题目
9、受轴向载荷的紧螺栓连接,被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力 F0=15000 N,当受轴向工作载荷 F=10000 N 时,求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。
9、受轴向载荷的紧螺栓连接,被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力 F0=15000 N,当受轴向工作载荷 F=10000 N 时,求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。
题目解答
答案
【解】Cb=0.9采用橡胶垫片密封,取螺栓的相对刚度Cb+Cm由教材公式(5-18),螺栓总拉力CbF2=F0+F=1500+0.9×10000=24000Cb+CmN由教材公式(5.15),残余预紧力为F1=F2−F=24000−10000=14000 N键、花键、无键连接和销连接
解析
考查要点:本题主要考查紧螺栓连接在受轴向载荷时的总拉力及残余预紧力的计算,需结合螺栓的相对刚度进行分析。
解题核心思路:
- 确定螺栓的相对刚度:题目中明确给出橡胶垫片对应的螺栓相对刚度 $C_b = 0.9$。
- 应用公式计算总拉力:总拉力 $F_2$ 由预紧力 $F_0$ 和工作载荷 $F$ 的叠加关系确定。
- 计算残余预紧力:残余预紧力 $F_1$ 是总拉力与工作载荷的差值。
破题关键点:
- 公式选择:正确使用 $F_2 = F_0 + C_b F$ 和 $F_1 = F_2 - F$。
- 刚度参数:橡胶垫片的低刚度导致 $C_b$ 较大,需直接代入题目给定值。
步骤1:确定螺栓的相对刚度
题目中明确指出橡胶垫片对应的螺栓相对刚度 $C_b = 0.9$,因此无需额外计算。
步骤2:计算螺栓总拉力
根据公式:
$F_2 = F_0 + C_b F$
代入已知条件 $F_0 = 15000 \, \text{N}$,$F = 10000 \, \text{N}$,$C_b = 0.9$:
$F_2 = 15000 + 0.9 \times 10000 = 24000 \, \text{N}$
步骤3:计算残余预紧力
根据公式:
$F_1 = F_2 - F$
代入 $F_2 = 24000 \, \text{N}$,$F = 10000 \, \text{N}$:
$F_1 = 24000 - 10000 = 14000 \, \text{N}$