实验一螺栓组联接实验实验自的1.测试螺栓组在翻转力矩作用下各螺栓的受力，绘出螺栓组受力分布曲线。2.计算螺栓组的相对刚度系数3.掌握使用电阻应变仪测量机械量的方法
一、实验目的 1.测试螺栓组在翻转力矩作用下各螺栓的受力，绘出螺栓 组受力分布曲线。 2.计算螺栓组的相对刚度系数。 3.掌握使用电阻应变仪测量机械量的方法
实验设备和仪器螺栓组联接实验台、电阻应变仪和计算机组成：螺栓组联接实验台螺栓组实验台由机座、托架（被联接件）螺栓组和加载装置等部分组成。实验台中的螺栓组联接是采用10个相同的螺栓分两排均匀排列，将机座与托架联接起来而构成。加载装置是由加载螺栓、，加载臂和载荷传感器组成，通过拧紧螺栓使托架受到工作载荷，即翻转力矩M的作用
二、 实验设备和仪器 螺栓组联接实验台、电阻应变仪和计算机组成。 1．螺栓组联接实验台 螺栓组实验台由机座、托架（被联接件），螺栓组和加载装置等部 分组成。实验台中的螺栓组联接是采用10个相同的螺栓分两排均匀排 列，将机座与托架联接起来而构成。加载装置是由加载螺栓、加载臂 和载荷传感器组成，通过拧紧螺栓使托架受到工作载荷，即翻转力矩 M的作用
2344O中中中中中中中中中中②?158??1401、加载螺栓2、加载臂，3、载荷传感器4：+机座5.联接螺栓；图2.1BPLDJ-B型螺检组联接综合实验台
1．加载螺栓； 2．加载臂； 3．载荷传感器； 4．机座； 5．联接螺栓； 图2.1 BPLDJ-B型螺栓组联接综合实验台
、实验原理一1：螺栓受力的测定螺栓组的每个螺栓上都粘贴上了电阻应变片，并接入测量电，桥如图2.5所示路中组成一测量电桥R.8图2.5测量电桥原理图
三、实验原理 1．螺栓受力的测定 螺栓组的每个螺栓上都粘贴上了电阻应变片，并接入测量电 路中组成一测量电桥。本实验的测量电桥如图2.5所示。 图2.5 测量电桥原理图
将贴在实验螺栓上的电阻应变片R作为电桥的一个桥臂。为了消除测量过程中因温度变化而造成的影响，用一个与R相同的电阻应变片R粘贴在补偿螺栓（补偿螺栓的材料、结构及所处环境温度均与实验螺栓完全相同）上作为测量电桥的另一个桥臂。另外两个桥臂是利用电阻应变仪内部的两个电阻R和R4，从而使测量电桥构成半桥接法。，当实验螺栓不受力时，调节可变电阻R使电桥呈现平衡状态，即应变仪显示的读数为零。当实验螺栓受力发生变形后，贴在螺栓上的电阻应变片随之产生相同的线应变，线应变使电阻应变片的阻值发生变化电桥失去平衡，输出一电讯号，这一讯号经过放大检波、转换等环节后输入显示器。因此，我们在应仪显示器中可直接读出应变值，，然后再根据胡克定律把应变转换为应力，从而计算螺栓的受力F。即：1元d'E·6x10-6F=-4
将贴在实验螺栓上的电阻应变片R1作为电桥的一个桥臂。为了消除测 量过程中因温度变化而造成的影响，用一个与R1相同的电阻应变片R2粘 贴在补偿螺栓（补偿螺栓的材料、结构及所处环境温度均与实验螺栓完 全相同）上作为测量电桥的另一个桥臂。另外两个桥臂是利用电阻应变 仪内部的两个电阻R3和R4，从而使测量电桥构成半桥接法。 当实验螺栓不受力时，调节可变电阻R3使电桥呈现平衡状态，即应 变仪显示的读数为零。当实验螺栓受力发生变形后，贴在螺栓上的电阻 应变片随之产生相同的线应变，线应变使电阻应变片的阻值发生变化， 电桥失去平衡，输出一电讯号，这一讯号经过放大、检波、转换等环节 后输入显示器。因此，我们在应变仪显示器中可直接读出应变值ε，然 后再根据胡克定律把应变转换为应力，从而计算螺栓的受力F。即： 2 6 10 4 1 − F = d E
2：螺栓组载荷分布的测定在承受工作载荷之前，螺栓组中各螺栓都已经受到→预紧拉力F作用。加载时，由于托架的受力点距螺栓组联接结合面有一段距离因此托架受到横向力Q及翻转力矩M作用。横向力与联接结合面的摩擦力相平衡，·而翻转力矩M则使托架有绕其对称轴螺栓3和8翻转趋势B中D图2.6螺栓组布置图
2．螺栓组载荷分布的测定 在承受工作载荷之前，螺栓组中各螺栓都已经受到一 预紧拉力F预作用。加载时，由于托架的受力点距螺栓组联 接结合面有一段距离，因此托架受到横向力Q及翻转力矩M 作用。横向力与联接结合面的摩擦力相平衡，而翻转力矩 M则使托架有绕其对称轴螺栓3和8翻转趋势。 图2.6 螺栓组布置图
