联轴器扭转刚度测试实验台设计+文献综述(4)
2.2.3联轴器的静态扭转刚度测试
图9静态刚度测试试验台CAD图
图10静态刚度试验台三文图
图9和图10为联轴器静态扭转刚度试验台。我们用扭矩扳手拧加载螺钉，可从扭矩扳手上读出每个时刻扳手施加给加载螺钉的扭矩T。可利用公式由扭矩扳手读出的扭矩T求出加载螺钉向下施加的预紧力F•。
有关拧紧力矩的计算如下：
为了增强螺纹连接的刚性、紧密性、放松能力以及防止受横向载荷螺栓连接的滑动，多数螺纹联接在装配时都要预紧。对于螺栓连接，其拧紧力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩 及螺母与被连接件（或垫圈）支承面间的断面摩擦力矩 。施加拧紧力矩时，可用力矩扳手法、螺母转角法、指示垫圈法、测定螺栓伸长法和螺栓预伸长法控制预紧力，后两种方法校准确但使用不便。我们此处用的为力矩扳手法。计算拧紧力矩的计算公式为
式中： ——螺纹公称直径，mm；
——预紧力，N；
——螺纹中径，mm;
——螺纹升角；
——螺纹当量摩擦角， ；
——螺纹当量摩擦因数；
——螺母与被连接件支承面间的摩擦因数
——拧紧力矩系数。
、 见图11
图11预紧力计算
表1推荐的 值供参考使用，较精确的数值应通过实验取得。
表1 拧紧力矩系数
对于普通粗哑M12~M64螺纹，当量摩擦因数 =0.10~0.20，取 =0.15，则拧紧力矩系数K在0.1~0.3范围内变动，表1推荐的K值可供设计计算时参考。
一般来讲，K值主要取决于两个摩擦副的摩擦因数 和 ，对标准螺栓来说，尺寸大小对K值的影响是很小的。为了进一步简化，一般机械中常假设 （此条件近似符合工程实际），这样拧紧力矩的公式可简化为如下形式：
一般标准吹冰角螺栓
式中， 时，取
所以在读得扭矩扳手的示数后，可用公式 求得加载螺钉向下的预紧力 。
预紧力施加在与轴2 相连接的元件上后，会对轴2产生一个扭矩。扭矩 的大小可由公式 求得，其中， 为预紧力施加给轴的扭矩， 为预紧力， 为加载螺钉中心线到轴的回转中心的距离。综上所述，扭矩扳手对加载螺钉施加的扭矩，最后转化为承力板施加给联轴器的扭矩公式为： 。如图12
图12静态刚度受力图
在预紧力的作用下，联轴器会发生一个微小形变，肉眼不易识别，可在联轴器的前后两端安装四组压电传感器，如图13
图13传感器安装简图
在形变后，分别用每组传感器中靠近轴2的位移减去靠近轴1的位移，再做平均，可较为精确地计算出联轴器在相应扭转力的作用下发生的线位移。由公式 ，其中 为线位移， 为联轴器平均半径， 为角位移。
可近似的将施加在轴上的扭矩 视为施加在联轴器上的扭矩，已知扭矩 ，角位移 ，可利用公式 ，求得静态刚度 。
2.2.4联轴器的动态扭转刚度测试
方案中设计的这个试验台也可用于动态刚度的测量。基本方法与测量静态刚度类似，但是所用元件与工具却有所不同。在测量动态扭转刚度时，需要更换加载台，动态测量所用的加载台用绳将激振器悬挂，以满足激振器与试验台无刚性连接，用激振器替换扭矩扳手来给轴2施加振动频率可变的力。测量位移的方法与2.2.3中相同。如下图图14所示，