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標題: 螺栓連接是否應該刨去預緊力？ [打印本頁]

作者: 無能 時間: 2011-7-19 22:38
標題: 螺栓連接是否應該刨去預緊力？
有人說，螺栓連接，要刨去預緊力。我查閱手冊后，發現沒有這方面的要求。
另外，平常總是看到“預應力拉桿”這個詞，比如德國某公司的鋁型材擠壓機，就采用了預應力拉桿方案。
我研究了一下，得出一個結論，就是“在被連接的剛度遠遠大于螺栓剛度的前提下”，螺栓連接是不需要刨去預緊力的，并且，也只有在這個前提下，“預應力拉桿”方案才能發揮它的優勢，既它的“疲勞應力幅”才能降低。
[attach]219056[/attach]
設定符號如下：
K1：設螺栓剛度
K2：被連接剛度
L：被連接件自然厚度
△1：預緊時拉桿伸長量
△2：預緊時被連接件壓縮量
△1'：加載后拉桿伸長量，△1'=△1＋△2
F：預緊時拉桿受力
F'：加載時拉桿受力
則拉桿預緊時：
F=K1×△1
F=K2×△2
假設被連接件受載時，界面處于剛分離狀態（△2=0），則：
F'=K1×△1'=K1×(△1＋△2)
則：
F'/F=[K1×(△1＋△2)]/(K1×△1) = 1+K1/K2
可見，只有當K1遠小于K2，亦即“拉桿剛度”遠小于“被連接件剛度”時，拉桿最大力與預緊力的比值才會小，應力幅值才會小。比如說，當K1/K2＝0.1時，拉桿的應力幅只有預緊力的0.1倍，應力幅越小，疲勞強度就越高。也就是說，拉桿受載時的應力與預緊時相差不大，也就不用刨去預緊力了！
手冊上說，在被連接件之間，不要使用低剛度的墊片，我想很可能也是因為這個道理。

我們反過來考察一種情況，假設被連接件是彈簧，那么其剛度非常低，假設是拉桿的一半，那么K1/K2＝2，則拉桿的應力幅是預緊力的2倍。這個時候，對拉桿的損害是非常大的，因為當拉桿的變形達到極值時，整個作用鏈的變形還小，這時被連接件也就是彈簧，還仍然出力，并且作用在拉桿上，對拉桿是個大損害。而反觀上例，被連接件剛度大時，拉桿的變形還沒達到極值，被連接件之間就已經脫離了，就沒有力作用到拉桿上。

作者: jh20081223 時間: 2011-7-20 08:31
不研究原子彈不研究這些

作者: chntod 時間: 2011-7-20 09:19
“螺栓連接，要刨去預緊力”是什么意思？

這張圖有一些內容

[attach]219071[/attach]

作者: steven8888 時間: 2011-7-20 11:51
我也想知道，頂一個，希望來個高手指點一下。

作者: 包工頭 時間: 2011-7-21 15:33
無能大俠分析得很有道理，看了大俠的帖子真是收獲不少啊……
我覺得螺紋（緊）聯接中肯定是要算上預緊力的，手冊上的計算例子中也是這樣的，螺紋聯接往往以疲勞破壞最常見，要減小這種疲勞破壞，除了有螺栓（柱、釘）和螺母的材料、熱處理以及結構因素外，預緊力也是重要原因，要盡量降低應力幅，如果預緊力不足，雖然能使螺栓上循環變化的總載荷的平均值減小，但卻使載荷的應力幅增大，因此總的效果是使螺栓的疲勞壽命下降了。
如果如果預緊力不足，當被聯接件有工作載荷時（比如內燃機的氣缸蓋），被聯接件間隙就可能≥0，出現漏氣，但是預緊力也不能太大，太大可能擰斷螺栓或者是滑絲。
從大俠推導的公式來看，如果被聯接件剛度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，柔度越大，剛度越小）。

作者: kedon20111 時間: 2011-7-21 15:51
通過樓主的帖子，我知道樓主應該是做路橋工程或者鋼結構工程的

作者: 古城浪子 時間: 2011-7-22 21:53
不要小看螺栓，其實螺栓很深奧。
螺栓的問題分為兩大類，一類是計算方面，最基本的就是三樓提及的剛度變形曲線，再深的計算還有很多。
另一類就是工程施工上問題，如使用什么方式預緊，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 時間: 2011-7-22 22:02
原來這么復雜啊機械就是深奧啊

作者: 小馬過河 時間: 2011-7-23 20:50
記得早些時候有帖子討論國外設備重要連接處專門用加長套管做墊圈從而用更長的螺栓連接，降低其本身剛度，是否也是這個原理呢？

作者: tools1127 時間: 2011-7-23 21:06
圍觀，長見識了，經濟性、可靠性如何統一！

作者: charles006 時間: 2012-9-8 06:52
螺栓連接學問很深…

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