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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。' b) `- s# S( g6 ]5 T
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。
8 v) s- S" A3 L# @- n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 x) W8 x; j. ~3 n) T/ J
$ ?0 L' o! s0 N1 E
设定符号如下：6 p1 S, U& E( S& t' W6 h H
K1：设螺栓刚度, m8 A) P8 X* O0 l
K2：被连接刚度
) o! Q6 D0 D, b* ~/ ?. IL：被连接件自然厚度
* [$ z+ x J" i$ }. Y$ Z& y△1：预紧时拉杆伸长量
, P6 |# j( m$ \* O \△2：预紧时被连接件压缩量( s( l" h$ E% d! K* s# z* ^! q
△1'：加载后拉杆伸长量，△1'=△1＋△2
9 l1 Q+ p6 I1 p5 m. ?# OF：预紧时拉杆受力5 _$ Q! v$ R5 E: C. I, J* ?
F'：加载时拉杆受力# Y# K# q# J8 ^, a$ Q$ { ^
则拉杆预紧时：
" L7 R5 ]1 {9 f( q6 w9 n3 g# M) m; PF=K1×△1
/ f" C v$ s' t, ]+ e+ bF=K2×△2
% d9 Z# U7 {6 u; [, ]' z1 V$ |假设被连接件受载时，界面处于刚分离状态（△2=0），则： t8 _! Z* O5 h
F'=K1×△1'=K1×(△1＋△2)
, h9 V& E# J% j0 L2 `则：- }; C7 Q- g/ u q8 R* i
F'/F=[K1×(△1＋△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
$ B/ K2 B0 w8 R. w M, b) G) s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 }/ B& B7 S$ N) F0 n) m, m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。 K# ?" o1 L& e2 j2 b, Z' F9 {
, b9 s. c( ]# t, N; A7 E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。
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发表于 2011-7-19 22:38:49
