受軸向載荷螺栓聯(lián)接的靜動態(tài)特性

1、實(shí)驗(yàn)一 受軸向載荷螺栓聯(lián)接的靜態(tài)特性螺栓聯(lián)接是廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中的一種重要聯(lián)接形式， 受預(yù)緊力和軸向工作載荷 的螺栓聯(lián)接中，最常見的應(yīng)用實(shí)例是氣缸蓋與氣缸體的聯(lián)接，如圖 1-1所示。螺栓受到的總 拉力Fo除了與預(yù)緊力F 和工作載荷F有關(guān)外，還受到螺栓剛度 6和C2被聯(lián)接件剛度等因 素的影響。圖6-2為一螺栓和被聯(lián)接件的受力與變形示意圖。圖1-1氣缸蓋與氣缸體的聯(lián)接圖1-2螺栓和被聯(lián)接件受力、變形情況（a）螺母未擰緊（b）螺母已擰緊（c）螺栓承受工作載荷 圖1-2（a）所示為螺栓剛好擰好到與被聯(lián)接件相接觸的的狀態(tài)，此時螺栓和被聯(lián)接件均未受力，因此無變形發(fā)生。圖1-2（b）所示為螺母已擰緊，

2、但聯(lián)接未受工作載荷的狀態(tài)，此時螺栓受預(yù)緊力F 的拉伸作用，其伸長量為;而被聯(lián)接件則在力 F 的作用下被壓縮，其壓縮量為。圖1-2（c）所示為聯(lián)接承受工作載荷F時的情況，此時螺栓所受的拉力由 F 增大至F°（螺栓的總拉力），螺栓的伸長量由 增大至1 ;與此同時，被聯(lián)接件則因螺栓伸長而被 放松，其壓縮變形減少了厶、；2，減小到-J （: 22-'：2 , J為剩余變形量）；被聯(lián)接件的壓力由F 減少至F （剩余預(yù)緊力）。根據(jù)聯(lián)結(jié)的變形協(xié)調(diào)條件，壓縮變形的減少量2應(yīng)等于螺栓拉伸變形的增加量."：；.1，即。實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)通過計(jì)算和測量螺栓受力情況及靜動態(tài)特性參數(shù)達(dá)到以下目的

3、:1. 了解螺栓聯(lián)接在擰緊過程中各部分的受力情況；2計(jì)算螺栓相對剛度并繪制螺栓連接的受力變形圖；3. 驗(yàn)證受軸向工作載荷時，預(yù)緊螺栓聯(lián)接的變形規(guī)律，及對螺栓總拉力的影響；4. 通過螺栓的動載實(shí)驗(yàn)，改變螺栓聯(lián)接的相對剛度，觀察螺栓動應(yīng)力幅值的變化，以 驗(yàn)證提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的各項(xiàng)措施。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工作原理1. 單螺栓連接實(shí)驗(yàn)臺（如圖 1-3所示）圖1-3單螺栓連接實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)1-電機(jī)2-箱體3-螺栓扭矩測點(diǎn) 4-八角環(huán)5-螺栓拉力6-上板7-千分表（被聯(lián)接件）8-千分表（螺栓）9-螺栓、螺母、墊片10-八角環(huán)壓力測點(diǎn) 11-錐塞12-挺桿13-挺桿壓力測點(diǎn)14-下板15-實(shí)心扳手16-手輪1）聯(lián)接部分

