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机械设计实验指导书及报告一螺栓联接实验螺栓联接实验指导书徐双满洪建平编王青温审机械工程实验教学中心2012年9月螺栓联接实验指导书一.实验目的.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).掌握求联接件(螺栓)刚度C
1、被联接件刚度C
2、相对刚度Cl/Cl+C2o.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
1.螺栓联接实验机的主要实验参数如下:.螺栓材料为45号钢弹性模量El=
2.06X105N/mm2螺栓杆直径d=10mm有效变形计算长度Ll=130mmo.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=31和32内径为Dl=
27.5mm有效变形计算长度L2=130mm.o仪器1YJ-26型数字电阻应变仪YJ-26型数字电阻应变仪PR10-26型预调平衡箱.实验原理.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Qp这时,螺栓伸长变形的增量△入1等于被联接件压缩变形的恢复△入2即A入1二△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/X称为刚度C1=Q1/X为螺栓刚度;C2=Q2/入2为被联接件刚度C1/CHC2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的方法以降低载荷的变化值AF.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4-2故螺栓拉力为4-3被联接件套筒压力为4-4螺栓伸长变形为4—5套筒压缩变形为4-6轴向工作载荷可由测力环中百分表读数测出4—7式中K—测力环刚度,单位为公斤/格;S一百分表读数一指针格数;.测试系统说明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RI、Rl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.实验步骤.用LB-84实验机步骤).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).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(一5000口£)电桥调平衡使加载及预紧手轮处于松弛状态,按下应变仪测量钱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500u£背紧1松开手轮9则完成预紧.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,在此范围内使百分表分别为
10、
15、
20、
25、
30、
35、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.测试完毕后,卸去轴向工作载荷,卸除预紧力用LB-87实验机进行实验2将被测应变片引线A1BC螺栓、A2BC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测试系统调零按下YJ-18应变仪电源开关,分别按下“X10”、“XI”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500Hs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、
15、
20、
25、
30、
35、40小格进行加载,分别测量螺栓、套筒的微应变值。