螺栓联接实验指导书.docx

螺栓联接实验指导书
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G、被联接件刚度G、相对刚度G/G+C2。
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。
实验
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。G=Qi/入为螺栓刚度；C2=Q?/入2为被联接件刚度。
C/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S或增加G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，
其可以表小为式:ns - sxlO6 (4T)
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：
<J = Ex£ = Ex/J£X 10~6 ( 4 一 2 )
故螺栓拉力为：
F] = CTj X A] = E X X 10-6 X ( 4 — 3)
被联接件(套筒)压力为：
F2 = a2A2 = Ex x 10~6 “① 耳 ") (4 一4)
螺栓伸长变形为： 人]=X 10「6 X A ( 4 —5)
套筒压缩变形为： 22 = x 10-6 xL2 ( 4 —6)
轴向工作载荷可由测力环中百分表读数测出：F=KxS (4-7)
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；
测试系统说明
测试系统原理示意图如图4-4所示，图中&、R「为贴在螺栓或套筒上 的电阻应变片，即受力应变片；R2>也为温度补偿片，贴在与螺栓材料相 同的零件上；始、
Ri'、&、R，2共同组成外测量半桥，Z3、Z4为应变仪的 内半桥电阻，与Ri、&组成一个全桥。
图4— 4 .测试系统连接原理图
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'i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
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。
.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（一5 0 0 0 u £ ）。
电桥调平衡：使加载及预紧手轮处于松弛状态，按下应变仪测量伎钮，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500P £,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。
-87实验机进行实验
1） .将YJ-18应变仪与PrlO-18预调箱联系好。
2） .将被测应变片引线AiBC（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。
3） .测试系统调零：按下YJ-18应变仪电源开关，分别按下“X10”、次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。
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 500 u e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。
.卸载：松开手轮6,测力环百分表读数为零，卸载完毕。
.卸预紧力：松开预紧手轮1。
实验注意事项
给各油杯及螺母端面加润滑油。
螺栓最大应变值U e <800,应避免螺栓过载，