螺栓聯(lián)接的靜動態(tài)特性

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1、實驗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F0除了與預(yù)緊力和工作載荷F有關(guān)外，還受到螺栓剛度C1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，但聯(lián)接未

2、受工作載荷的狀態(tài)，此時螺栓受預(yù)緊力的拉伸作用，其伸長量為；而被聯(lián)接件則在力的作用下被壓縮，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增大至F0（螺栓的總拉力），螺栓的伸長量由增大至；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，減小到（，為剩余變形量）；被聯(lián)接件的壓力由減少至（剩余預(yù)緊力）。根據(jù)聯(lián)結(jié)的變形協(xié)調(diào)條件，壓縮變形的減少量應(yīng)等于螺栓拉伸變形的增加量，即。一、實驗?zāi)康谋緦嶒炌ㄟ^計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：1.了解螺栓聯(lián)接在擰緊過程中各部分的受力情況；2.計算螺栓相對剛度并繪制螺栓連接的受力變形圖；3.驗證

3、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.通過螺栓的動載實驗，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，以驗證提高螺栓聯(lián)接強度的各項措施。二、實驗設(shè)備及工作原理1.單螺栓連接實驗臺（如圖1-3所示）6圖1-3單螺栓連接實驗臺結(jié)構(gòu)1-電機(jī)2-箱體3-螺栓扭矩測點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11-錐塞12-挺桿13-挺桿壓力測點14-下板15-實心扳手16-手輪1)聯(lián)接部分包括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

4、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）的目的。2.YJ-25靜態(tài)電阻應(yīng)變儀實驗臺各被測件的應(yīng)變量用電阻應(yīng)變儀測量，通過標(biāo)定或計算機(jī)可換算出各部

5、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)。各測點均采用箔式電阻應(yīng)變片，其阻值為120，靈敏系數(shù)k=2.20。一、實驗方法及步驟1.捋線，順各測點連線找到應(yīng)變儀上對應(yīng)點，并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換開關(guān)至相應(yīng)測點，用螺絲刀調(diào)節(jié)電阻平衡電位器，使各測點的應(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6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·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)，測量各測點的應(yīng)變值和千分表讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)、計算。4.

6、轉(zhuǎn)動手輪（單方向），使挺桿上升10mm的高度，再次測量各測點的應(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，用八角環(huán)的應(yīng)變量求剩余預(yù)緊力，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，以及驗證螺栓上總拉力Q與剩余預(yù)緊力和工作載荷F之間的關(guān)系。一、已知條件和計算公式1.螺栓參數(shù)：2.螺紋副摩擦力矩：式中：3.扳手力矩：4.螺栓相對剛度：式中：C1—螺栓剛度C2—被聯(lián)接件剛度5.應(yīng)變值與力的換算：6實驗報告實驗名稱：姓名：班級：學(xué)號：一、實驗?zāi)康囊?、實驗設(shè)備二、實驗數(shù)據(jù)測點

7、項目螺栓（拉）螺栓（扭）八角環(huán)（壓）挺桿（壓）標(biāo)定系數(shù)0.1857.93-0.61-1.03應(yīng)變值加載前加載后力N加載前加載后QF千分表讀數(shù)加載前加載后F三、計算螺栓相對剛度6繪制螺栓連接變形圖一、簡答題1.在擰緊螺母時，擰緊力矩要克服那些摩擦力？此時螺栓和被聯(lián)接件各受怎樣載荷？2.擰緊后又加工作載荷的螺栓連接中，螺栓所受總拉力是否等于預(yù)緊力加工作載荷？應(yīng)該怎樣確定？3.從實驗中可以總結(jié)出那些提高螺栓聯(lián)接強度的措施？6