4、包括 M16空心螺栓、大螺母和墊片組組成?？招穆菟ㄙN有側(cè)拉力和扭矩的 兩組應(yīng)變片，分別測量螺栓在擰緊時所受預(yù)緊拉力和扭矩?？招穆菟ǖ膬?nèi)孔中裝有雙頭螺柱，擰緊或松開其上的小螺母即可改變空心螺栓的實(shí)際受載界面積，以達(dá)到改變聯(lián)接件剛度的目的。2）被聯(lián)接件部分有上板、下板和八角環(huán)組成，八角環(huán)上貼有應(yīng)變片組，測量被聯(lián)接件受力的大小，中部有錐形孔，插入或拔出錐塞即可改變八角環(huán)的受力，以改變被聯(lián)接件系統(tǒng)的剛度。3）加載部分由蝸輪、蝸桿、挺桿和彈簧組成，挺桿上貼有應(yīng)變片，用以測量所加工作 載荷和大小，蝸桿一端與電機(jī)相聯(lián)，另一端裝有手輪，啟動電機(jī)或轉(zhuǎn)動手輪使挺桿上升或下 降，以達(dá)到加載、卸載（改變工作載荷）的目

5、的。2. YJ-25靜態(tài)電阻應(yīng)變儀實(shí)驗(yàn)臺各被測件的應(yīng)變量用電阻應(yīng)變儀測量，通過標(biāo)定或計(jì)算機(jī)可換算出各部分的大 小。應(yīng)變儀采用了包含測量橋和讀數(shù)橋的雙橋結(jié)構(gòu)。各測點(diǎn)均采用箔式電阻應(yīng)變片，其阻值為12 1，靈敏系數(shù)k=2.20。、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1. 捋線，順各測點(diǎn)連線找到應(yīng)變儀上對應(yīng)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換開關(guān)至相應(yīng)測點(diǎn)，用螺絲刀 調(diào)節(jié)電阻平衡電位器，使各測點(diǎn)的應(yīng)變顯示數(shù)字為零。2. 取出八角環(huán)上兩錐塞，轉(zhuǎn)動手輪（單方向），使挺桿降下，處于卸載位置，手?jǐn)Q大螺母至剛好與墊片組接觸，（預(yù)緊初始值）螺栓不能有松動的感覺。千分表調(diào)零，并保證千分表長指針有一圈的壓縮量。3. 用測力扳手預(yù)緊大螺母，當(dāng)扳手力矩為 30N

6、 m時，達(dá)到預(yù)緊力。此時轉(zhuǎn)動靜態(tài)應(yīng)變 儀的轉(zhuǎn)換開關(guān)，測量各測點(diǎn)的應(yīng)變值和千分表讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)、計(jì)算。4. 轉(zhuǎn)動手輪（單方向），使挺桿上升10mm的高度，再次測量各測點(diǎn)的應(yīng)變值和千分表 讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)千分表的讀數(shù)求出螺栓的變形變化量和被聯(lián)接件的變形變化量.-：；.2，用八角環(huán)的應(yīng)變量求剩余預(yù)緊力 QP,由挺桿應(yīng)變值求出工作載荷 F,由螺栓應(yīng)變值求出總拉力 Q, 并繪制在變形圖上，用以驗(yàn)證螺栓受軸向載荷作用時符合變形協(xié)調(diào)規(guī)律，以及驗(yàn)證螺栓上總拉力Q與剩余預(yù)緊力Qp和工作載荷F之間的關(guān)系。四、已知條件和計(jì)算公式1. 螺栓參數(shù)：d =M 16 d2 =14.27d22. 螺紋副摩擦力矩：T1 = Qp tan 亠v2式中：-tan一 2.254 v - tan 0.15二d23.扳手力矩：T 0.2QPd4.螺栓相對剛度:C1 C2式中：6螺栓剛度C1C2被聯(lián)接件剛度95. 應(yīng)變值與力的換算:實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：學(xué)號：姓名：班級：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測點(diǎn)項(xiàng)目螺栓（拉）螺栓（扭）八角環(huán)（壓）挺桿（壓）標(biāo)定系數(shù)卩標(biāo)0.1857.93-0.61-1.03應(yīng)變值Me加載前加載后E桿力N加載前QpQp加載后QQPF千分表 讀數(shù)抵加載前6加載后62F四、計(jì)算螺栓相對剛度五、繪制螺栓連接變形圖六、簡答題1.