机械设计实验指导书及报告--螺栓联接实验.doc

1 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 2 (即变形协调图)。 (螺栓)刚度 C 1、被联接件刚度 C 2、相对刚度 C 1/C 1+C 2。 ,以考察对螺栓疲劳的影响。—1 为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) .螺栓材料为 45 号钢,弹性模量 E 1= ×10 5N/mm 2 ,螺栓杆直径 d=10mm ,有效变形计算长度 L 1=130mm 。 2).套筒材料为 45号钢,弹性模量 E 2= ×10 5N/mm 2,两件套筒外径分别为 D=3 1 和32,内径为 D 1= ,有效变形计算长度 L 2=130mm. 。 2 .仪器 1)YJ-26 型数字电阻应变仪。 2)YJ-26 型数字电阻应变仪。 3)PR10-26 型预调平衡箱。图 1- 1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 654321 D D1 d L 3 Δ F Dn λbλm λλm’θnλ Fθ 0 D0 Qp F Qp Q 图 4-3 力-变形协调图图4-2 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- 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Q p增加到总拉力 Q,被联接件的压紧力 Q p减少到剩余预紧力 Qˊ p,这时,螺栓伸长变形的增量Δλ 1,等于被联接件压缩变形的恢复Δλ 2,即Δλ 1=Δλ 2=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 4 RR’RR Z U Z3 R0 AB 为刚度。 C 1 =Q 1/λ为螺栓刚度; C 2 =Q 2/λ 2 为被联接件刚度。 C 1 /C 1 +C 2 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 1 或增加 C 2 的方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 ??????(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 ??????????EE (4-2 ) 故螺栓拉力为:4 10 261111dEAF ???????????(4- 3) 被联接件(套筒)压力为: 4 )(10 21 262222DDEAF ??????????(4- 4) 螺栓伸长变形为: 1 61110L???????(4- 5) 套筒压缩变形为: 2 62210L???????(4- 6) 轴向工作载荷可由测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、R 1 , 为贴在螺栓或套筒上的电阻应变片,即受力应变片; R 2、R 2 , 为温度补偿片,贴在与螺栓材料相同的零件上; R 1、R 1 ,、 R 2、R ,2共同组成外测量半桥,Z3、Z4为应变仪的内半桥电阻,与R 1、R 2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 1、R' 1 ~ 放大检波 A/D 结果显 5 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