对于螺栓1256来说受压，螺栓被放松，应变减小，螺栓所受的总拉力F总小于预紧拉力F预，故F工作取负值。对于螺栓45910来说受拉，应变增大，螺栓所受总拉力F大于预紧拉力F预，+故F作取正值古根据托架的静力平衡条件可得：Q=150*9.8N）M_HO-Fr+Frn+Foo+Ffr根据螺栓变形协调条件可得-F通过静力平衡方程和螺栓变形协调方程可得任意一位置螺栓所受的工作拉力O.H-r20++r+）
对于螺栓1256来说受压，螺栓被放松，应变减小，螺栓所 受的总拉力F总小于预紧拉力F预，故F工作取负值。对于螺栓 45910来说受拉，应变增大，螺栓所受总拉力F总大于预紧拉 力F预，故F工作取正值。 根据托架的静力平衡条件可得：Q=150*9.8(N) 1 1 2 2 6 6 7 7 2 2 Fr F r F r F r M HQ = = + + + 根据螺栓变形协调条件可得： 7 7 6 6 2 2 1 1 r F r F r F r F = = = 通过静力平衡方程和螺栓变形协调方程可得任意 一位置螺栓所受的工作拉力： 2( ) 2 7 2 6 2 2 2 1 r r r r Q H r F i i + + + =
第3个和第8个螺栓位于翻转轴线上，所以可认为不受工作拉力。而实际上，随着机座和螺栓刚度不同，翻转轴线的位置将发生变动3.加载力的测量当加载螺杆拧紧时，载荷传感器将压力信号输入到数字测量仪中，通过数字仪直接将压力大小显示在显示器屏幕上。感器将压力信号输量仪中，通过数字仪直接将压力大小显示在显示器屏幕上
第3个和第8个螺栓位于翻转轴线上，所以可认为不受工作 拉力。而实际上，随着机座和螺栓刚度不同，翻转轴线的位置 将发生变动。 感器将压力信号输入到数字 测 3.加载力的测量量 当加载螺杆拧紧时，载荷传感器将压力信号输入到数字测 量仪中，通过数字仪直接将压力大小显示在显示器屏幕上。 感器将压力信号输入量仪中，通过数字仪直接将压力大小显示 在显示器屏幕上。 到数字测量仪中，通过数字仪直接将压力大小显示在显示器屏幕上
C1的测定4螺栓相对刚度Ci+Ca螺栓的相对刚度与螺栓和被联接件的结构尺寸，材料及垫片工作载荷的作用位置等因素有关，其值可通过计算或实验确定。由螺栓的受力分析可知，对于承受预紧拉力和工作拉力的螺栓联接，由于螺栓和被联接件的弹性变形螺栓所受的总拉力并不等于预紧拉力与工作拉力之和，于是，可得螺栓的相对刚度为：分别为螺栓的刚度和被联接件的刚度
4．螺栓相对刚度 的测定 螺栓的相对刚度与螺栓和被联接件的结构尺寸，材料及 垫片，工作载荷的作用位置等因素有关，其值可通过计算 或实验确定。由螺栓的受力分析可知，对于承受预紧拉力 和工作拉力的螺栓联接，由于螺栓和被联接件的弹性变形， 螺栓所受的总拉力并不等于预紧拉力与工作拉力之和，于 是，可得螺栓的相对刚度为： 工作 总 预 F F F C C C − = + 1 2 1 分别为螺栓的刚度和被联接件的刚度
四、实验方法与操作步骤（1）用数据排线将螺栓机构与应变仪连接起来，并将荷重传感器联在检测仪上，用串口线将计算机与应变仪相连。（2）接上电源线，打开应变仪的电源，让应变仪预热3一5分钟。打开实验程序，进入主界面，点击“操作”菜单子菜单或点击工具栏中采集按钮，使计算机与应变仪通讯。（3）松开联接螺栓，确保10根螺栓都在自由状态，点击PC软件调零，使电桥趋于平衡。通过PC实验程序采集的曲线观察。大致调节各螺栓应变值为0（4）用扳手给每根螺栓预紧，各个预紧应变值大小应该基本保持一致。再点击预紧后，系统会自动根据预紧情况进行数据分析，即预紧值没有相同时，系统将自动调节，在数据处理时做相关补偿运算
四、实验方法与操作步骤 • （1）用数据排线将螺栓机构与应变仪连接起来，并将荷重传感器联在检测仪 上，用串口线将计算机与应变仪相连。 • （2）接上电源线，打开应变仪的电源，让应变仪预热3—5分钟。打开实验程 序，进入主界面，点击“操作”菜单子菜单或点击工具栏中采集按钮，使计 算机与应变仪通讯。 • （3）松开联接螺栓，确保10根螺栓都在自由状态，点击PC软件调零，使电 桥趋于平衡。通过PC实验程序采集的曲线观察。大致调节各螺栓应变值为0。 • （4）用扳手给每根螺栓预紧，各个预紧应变值大小应该基本保持一致。再点 击预紧后，系统会自动根据预紧情况进行数据分析，即预紧值没有相同时， 系统将自动调节，在数据处理时做相关补偿运算