,当联接副受轴向载荷后,螺栓受拉力,产生拉伸变形;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

4、标系中,如4-3所示。  当联接副受工作载荷后,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Qp减少到剩余预紧力Q’p,这时,螺栓伸长变形的增量Δλ1,等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2,即Δλ1=Δλ2=λ,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/λ称为刚度。  C1=Q1/λ为螺栓刚度;C2=Q2/λ2为被联接件刚度。  C1/C1+C2称为螺栓的相对强度。  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C1或增加C2的方

5、法以降低载荷的变化值ΔF。  2.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:610?×=ε?ε(4-1)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610?××=×=?εεσEE(4-2)故螺栓拉力为:410261111dEAFπ?εσ×××=×=?(4-3)被联接件(套筒)压力为4)(1021262222DDEAF?××==?π?εσ(4-4)螺栓伸长变形为161110L××=??ελ(4-5)套筒压缩变形为262210L××=??ελ(4-6)轴向工作载荷可由测

6、力环中百分表读数测出SKF×=(4-7)式中K—测力环刚度,单位为公斤/格;S—百分表读数—指针格数;3.测试系统说明1)测试系统原理示意图如图4-4所示,图中R  1、R1,为贴在螺栓或套筒上的电阻应变片,即受力应变片;R  2、R2,为温度补偿片,贴在与螺栓材料相同的零件上;R  1、R1,、R  2、R,2共同组成外测量半桥,Z  3、Z4为应变仪的内半桥电阻,与R  1、R2组成一个全桥。  R1R1’R2R2ZUZ3R0AB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

7、力时,则贴在其上的电阻应变片R  1、R'1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。  四.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

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