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標(biāo)題: 螺栓連接是否應(yīng)該刨去預(yù)緊力？ [打印本頁(yè)]

作者: 無(wú)能 時(shí)間: 2011-7-19 22:38
標(biāo)題: 螺栓連接是否應(yīng)該刨去預(yù)緊力？
有人說(shuō)，螺栓連接，要刨去預(yù)緊力。我查閱手冊(cè)后，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有這方面的要求。
另外，平常總是看到“預(yù)應(yīng)力拉桿”這個(gè)詞，比如德國(guó)某公司的鋁型材擠壓機(jī)，就采用了預(yù)應(yīng)力拉桿方案。
我研究了一下，得出一個(gè)結(jié)論，就是“在被連接的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于螺栓剛度的前提下”，螺栓連接是不需要刨去預(yù)緊力的，并且，也只有在這個(gè)前提下，“預(yù)應(yīng)力拉桿”方案才能發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，既它的“疲勞應(yīng)力幅”才能降低。
[attach]219056[/attach]
設(shè)定符號(hào)如下：
K1：設(shè)螺栓剛度
K2：被連接剛度
L：被連接件自然厚度
△1：預(yù)緊時(shí)拉桿伸長(zhǎng)量
△2：預(yù)緊時(shí)被連接件壓縮量
△1'：加載后拉桿伸長(zhǎng)量，△1'=△1＋△2
F：預(yù)緊時(shí)拉桿受力
F'：加載時(shí)拉桿受力
則拉桿預(yù)緊時(shí)：
F=K1×△1
F=K2×△2
假設(shè)被連接件受載時(shí)，界面處于剛分離狀態(tài)（△2=0），則：
F'=K1×△1'=K1×(△1＋△2)
則：
F'/F=[K1×(△1＋△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
可見(jiàn)，只有當(dāng)K1遠(yuǎn)小于K2，亦即“拉桿剛度”遠(yuǎn)小于“被連接件剛度”時(shí)，拉桿最大力與預(yù)緊力的比值才會(huì)小，應(yīng)力幅值才會(huì)小。比如說(shuō)，當(dāng)K1/K2＝0.1時(shí)，拉桿的應(yīng)力幅只有預(yù)緊力的0.1倍，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度就越高。也就是說(shuō)，拉桿受載時(shí)的應(yīng)力與預(yù)緊時(shí)相差不大，也就不用刨去預(yù)緊力了！
手冊(cè)上說(shuō)，在被連接件之間，不要使用低剛度的墊片，我想很可能也是因?yàn)檫@個(gè)道理。

我們反過(guò)來(lái)考察一種情況，假設(shè)被連接件是彈簧，那么其剛度非常低，假設(shè)是拉桿的一半，那么K1/K2＝2，則拉桿的應(yīng)力幅是預(yù)緊力的2倍。這個(gè)時(shí)候，對(duì)拉桿的損害是非常大的，因?yàn)楫?dāng)拉桿的變形達(dá)到極值時(shí)，整個(gè)作用鏈的變形還小，這時(shí)被連接件也就是彈簧，還仍然出力，并且作用在拉桿上，對(duì)拉桿是個(gè)大損害。而反觀上例，被連接件剛度大時(shí)，拉桿的變形還沒(méi)達(dá)到極值，被連接件之間就已經(jīng)脫離了，就沒(méi)有力作用到拉桿上。

作者: jh20081223 時(shí)間: 2011-7-20 08:31
不研究原子彈不研究這些

作者: chntod 時(shí)間: 2011-7-20 09:19
“螺栓連接，要刨去預(yù)緊力”是什么意思？

這張圖有一些內(nèi)容

[attach]219071[/attach]

作者: steven8888 時(shí)間: 2011-7-20 11:51
我也想知道，頂一個(gè)，希望來(lái)個(gè)高手指點(diǎn)一下。

作者: 包工頭 時(shí)間: 2011-7-21 15:33
無(wú)能大俠分析得很有道理，看了大俠的帖子真是收獲不少啊……
我覺(jué)得螺紋（緊）聯(lián)接中肯定是要算上預(yù)緊力的，手冊(cè)上的計(jì)算例子中也是這樣的，螺紋聯(lián)接往往以疲勞破壞最常見(jiàn)，要減小這種疲勞破壞，除了有螺栓（柱、釘）和螺母的材料、熱處理以及結(jié)構(gòu)因素外，預(yù)緊力也是重要原因，要盡量降低應(yīng)力幅，如果預(yù)緊力不足，雖然能使螺栓上循環(huán)變化的總載荷的平均值減小，但卻使載荷的應(yīng)力幅增大，因此總的效果是使螺栓的疲勞壽命下降了。
如果如果預(yù)緊力不足，當(dāng)被聯(lián)接件有工作載荷時(shí)（比如內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋），被聯(lián)接件間隙就可能≥0，出現(xiàn)漏氣，但是預(yù)緊力也不能太大，太大可能擰斷螺栓或者是滑絲。
從大俠推導(dǎo)的公式來(lái)看，如果被聯(lián)接件剛度K2是定了的，要降低螺栓的剛度K1，可以使用柔性螺栓（柔度是剛度的倒數(shù)，柔度越大，剛度越小）。

作者: kedon20111 時(shí)間: 2011-7-21 15:51
通過(guò)樓主的帖子，我知道樓主應(yīng)該是做路橋工程或者鋼結(jié)構(gòu)工程的

作者: 古城浪子 時(shí)間: 2011-7-22 21:53
不要小看螺栓，其實(shí)螺栓很深?yuàn)W。
螺栓的問(wèn)題分為兩大類，一類是計(jì)算方面，最基本的就是三樓提及的剛度變形曲線，再深的計(jì)算還有很多。
另一類就是工程施工上問(wèn)題，如使用什么方式預(yù)緊，扭矩法、拉伸法、等等，扭矩法使用何種工具，角度控制還是扭矩控制、還是扭矩變化率控制等。

作者: 輝MVP哥 時(shí)間: 2011-7-22 22:02
原來(lái)這么復(fù)雜啊機(jī)械就是深?yuàn)W啊

作者: 小馬過(guò)河 時(shí)間: 2011-7-23 20:50
記得早些時(shí)候有帖子討論國(guó)外設(shè)備重要連接處專門用加長(zhǎng)套管做墊圈從而用更長(zhǎng)的螺栓連接，降低其本身剛度，是否也是這個(gè)原理呢？

作者: tools1127 時(shí)間: 2011-7-23 21:06
圍觀，長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)了，經(jīng)濟(jì)性、可靠性如何統(tǒng)一！

作者: charles006 時(shí)間: 2012-9-8 06:52
螺栓連接學(xué)問(wèn)很深…

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