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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。
, c! {$ p/ Z( `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。
# ?6 C, s. F& n( J( b ^7 m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。; H, e9 O/ ~8 g. h- l& F1 m
8 m- x. D% w* B6 e( V) p设定符号如下:# u3 K0 A3 K' h' _5 E2 V. V* b
K1:设螺栓刚度
7 _' T4 i F( [! p1 Z0 C2 v0 hK2:被连接刚度0 h# n: v/ m i( U* k
L:被连接件自然厚度
0 T, ^4 S' ?) P△1:预紧时拉杆伸长量9 M, k' ^* I: A6 `0 h# C
△2:预紧时被连接件压缩量. U3 g# D3 s( w- [; }- s4 X
△1':加载后拉杆伸长量,△1'=△1+△2; t9 g, e4 \" s7 J
F:预紧时拉杆受力- [* y* n; ~% M* t+ u4 f$ f: ^
F':加载时拉杆受力+ Z# M! h0 f6 x: l2 b5 A
则拉杆预紧时:2 z- @: J4 J$ Q4 V0 c9 e& v
F=K1×△1
* d3 E1 U* e# w+ k' ]4 uF=K2×△2+ n# t, x2 u( C* k k
假设被连接件受载时,界面处于刚分离状态(△2=0),则:
; V$ q' G1 C r& I1 S0 f& u, U$ H1 eF'=K1×△1'=K1×(△1+△2)( T* l( l- ~4 T7 H* W
则:
5 g6 ^3 s8 ~6 K3 `$ |* wF'/F=[K1×(△1+△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
& C9 P0 c$ s4 T. |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!
2 R l* Y, p3 j& I; z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。
+ {& z1 z7 m4 Z2 i, t* f+ r \: o, q( S7 {/ C, f5 P# S; b
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。# Z5 {2 _) R$ m. Q$ q0 G
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