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有人说,螺栓连接,要刨去预紧力。我查阅手册后,发现没有这方面的要求。% _# n6 q* [9 F; Z! \/ g! S* M
另外,平常总是看到“预应力拉杆”这个词,比如德国某公司的铝型材挤压机,就采用了预应力拉杆方案。( V; R! A0 Y8 x( ~3 |
我研究了一下,得出一个结论,就是“在被连接的刚度远远大于螺栓刚度的前提下”,螺栓连接是不需要刨去预紧力的,并且,也只有在这个前提下,“预应力拉杆”方案才能发挥它的优势,既它的“疲劳应力幅”才能降低。8 T3 |) C4 z" Q" d: O/ k4 P8 U
# S3 e( t# w6 H- v
设定符号如下:
5 d% F; {& C" h" o3 H' [2 VK1:设螺栓刚度
7 A- P" P, D, O; l/ s; xK2:被连接刚度
7 `& m- q7 [. ^+ g$ BL:被连接件自然厚度
' K: Z2 B/ I0 ? R) B; @△1:预紧时拉杆伸长量
- D. m1 L; [! x9 R5 P3 \8 A△2:预紧时被连接件压缩量/ {- \: M6 G* X6 m0 J" X0 g
△1':加载后拉杆伸长量,△1'=△1+△2! n. `$ `! L/ i6 E
F:预紧时拉杆受力2 z% X# {& e; u. ~# R d- d
F':加载时拉杆受力) J6 p: K4 A& }( i8 W: o8 {
则拉杆预紧时:
3 Z m5 t1 z! `. K8 C$ c( sF=K1×△1$ @& D5 d5 M0 Q3 p0 |, d: I
F=K2×△2+ x/ d4 f/ X. c* ?5 E+ r, T, r
假设被连接件受载时,界面处于刚分离状态(△2=0),则:; d2 v: x8 @7 U# u& Z; z8 P
F'=K1×△1'=K1×(△1+△2)
7 _- c, A, X+ c. Q% p2 M则:
( U5 _& F3 s8 w( eF'/F=[K1×(△1+△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
0 _5 }8 C( P/ d; f7 ?3 }# _) P可见,只有当K1远小于K2,亦即“拉杆刚度”远小于“被连接件刚度”时,拉杆最大力与预紧力的比值才会小,应力幅值才会小。比如说,当K1/K2=0.1时,拉杆的应力幅只有预紧力的0.1倍,应力幅越小,疲劳强度就越高。也就是说,拉杆受载时的应力与预紧时相差不大,也就不用刨去预紧力了!+ v* y3 o/ ]3 C& N
手册上说,在被连接件之间,不要使用低刚度的垫片,我想很可能也是因为这个道理。
" ~ t; t& M( o8 p' h" p' P! M6 i3 y3 o+ t# }. N5 h7 U/ F
我们反过来考察一种情况,假设被连接件是弹簧,那么其刚度非常低,假设是拉杆的一半,那么K1/K2=2,则拉杆的应力幅是预紧力的2倍。这个时候,对拉杆的损害是非常大的,因为当拉杆的变形达到极值时,整个作用链的变形还小,这时被连接件也就是弹簧,还仍然出力,并且作用在拉杆上,对拉杆是个大损害。而反观上例,被连接件刚度大时,拉杆的变形还没达到极值,被连接件之间就已经脱离了,就没有力作用到拉杆上。+ |' F6 [% j8 M: D. `% k+ K
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