螺栓联接变形协调实验

1、 实验10 螺栓联接变形协调实验 现代各类机械中，广泛应用螺栓进行联接，如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态特性参数，是工程技术人员的一个重要课题。本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析，验证预紧螺栓联接受轴向工作载荷作用时，在弹性限度内，螺栓与被联接件受力及变形协调规律，即：测量联接系统刚度等于联接件与被联接件刚度之和。一、实验目的 1. 验证螺栓伸长变形的增加量等于被联接件压缩变形的恢复量 ，即 = 符合变形协调规律。2. 验证螺栓总拉力等于被联接件剩余紧力与工作载荷F之和，即3. 测量系统刚度C等于螺栓刚度与被联接件刚度之和，即4. 了解电阻应变仪工作原理和使用方法。变形fhdbaeO2O

2、1FkFF1变形力力FF0F1F 图10-1螺栓联接受力变形接线图 图10-2螺栓联接的系统刚度二、设备和工具实验设备主要有：螺栓联接实验台、电阻应变仪以及其预调平衡箱。螺栓联接实验台主要由三部分组成。12345678910111213图10-3 螺栓联接实验台结构1. 联接部分 螺栓联接部分包括螺栓5、被联接件套筒8和手轮形状的螺母4。 螺栓和套筒是被测量的零件，均贴有电阻应变片，用以测量受力的应变值。应变片接线如图4所示。螺栓与套筒应变片引线连接在实验设备接线板上的接线柱A、B、C各点，同时与预调平衡箱对应的A、B、C各点连接，即可进行测量。132CBA2A11螺栓应变片 2套筒应变片 3

3、温度补偿片图10-4 应变片接线图2预拉机构 采用预拉机构的目的是为了消除扭转变形的影响使螺栓单向受拉和操作省力与加载平稳。3. 加载机构加载机构是对预紧后的螺栓施加轴向工作载荷。顺时针旋轮手轮13，通过测力环9将轴向工作载荷加到螺栓上。轴向工作载荷的大小可用测力环测出。三、实验原理1、实验参数（1）螺栓材料为45号碳钢，弹性模量E =2.0610 N/mm。计算直径d =10.1mm，变形计算长度 = 130mm。 （2） 套筒材料为45号碳钢，弹性模量E =2.0610 N/mm。外径D=30.9mm内径D =27.3mm，变形计算长度=130mm。 （3）测力环刚度K：百分表一小格表示1

4、39N。即K = 139N/1小格。（4）电阻应变片灵敏度系数2.13。2、联接系统刚度C的计算联接系统刚度C定义为轴向工作载荷F与 （或 ）之比，即。在中， ，。式中：3、螺栓变形计算(1) 螺栓和套筒受力与微应变的关系通式为： (N） 式中：被测零件的微应变值； A被测零件的截面积。 (2) 螺栓和套筒变形与微应变的关系通式为： （mm） 式中：被测零件计算长度 (3) 轴向工作载荷与百分表读数的关系为： (N) 式中：测力环刚度139N/1小格 百分表读数（小格数）四、实验步骤1. 各注油孔及螺母端面加油润滑，检查螺栓联接应处于卸载状态。即三个手轮均可灵活转动时联接处于卸载状态；否则，松

5、开三个手轮。2. 套筒端部红点标志要对准螺栓头部红点标志，以保证应变片处于正确位置，提高测量精度。3. 将螺栓、套筒上应变片接线接到应变仪预调箱上，并将应变仪调零。4. 将测力环上百分表调零。5. 预紧螺栓：将预调箱上的分线器旋在螺栓应变片接通的位置，并将应变仪上读数盘转到大约+450位置，然后顺时针旋转手轮1，直到电表指针回零为止。再将螺母4旋紧。逆时针松开手轮1，以除去预拉机构的作用。此时螺栓既被顶紧。注意事项：螺栓最大应变值，应避免螺栓过载；最小应变值，应避免施加轴向工作载荷后联结开缝。建议预紧时在400500。6. 调整读数盘，令电表指针指零。记下螺栓的预紧微应变值。7. 将分线器旋到

6、套筒应变片接通位置，旋转读数盘，令电表指针指零。记下套筒的预紧微应变值。8. 施加轴向工作载荷顺时针旋转手轮13，通过测力环对螺栓施加轴向工作载荷。最大轴向工作载荷应控制为百分表不超过40小格；在此范围内，使百分表读数分别为10、20、30、40小格进行加载实验。与此同时，相应地分别记录螺栓、套筒的微应变值和百分表读数。9. 卸除预紧力：将读数盘旋到+450。顺时针旋转手轮1，使电表指针指零。这时便较容易地松开螺母4最后再将手轮1松开，就完全卸除了预紧力。五、思考题1.六、实验报告要求1实验记录及计算数据表百分表读数S（小格数）螺栓应变值（）套筒应变值（）轴向工作载荷：（N）套筒剩余紧力：（N）螺栓总拉力：（N）螺栓实测总拉力：（N）2.验证系统刚度系统刚度为，试验证其中：，3.绘制受力变形曲线力