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摩擦力与接触面积的关系

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发布时间: 2024-7-4 19:02

正文摘要:

感觉已经迷茫了,最近遇到一个问题,就是想验证一下在腰型孔螺栓连接时,标准平垫圈和大垫圈哪个紧固性能更好。情况如下图: 试验条件是:通过扭力扳手将两种情况下螺栓的预紧力调成一致,然后用拉力机测试紧固 ...

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loge 发表于 2024-7-8 08:20:57
永无止步 发表于 2024-7-5 14:05:56
臭宝的臭day 发表于 2024-7-5 10:28
楼主是迷茫,求助各位大侠。某些自以为是的抽沙壁曲解别人的意思,还让人多读书,真的该读书的是你吧,原来 ...

说起来楼主也是机械专业的,但是很多知识确实都忘了。毕业之后从事的是比较简单的钣金行业,不是非标自动化行业,很多机械计算十来年没用过了。就拿这个紧固件连接来说,几乎很少有需要计算的,都是在凭所谓的经验做事,但是现在意识到如果只是知其然不知其所以然,那么我们所谓机械工程师的专业性怎么体现,做项目的底气和信心又从何而来。

Rubick 发表于 2024-7-5 14:05:34
永无止步 发表于 2024-7-4 19:40
这两天网上也在找资料,有一个解释说是:摩擦系数跟接触面粗糙度以及材料特性有关,然后这个粗糙度从微观 ...

接触面压力过大会不会导致原有接触面的锯齿状锁合发生破坏,导致摩擦系数有变化。
Rubick 发表于 2024-7-5 13:52:24
我感觉可以朝两种方向去思考,
1、垫片的增大增加了力矩,
2、微观结构上,大垫片分散了应力,使得应力更小,这导致发生的形变较小,粗糙度变化小;小垫片由于应力的增大导致形变严重破坏了原有接触表面的粗糙度。
我个人认为。摩擦的本质和理想状态的螺纹是相似的,是无数个不规则的元斜面的组合。同样的载荷,旋合长度短的螺纹容易滑丝失效,而旋合长度更长的就不容易,因为牙数变多导致,螺纹上应力分散变小,齿面形变更小,更不容易失效。
永无止步 发表于 2024-7-5 13:39:18
DaedraMech 发表于 2024-7-5 11:09
理论没错,但理论针对的是这种平动模型 ↓ ↓ ↓ ↓

而楼主这个螺栓压板的形式不一定符合这种模型。螺栓 ...

所以,我想可能还是跟形变有关系。理论上的应该是把模型都简化了,比如物体是刚性的。
永无止步 发表于 2024-7-5 13:37:12
cdhcn 发表于 2024-7-5 09:15
如果摩擦力跟面积不正相关,那汽车可以用自行车胎了。溜冰鞋不用冰刀直接穿板鞋上了。

那也不是这样简单理解的
永无止步 发表于 2024-7-5 13:36:14
大墨子 发表于 2024-7-5 08:42
你知道从古典到现代的摩擦理论有多少个?
别想轻易的否定摩擦理论,多读点书对你有好处。而且谁告诉你用标 ...

关于摩擦楼主确实知之甚少。说到变形,昨晚研究到一篇资料,把螺栓连接看成是一个拉力弹簧来理解,扭力一定的话整体形变量也是一定的,那在目前我这个结构中大垫圈形变的面积比小垫圈形变的面积大,导致正压力相应也大,所以摩擦力变大了。不知道这样理解对不对?
永无止步 发表于 2024-7-5 13:28:43
面壁深功 发表于 2024-7-4 20:40
//www.szfco.com/thread-1072322-1-1.html

是不是还跟垫圈形变量有一定关系?
DaedraMech 发表于 2024-7-5 11:09:02
理论没错,但理论针对的是这种平动模型 ↓ ↓ ↓ ↓

而楼主这个螺栓压板的形式不一定符合这种模型。螺栓头的底面、垫片的表面乃至压板的表面可能都不平整,这会导致不同位置单位面积上的摩擦力不同,从而使拉动过程中螺栓或垫片发生转动,这克服的就不是摩擦力而是摩擦转矩了,而摩擦转矩是和面积正相关的;

然后是预紧力的问题,扭矩扳手打的力矩会转化为两部分,摩擦力矩和通过变形转化来的预紧力,实验过程中摩擦因数不同、螺牙形状有差异、螺纹表面有杂质等等都会影响最终转化出的预紧力,就是同样的垫片做两次实验得到这个结果我都不奇怪,更别提扭矩扳手本身就没什么精度。一些车企甚至在打力矩前会在螺纹上涂油来控制预紧力的一致性;

还有就是拉力机的拉力方向是否平行接触面,每次装夹如果拉力偏角不同,结果也会有不小的差异;

另外实验次数太少,要积累大量数据才能从统计学上获得一些有价值的规律。

所以说这么多变量都不控制,想要获得“摩擦力相等”的结果还是相当困难的。

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