螺栓組聯(lián)接螺栓的受力和相對(duì)剛性系數(shù).doc

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1、螺栓組聯(lián)接中螺栓的受力和相對(duì)剛性系數(shù)?一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解在受傾覆力矩時(shí)螺栓組聯(lián)接中各螺栓的受力情況；2.了解螺栓相對(duì)剛度系數(shù)即被聯(lián)接件間墊片材料對(duì)螺栓受力的影響；3.了解單個(gè)螺栓預(yù)緊力的大小對(duì)螺栓組中其它各螺栓受力的影響;3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出螺栓相對(duì)剛性系數(shù)，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4.了解和部分掌握電阻應(yīng)變片技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在力測(cè)量中的應(yīng)用。從而驗(yàn)證螺栓組聯(lián)接受力分析理論和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。二.實(shí)驗(yàn)要求：1.實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和教科書中有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容；2.實(shí)驗(yàn)中按指導(dǎo)教師要求和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注意觀察實(shí)驗(yàn)中各螺栓載荷變化情況

2、，并能用螺栓組聯(lián)接受力分析理論解釋其現(xiàn)象；3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出螺栓相對(duì)剛性系數(shù)，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4.按指導(dǎo)教師要求完成指定思考題。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1.螺栓組實(shí)驗(yàn)臺(tái)一臺(tái)2.計(jì)算機(jī)一臺(tái)3.10通道A/D轉(zhuǎn)換板（包括放大器）一塊4.調(diào)零接線盒一個(gè)5.25線聯(lián)接電纜一條四、實(shí)驗(yàn)原理1.機(jī)械部分：當(dāng)將砝碼加上后通過杠桿增力系統(tǒng)可作用在被聯(lián)接件上一個(gè)力P，該力對(duì)被聯(lián)接件上的作用效果可產(chǎn)生一個(gè)力矩，為平衡該力矩，已加上預(yù)緊力的螺栓組中各螺栓受力狀況會(huì)發(fā)生變化，且受力情況會(huì)因墊片材料不同而不同；螺栓所處位置不同而不同。測(cè)出各螺栓受力變化(如圖11-2)，即可檢驗(yàn)螺栓組受力理

3、論。螺栓實(shí)驗(yàn)臺(tái)(如圖一)本體由①機(jī)座、②螺栓（10個(gè)）、③被聯(lián)接件、④1:75的杠桿增力系統(tǒng)、⑤砝碼（2—2kg，1—1kg）、⑥墊片六部分組成。各螺栓的工作拉力可根據(jù)支架靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件求出。設(shè)在M（PL）作用下接觸面仍保持為平面，且被聯(lián)接件④在M作用下有繞O－O線翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)(如圖11-3)。為平衡該翻轉(zhuǎn)力矩M，各螺栓將承受工作拉力；此時(shí)，O－O線上側(cè)的螺栓進(jìn)一步受拉，螺栓拉力加大；O－O線下側(cè)的螺栓則被放松，螺栓拉力減小。圖11-1DLS-I型螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)臺(tái)?①機(jī)座②螺栓③墊片④被聯(lián)接件⑤杠桿系統(tǒng)⑥砝碼①②③④⑤L⑥由靜力平衡條件可知：（1

4、）式中：—第i個(gè)螺栓所受工作拉力；—第i個(gè)螺栓軸線至O－O線的距離；根據(jù)螺栓變形的協(xié)調(diào)條件，各螺栓拉伸變形量（工作拉力）與該螺栓距O－O線的距離成正比，即（2）由（1）、（2）兩式可推出任一螺栓的工作拉力（3）根據(jù)受軸向載荷緊螺栓聯(lián)接的受力理論，各螺栓受載荷后的總拉力不僅與預(yù)緊力、工作拉力有關(guān)，而且與螺栓的剛度和被聯(lián)接件的剛度有關(guān)。O－O線上側(cè)各螺栓的總拉力為：（4）O－O線下側(cè)各螺栓的總拉力為：（5）3210948765OO圖11-3螺栓位置圖Flm變形力QQPlb′mqbqm圖11-2螺栓受力圖由（3）、（4）、（5）式可求出該實(shí)驗(yàn)中的螺栓相對(duì)剛度系數(shù)

5、（6）2.測(cè)試部分：實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分由傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換板、計(jì)算機(jī)（采數(shù)及數(shù)據(jù)處理）四部分組成。其作用是將每個(gè)螺栓的受力值轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)讀出的值。其框圖如下：計(jì)算機(jī)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換板放大器傳感器?1)傳感器采用電阻應(yīng)變片在螺栓上布置成全橋電路，即四片均為工作片，采用兩橫兩縱貼法，使得溫度自動(dòng)補(bǔ)償，且提高傳感器靈敏度，其中、為縱片，、為橫片。由應(yīng)變技術(shù)理論可知：5v????????（1）—電橋輸出電壓（測(cè)量量）—電橋橋壓—第i個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值—第i個(gè)應(yīng)變片因溫度變化而引起的應(yīng)變值變化K—應(yīng)變片靈敏系數(shù)（購(gòu)買電阻應(yīng)變片時(shí)廠家給出）由于該實(shí)驗(yàn)過程中，螺栓只承

6、受沿軸向的拉伸，因此可認(rèn)為和受壓。，，—材料的泊松比，（用全橋電路滿足溫度補(bǔ)償）則（1）式可寫成：即通過電阻應(yīng)變片所組成的傳感器將螺栓的受力情況轉(zhuǎn)變成電壓（）值。2)放大器采用由差分型放大電路構(gòu)成的放大模塊，具有穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其放大倍數(shù)較大（1000倍），時(shí)間較長(zhǎng)（約17ms）。3)A/D轉(zhuǎn)換板分辨率：12位通道數(shù)：16轉(zhuǎn)換時(shí)間：轉(zhuǎn)換速度：輸入電壓：0～5V為了使本實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分更準(zhǔn)確，采用了實(shí)驗(yàn)定標(biāo)的方法，即當(dāng)測(cè)試部分綜合調(diào)整好后，分別在螺栓試件上加上不同力值的載荷，用計(jì)算機(jī)采回相應(yīng)的數(shù)字量，再經(jīng)過計(jì)算，確定出每個(gè)螺栓的剛度值。五、實(shí)驗(yàn)步

7、驟1.進(jìn)入“螺栓定標(biāo)”欄，核對(duì)各螺栓定標(biāo)系數(shù)是否與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上所給定標(biāo)系數(shù)相同，如不同，請(qǐng)找指導(dǎo)教師進(jìn)行修正，數(shù)據(jù)正確后存盤并按Esc鍵退回主菜單。2.進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)”欄中“預(yù)緊力初讀數(shù)”欄，用↑或↓鍵將光標(biāo)(移到“逐點(diǎn)采集數(shù)”，按回車鍵，然后按屏幕指示操作。采集完成后，按Esc鍵。若有螺栓預(yù)緊力超出3050N－2950N范圍時(shí)，①將光標(biāo)(移到“單點(diǎn)采集”后，按回車鍵；②將需調(diào)整預(yù)緊力螺栓號(hào)輸入后，按回車鍵，用扳手調(diào)整該螺栓螺母，直到調(diào)整到所要求的范圍后，（注意：在調(diào)整時(shí)不要用力過大過猛）按回車鍵。③再將下一個(gè)需調(diào)整預(yù)緊力螺栓號(hào)輸入，重復(fù)上述②③過程。直至所有螺栓

8、預(yù)緊力滿足要求后，按Esc鍵，屏幕將顯示“自動(dòng)進(jìn)入逐點(diǎn)采集預(yù)緊力程