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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。
, Q, T8 ?; j) s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。
; u* V: e, E; t+ k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。# _2 U7 `+ n- b, q+ D
+ R h, M( G$ [- A( @0 L5 z0 g
设定符号如下:
( d$ _5 q" f# dK1:设螺栓刚度& ]: q" z& ^/ p$ i
K2:被连接刚度( Z5 P$ Z& F s( u) u
L:被连接件自然厚度
+ _- X W2 G' k. i8 i△1:预紧时拉杆伸长量
' B: ~% k/ \/ L3 O9 m( Q△2:预紧时被连接件压缩量
' E' V4 z4 l4 M6 p/ o' Y9 U9 v△1':加载后拉杆伸长量,△1'=△1+△24 P% c# t; T2 j! P. j
F:预紧时拉杆受力
" I. a9 G/ W: [" V: U) F }- nF':加载时拉杆受力$ B" a# f4 ^& }9 J
则拉杆预紧时:2 R9 _! e8 ^) |
F=K1×△1
( S& p: E( ]! q/ z) o9 oF=K2×△2
* H0 t; z1 q4 N1 h假设被连接件受载时,界面处于刚分离状态(△2=0),则:
; m$ |3 T/ ^6 Q4 tF'=K1×△1'=K1×(△1+△2)
* V7 z1 c; y, ~. U则:- I3 Q7 r) D( W, R4 s) D
F'/F=[K1×(△1+△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
( z4 a( h a1 `- i% N/ q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!
; v9 v! e) e; x" r( u" g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。3 b4 }9 \' ~5 u/ I
" s) j5 F" Z4 y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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