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1、螺栓联接实验指导书机电学院机械基础实验室20119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C1、被联接件刚度C2、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41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是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加
2、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。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41 LB-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
3、-拉杆；6-加载手轮6 5 4 3 2 1DD1dL 2）YJ-18型数字电阻应变仪。3）PR10-18型预调平衡箱。图4 LBX-84型实验机结构图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-予紧手轮三实验原理1力与变形协调关系FDnbmmnF0D0QpFQpQ图4力变形协调图在螺栓联接中，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标系中，如43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p增加到
4、总拉力Q，被联接件的压紧力Qp减少到剩余预紧力Qp，这时，螺栓伸长变形的增量1，等于被联接件压缩变形的恢复2，即1=2=，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/称为刚度。C1=Q1/为螺栓刚度；C2=Q2/2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C或增加C2的方法以降低载荷的变化值F。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: （4-1）
5、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： ()故螺栓拉力为: (3)被联接件（套筒）压力为： (4)螺栓伸长变形为： (5)套筒压缩变形为： (6)轴向工作载荷可由测力环中百分表读数测出： (47)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R1、R1,为贴在螺栓或套筒上的电阻应变片，即受力应变片；R2、R2，为温度补偿片，贴在与螺栓材料相同的零件上；R1、R1，、R2、R，2共同组成外测量半桥，Z3、Z4为应变仪的内半桥电阻，与R1、R2组成一个全桥。放大器检波( )A/D结果显示R1R1
6、R2R2Z4UZ3R0AB图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R1、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。四实验步骤用LB-84实验机步骤）在指导老师的指导下，按上图4所示的线路连接原理图，将连线接好。）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
7、把百分表小指针调为零。）打开应变仪电源，后面板开关打到半桥处。）按下“基0”开关，调节“电阻平衡”电位器，使显示为0000。）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（）。电桥调平衡：使加载及预紧手轮处于松弛状态，按下应变仪测量铵钮，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实验机结构原理说明，松开手轮6，松开背紧手轮8，拧紧手轮9，使应变仪指示为500，背紧1，松开手轮9，则完成预紧。6).施加轴向载荷：顺时针旋转手轮6，通过测力环对螺栓连接副施加轴向工作载荷，最大工作载荷应控制为百分表不超过40小格，在此范围内使
8、百分表分别为10、20、30、40小格进行加载实验。通过切换开关分别记录螺栓、套筒的微应变量数值并记录。8).测试完毕后，卸去轴向工作载荷，卸除预紧力。2用LB-87实验机进行实验1).将YJ-18应变仪与Pr10-18预调箱联系好。2).将被测应变片引线A1 BC(螺栓)、A2 BC（套筒）分别于预调箱的1路、2路的A、B、C 连接好，LB-87实验机的两个手轮松开，即螺栓处于无载状态。3).测试系统调零：按下YJ-18应变仪电源开关，分别按下“10”、“1”开关，在连接副未受力的情况下，将预调箱切换开关分别打到1路和2路，调节对应的“电阻平衡”电位器，使应变仪显示的数值为零，则仪器调零结束
9、。4).加预紧力：转手轮1，并将电阻箱切换开关到1路，按螺栓的应变值为500左右进行预紧。分别将切换开关进行切换到1、2路，记录下应变仪显示的微应变值。加轴向载荷：拧动手轮6，依次按百分表10、20、30、40小格进行加载，分别测量螺栓、套筒的微应变值。5).卸载：松开手轮6，测力环百分表读数为零，卸载完毕。6).卸预紧力：松开预紧手轮1。五实验注意事项1给各油杯及螺母端面加润滑油。2螺栓最大应变值800，应避免螺栓过载，最小应变值1 400，应避免施加轴向工作载荷后联接开缝，建议预紧力选在螺栓应变值500左右。3.特别提醒：在计算受力和变形数值应将微变值应值处以2。六思考题1求相对刚度C1/
10、C1+C2，并与教材介绍的数值对比分析。2.考察联接件刚度不同时，对螺栓应力幅的影响，将两个套筒在预紧力相同的F图线画在同一坐标中进行分析比较。螺栓联接实验报告姓名： 学号： 实验日期： 年 月 日实验地点： 一 、实验目的二 、实验手段及测试线路简图三、实验记录及计算结果1.实验数据表予紧次数1加载次数12345测力读数（格）工作载荷F（N）螺栓1/2F总（N）1C1（N/mm）平均C1套桶312/2F总（N）2C2（N/mm）平均C2予紧次数2加载次数12345测力读数（格）工作载荷F（N）螺栓1/2F总（N）1C1（N/mm）平均C1套桶312/2F总（N）2C2（N/mm）平均C22.绘制变形协调图F为纵坐标，为横坐标，用方格坐标纸绘制F-图线。3.思考题1.求相对刚度C1/C1+C2，与规范数值对比分析。2.考察联接件刚度不同时，对螺栓应力幅的影响。8 / 8文档可自由编辑打印