螺栓聯(lián)接的靜動態(tài)特性_第1頁
螺栓聯(lián)接的靜動態(tài)特性_第2頁
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螺栓聯(lián)接的靜動態(tài)特性_第4頁
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文檔簡介

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)用于各種機械設(shè)備中的一種重要聯(lián)接形式,受預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)

2、接未受工作載荷的狀態(tài),此時螺栓受預緊力的拉伸作用,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

3、證受軸向工作載荷時,預緊螺栓聯(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)圖1-3 單螺栓連接實驗臺結(jié)構(gòu)1-電機 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)

4、變片,分別測量螺栓在擰緊時所受預緊拉力和扭矩??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,蝸桿一端與電機相聯(lián),另一端裝有手輪,啟動電機或轉(zhuǎn)動手輪使挺桿上升或下降,以達到加載、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

5、過標定或計算機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)。各測點均采用箔式電阻應(yīng)變片,其阻值為120,靈敏系數(shù)k=2.20。三、 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,手擰大螺母至剛好與墊片組接觸,(預緊初始值)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. 用測力扳手預緊大螺母,當扳手力矩為30N·m時,達到預緊力。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

6、千分表讀數(shù),記錄數(shù)據(jù)、計算。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與剩余預緊力和工作載荷F之間的關(guān)系。四、 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:實 驗 報 告實驗名稱: 姓名: 班級: 學號: 一、 實驗?zāi)康亩?實驗設(shè)備三、 實驗數(shù)據(jù)測點項目螺栓(拉)螺栓(扭)八角環(huán)(壓)挺桿(壓)標定系數(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四、 計算螺栓相對剛度五、 繪制螺栓連接變形圖六、 簡答題1. 在擰緊螺母時

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