7.12.1預習要求
(1)認真閱讀本實驗指導書,查閱機械設計課程相關資料。
(2)完成實驗預習報告,包括以下內容:
①簡述螺栓聯接係統中螺栓與被聯接件在受軸向載荷的情況下,螺栓拉力、被聯接件壓力與變形之間的關係,要求畫出螺栓、被聯接件的受力與變形曲線圖。
②列舉能有效提高螺栓聯接強度的一些措施。
7.12.2實驗目的
(1)試驗觀察螺栓聯接受載荷時,螺栓及被聯接體的受力情況與變形規律。
(2)繪製單個螺栓聯接的受力與變形曲線圖。
(3)掌握測量儀器如數字電阻應變儀的應用。
7.12.3實驗設備及儀器
本實驗在JLS- B單個螺栓聯接動靜態綜合實驗台上進行,配套有數字電阻應變儀、計算機及相應的測試軟件。
7.12.3.1主要的實驗參數
(1)應變片:R= 120Ω,靈敏度係數:k=2.08±1%。
(2)實驗螺栓規格:M16。
(3)實驗螺栓的材料彈性模量:206000 N/mm2。
7.12.3.2JLS- B單個螺栓聯接的動靜態綜合實驗台的結構及工作原理
JLS- B單個螺栓聯接動靜態綜合實驗台的結構與工作原理。
聯接部分由M16螺栓(22)、螺母(18)、墊圈(19)組成。M16螺栓為空心螺栓,螺栓貼有測拉力和扭矩的兩組應變片,分別測量螺栓在擰緊時所受預緊拉力和扭矩。螺栓的內孔中裝有小螺杆(25),擰緊或者鬆開其上的小螺母,即可改變螺栓的實際受載截麵積,以達到改變聯接剛度的目的。墊片組由剛性和彈性兩種墊片組成。
被聯接件由上板(20)、下板(11)和八角環(13)組成,八角環上貼有應變片組,測量被聯接件受力的大小,中部有錐形孔,插入或拔出錐塞(12)可以改變被聯接件係統的剛度。
加載部分由蝸杆(5)、偏心凸輪(6)、蝸輪(7)、挺杆(10)和彈簧(23)組成,挺杆上貼有應變片,測量所加工作載荷的大小,蝸輪軸上裝有一個凸輪,挺杆支座通過凸輪滾子靠在凸輪的上頂麵;蝸杆一端與電機相聯,另一端裝有手輪,啟動電機或轉動手輪使凸輪旋轉,凸輪旋轉一周,帶動挺杆上、下運動一次,以達到加載、卸載的目的。
7.12.3.3數字電阻應變儀
(1)工作原理電阻應變儀是利用金屬材料的特性,將非電量的變化轉換成電量變化的測量儀器,應變測量的轉換元件——應變片,是用極細的金屬電阻絲繞成或用金屬箔片印刷腐蝕而成,用粘貼劑將應變片牢固地貼在試件上,當被測試件受到外力作用長度發生變化時,粘貼在試件上的應變片的金屬絲長度也相應變化,應變片的電阻值也隨著發生了ΔR的變化,這樣就把機械量的變形轉換成電量輸出。測出電阻值的變化ΔR/R,就可以換算出相應的應變值με,經過放大整理後變成數字輸出,在應變儀上直接讀取,故稱為數字電阻應變儀。機械量轉換成電量的關係,也就是電阻應變片的“應變效應”,用電阻應變的“靈敏度係數”來表示。
(2)操作說明為數字電阻應變儀的操作麵板,其主要功能有:
左窗口:“通道”顯示,在按“上翻”或“下翻”時顯示被測通道的序號。
右窗口:“數據”顯示,對應所選通道的當前數據。
上翻、下翻鍵:切換顯示1~4通道。
清零鍵:螺栓預緊前須在通道1~4當前值置為零以保證電橋平衡,一般在實驗前需要清零一次,以減少測量誤差。
鎖定鍵:在通道為1~4時將當前各通道數據鎖定不變,以便觀察和記錄,在鎖定狀態時通道最左邊一位顯示“L”。
7.12.3.4電腦軟件
(1)軟件界麵
打開電腦,雙擊“螺栓實驗台”直接進入螺栓實驗界麵,可以進行螺栓靜態和動態的測試,係統上稱為“螺栓動態Ⅰ”和“螺栓動態Ⅱ”。螺栓實驗界麵由圖形顯示區、采集區、參數設定區、工具欄組成。
點擊工具欄的“實驗內容”,選取“螺栓動態Ⅰ”。界麵的功能如下。
①“參數設定”區:在界麵的右上角,有7個實驗參數。需要輸入螺栓的直徑、長度和彈性模量。其中螺栓的直徑、長度及彈性模量由實驗螺栓決定;其餘四個標定值由係統的結構性能決定,要求生產廠家在出廠前測試標定,提供給用戶。
②“操作”區:操作區在界麵的右下方,用於數據處理。
“采集”建立與應變儀的通信;
“采點”將當前數據記錄下來;
“清空”對前麵所有記錄的數據清零;
“置零”通過電腦對應變儀的所有通道清零;