螺栓連接性能測試試驗(yàn)書

1、螺栓組連接受力與相對剛度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證螺栓組連接受力分析理論；2、了解用電阻應(yīng)變儀測定機(jī)器機(jī)構(gòu)中應(yīng)力的一般方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工作原理螺栓組連接實(shí)驗(yàn)臺由螺栓連接、加載裝置及測試儀器三部分組成。如圖1所示螺栓組連接是由十個(gè)均布排列為二行的螺栓將支架11和機(jī)座12連接起來而構(gòu)成。加載裝置是由具有1:100放大比的兩極杠桿 13和14組成，砝碼力G經(jīng)過杠桿放大而作用在支架上的載荷為P,因此，連接接觸面將受有橫向載荷P和翻轉(zhuǎn)力矩MM = P l （N 伽）P =100G（N）式中I 力臂（伽）由于P和M的作用，在螺栓中引起的受力是通過貼在每個(gè)螺栓上的電阻應(yīng)變片15的變形并借助電阻應(yīng)變儀而測得。

2、電阻應(yīng)變儀是通過載波電橋?qū)C(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量實(shí)現(xiàn)測量的。如圖2所示，將貼在螺栓上的電阻應(yīng)變片1作為電橋一個(gè)橋臂， 溫度補(bǔ)償應(yīng)變片2為另一個(gè)橋臂。螺栓不受力時(shí)，使電橋呈現(xiàn)平衡狀態(tài)。當(dāng)螺栓受力發(fā)生變形后，應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，輸出一個(gè)電壓訊號，經(jīng)放大、檢波等環(huán)節(jié)，便可在應(yīng)變儀上直接讀出應(yīng) 變值來。經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠?jì)算就可以得到各螺栓的受力大小。A-A圖1螺栓連接實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)簡圖4 / 41 , 2,10實(shí)驗(yàn)螺栓；11支架；12機(jī)座；13第一杠桿；14第二杠桿；15 電阻應(yīng)變片；16砝碼（相關(guān)尺寸：1=200伽;a=160伽;b=105伽;c=55伽;G=22N）圖2電橋工作原理圖本實(shí)驗(yàn)是針對不

3、允許連接接合面分開的情況。螺栓預(yù)緊時(shí)，連接在預(yù)緊力作用下，接合面間產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。當(dāng)受載后，支架在翻轉(zhuǎn)力矩M作用下，有繞其對稱軸線 0-0翻轉(zhuǎn)趨勢，使連接右部擠壓應(yīng)力減小，左部擠壓應(yīng)力增加。為保證連接最右端處不出現(xiàn)間隙，應(yīng)滿足 以下條件：(1)式中Qp 單個(gè)螺栓預(yù)緊力（N）;Z螺栓個(gè)數(shù)Z=10；A接合面面積A=a（b-c）（ 伽）M翻轉(zhuǎn)力矩M=PIW接合面抗彎剖面模量W =a（b_c）（伽3） 化簡（1）式得Za為保證一定安全性，取螺栓預(yù)緊力為Qp =(1.251.5単Za螺栓工作拉力可根據(jù)支架靜力平衡條件求得，由平衡條件有:M=PI=F1r 1+ Fx2+ F zr式中F1、F2Fz 各螺栓所

4、受工作力1、2rz 各螺栓中心到翻轉(zhuǎn)軸線的距離根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件有：由式（3）和式（4）可得任一位置螺栓工作拉力在翻轉(zhuǎn)軸線0-0右邊，F(xiàn)使螺栓被拉緊，軸向拉力增大，而在0-0線左邊的螺栓被放松, 預(yù)緊力減小。0- 0線右邊的螺栓總拉力為Q =QpFiFi =(Q _Qp)cb ' Cm在0-0線左邊的螺栓總拉力為Q = QP - FiCb +5Fi (Q-Qp)CbCm螺栓受力是通過測量應(yīng)變值而得到的，且十個(gè)螺栓尺寸和材料完全相同，根據(jù)虎克定律£ =b /E可得螺栓預(yù)緊應(yīng)變量為QpE 二d24；'=k ；'(8)螺栓總應(yīng)變量為 4Q2E E 二dE 二d24

5、-k -(9)3式中 E 彈性模量 對鋼E=210 X 10 Mpa,d 螺栓直徑（貼電阻應(yīng)變片處）對直徑為6 mm的鋼制螺栓k=593.76 X 104N,將式（8）、（ 9）代入式（6）、（ 7）中得在0-0線右邊Fi- ；')Cb(10)在0-0線左邊若在0-0線左邊螺栓所受工作拉力Cb(11)F代以負(fù)值，則由式（10）、（11）可得Cbk（；-；'） （12）Cb ' Cm Fi利用式（5）將計(jì)算所得的Fi或F6（危險(xiǎn)螺栓工作拉力）代入上式可求得相對剛度注5 + Cm 值，并與規(guī)范給定的相對剛度值進(jìn)行比較。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、測定受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接中螺栓受

6、力分布，并畫出受力分布圖和確定翻轉(zhuǎn)軸線2、初步掌握電阻應(yīng)變儀的工作原理和使用方法。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，先檢查實(shí)驗(yàn)臺各部分及儀器是否正常，電阻應(yīng)變片應(yīng)貼 牢，并將其接入測量電路中。2、由式（2）計(jì)算每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力Qp ,并由式（8）計(jì)算螺栓預(yù)緊應(yīng)變量&（為方便實(shí)驗(yàn)£取500）3、在支架不受外載荷 P的情況下，打開應(yīng)變儀的開關(guān)，檢查確定各螺栓的k值、阻值及由各螺栓所組成電橋的初始值，此值將由應(yīng)變儀自動補(bǔ)償，確定后進(jìn)入測量狀態(tài)。4、依次擰緊各螺栓，按照應(yīng)變儀讀數(shù)& '檢驗(yàn)預(yù)緊力 Qp的大小。5、對螺栓組連接進(jìn)行加載（加載大小按指導(dǎo)教師的規(guī)定），在應(yīng)變儀上讀出每個(gè)螺栓的應(yīng)變量&。Cb一6、按式（12）求得螺栓連接相對剛度 Cb ' Cm值，與規(guī)范值兩者進(jìn)行比較。7、根據(jù)應(yīng)變量增量（& - & 0）畫出實(shí)測的螺栓工作力分布圖，確定翻轉(zhuǎn)軸線位置， 并進(jìn)行分析討論。五、計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)臺與計(jì)算機(jī)連接，