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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。
O( _% u- T+ U" A7 ~/ [: P d* [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。
2 m c% M! A* p/ H" |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。5 F$ {% q* E4 [5 H2 M/ U
* M: P+ n0 `5 A _, l: ]; L
设定符号如下:5 `2 R+ X! H" S. y+ ~
K1:设螺栓刚度. W( z/ ` d( ?: l
K2:被连接刚度9 N- v6 ]9 n2 t+ U+ P
L:被连接件自然厚度
& J& U! @1 _- B3 F+ L# O# D9 S$ d△1:预紧时拉杆伸长量# x: P0 t! I V
△2:预紧时被连接件压缩量& W6 X; F f6 Q; C1 ~; z/ c
△1':加载后拉杆伸长量,△1'=△1+△20 P; d! a8 }+ |8 j
F:预紧时拉杆受力
" C- l6 k: i- R4 a4 Q8 IF':加载时拉杆受力4 Z! d2 w: i$ Y( i
则拉杆预紧时:: c. C# `$ C& V3 w6 x0 \, Q
F=K1×△1
# v1 c+ s$ L* r( v1 p5 q; nF=K2×△2
+ F3 ?2 h2 o, i+ |假设被连接件受载时,界面处于刚分离状态(△2=0),则:
. L+ f" M" |, }$ W) b3 a: ]# B. lF'=K1×△1'=K1×(△1+△2)1 u; z7 _# D0 K
则:5 \) G5 M$ `/ c* b5 A
F'/F=[K1×(△1+△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
( ~) F7 V1 W/ ]. R( G" U4 `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!) Z* u4 P1 G1 l0 Q4 S# A [
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。
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3 o/ z) I' W. `) a6 H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。, d! a! X& J% T& g3 ^, ^
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