機械社區(qū)

標題: 摩擦力與接觸面積的關系 [打印本頁]
作者: 永無止步    時間: 2024-7-4 19:02
標題: 摩擦力與接觸面積的關系
感覺已經(jīng)迷茫了，最近遇到一個問題，就是想驗證一下在腰型孔螺栓連接時，標準平墊圈和大墊圈哪個緊固性能更好。情況如下圖：


試驗條件是：通過扭力扳手將兩種情況下螺栓的預緊力調成一致，然后用拉力機測試緊固失效開始滑動時的拉力值。
最后的結果是：標準型平墊圈（材質為A4）在1.33kN時開始滑動；大墊圈（材質為A4）在2.02kN時開始滑動。
我現(xiàn)在大腦糊涂的是，以前學過摩擦力只跟正壓力和摩擦系數(shù)有關，現(xiàn)在同樣的材料摩擦系數(shù)應該一樣，那么剩下的變量就是正壓力不同，扭矩一樣的情況下，兩種墊圈會影響正壓力嗎？
作者: 永無止步    時間: 2024-7-4 19:05
補兩張緊固連接圖片
作者: ytzhanggj007    時間: 2024-7-4 19:22
標準理論是這樣的。
你的數(shù)據(jù)大概率也是準確的。
但是實踐是有很大的區(qū)別的。當初的理論并沒有考慮這種情況。
作者: ytzhanggj007    時間: 2024-7-4 19:25
這也是學院派經(jīng)常出笑話的原因。因為很多理論的邊界條件并沒有限定很嚴格。或者說，那個理論只是在很理想很單純的狀況下得出的結論。
作者: m2006410    時間: 2024-7-4 19:38
看書頭發(fā)掉，難搞。物理不扎實
作者: 永無止步    時間: 2024-7-4 19:40
ytzhanggj007 發(fā)表于 2024-7-4 19:25
這也是學院派經(jīng)常出笑話的原因。因為很多理論的邊界條件并沒有限定很嚴格�；蛘哒f，那個理論只是在很理想很 ...

這兩天網(wǎng)上也在找資料，有一個解釋說是：摩擦系數(shù)跟接觸面粗糙度以及材料特性有關，然后這個粗糙度從微觀來說就是兩個物體表面凹凸部分交叉扣合在一起，在正壓力一定的情況下，面積大扣合的深度就小了，面積減小扣合的深度就會加大，然后這個總體的會保持不變
我現(xiàn)在就是沒法確認，相同扭矩下，兩種情況正壓力會不同嗎？
作者: 永無止步    時間: 2024-7-4 19:44
m2006410 發(fā)表于 2024-7-4 19:38
看書頭發(fā)掉，難搞。物理不扎實

怎么說？
作者: 702736    時間: 2024-7-4 20:07
拍個實際的照片看看，包括變形，壓痕
作者: 永無止步    時間: 2024-7-4 20:21
702736 發(fā)表于 2024-7-4 20:07
拍個實際的照片看看，包括變形，壓痕

我剛才又想到是不是因為被固定的工件表面做了油漆，是軟性的，跟這個是不是也有關系。 (, 下載次數(shù): 17)
作者: 面壁深功    時間: 2024-7-4 20:40
http://www.mg7058.com/thread-1072322-1-1.html
作者: 702736    時間: 2024-7-5 07:18
永無止步 發(fā)表于 2024-7-4 20:21
我剛才又想到是不是因為被固定的工件表面做了油漆，是軟性的，跟這個是不是也有關系。

要把墊片和槽的壓痕拍出來，還有擰緊的照片。
油漆會影響摩擦系數(shù)
作者: 制造商    時間: 2024-7-5 08:12
如果不用墊片會更大，因為螺栓頭會咬進去
作者: 大墨子    時間: 2024-7-5 08:42
本帖最后由 大墨子 于 2024-7-5 08:46 編輯

你知道從古典到現(xiàn)代的摩擦理論有多少個？
別想輕易的否定摩擦理論，多讀點書對你有好處。而且誰告訴你用標準墊圈和大墊圈產(chǎn)生的正壓力是一定相等的，關于這一點，好好學一學螺栓在擰緊的變形情況。
不過結論可以先告訴你，摩擦力與接觸面積一點兒關系沒有。
你那點實驗數(shù)據(jù)誤差根本不能不可能去否定一個摩擦理論，蒙場理論是大量實驗的結果，什么叫大量實驗？就你這就一個數(shù)據(jù)，就那么點兒數(shù)據(jù)差別就想否定。


作者: cdhcn    時間: 2024-7-5 09:15
如果摩擦力跟面積不正相關，那汽車可以用自行車胎了。溜冰鞋不用冰刀直接穿板鞋上了。
作者: QQxy    時間: 2024-7-5 09:22
你兩墊片粗糙度盡量一樣，還有你的扭力是一樣不代表壓力相同，還有壓力不能太大到發(fā)生變形會影響條件改變。
作者: 臭寶的臭day    時間: 2024-7-5 10:28
樓主是迷茫，求助各位大俠。某些自以為是的抽沙壁曲解別人的意思，還讓人多讀書，真的該讀書的是你吧，原來迷茫是否定的意思啊，可能我也得多讀書啦 0.0
作者: DaedraMech    時間: 2024-7-5 11:09
理論沒錯，但理論針對的是這種平動模型 ↓ ↓ ↓ ↓
(, 下載次數(shù): 3)
而樓主這個螺栓壓板的形式不一定符合這種模型。螺栓頭的底面、墊片的表面乃至壓板的表面可能都不平整，這會導致不同位置單位面積上的摩擦力不同，從而使拉動過程中螺栓或墊片發(fā)生轉動，這克服的就不是摩擦力而是摩擦轉矩了，而摩擦轉矩是和面積正相關的；

然后是預緊力的問題，扭矩扳手打的力矩會轉化為兩部分，摩擦力矩和通過變形轉化來的預緊力，實驗過程中摩擦因數(shù)不同、螺牙形狀有差異、螺紋表面有雜質等等都會影響最終轉化出的預緊力，就是同樣的墊片做兩次實驗得到這個結果我都不奇怪，更別提扭矩扳手本身就沒什么精度。一些車企甚至在打力矩前會在螺紋上涂油來控制預緊力的一致性；

還有就是拉力機的拉力方向是否平行接觸面，每次裝夾如果拉力偏角不同，結果也會有不小的差異；

另外實驗次數(shù)太少，要積累大量數(shù)據(jù)才能從統(tǒng)計學上獲得一些有價值的規(guī)律。

所以說這么多變量都不控制，想要獲得“摩擦力相等”的結果還是相當困難的。
作者: 永無止步    時間: 2024-7-5 13:28
面壁深功 發(fā)表于 2024-7-4 20:40
http://www.mg7058.com/thread-1072322-1-1.html

是不是還跟墊圈形變量有一定關系？
作者: 永無止步    時間: 2024-7-5 13:36
大墨子 發(fā)表于 2024-7-5 08:42
你知道從古典到現(xiàn)代的摩擦理論有多少個？
別想輕易的否定摩擦理論，多讀點書對你有好處。而且誰告訴你用標 ...

關于摩擦樓主確實知之甚少。說到變形，昨晚研究到一篇資料，把螺栓連接看成是一個拉力彈簧來理解，扭力一定的話整體形變量也是一定的，那在目前我這個結構中大墊圈形變的面積比小墊圈形變的面積大，導致正壓力相應也大，所以摩擦力變大了。不知道這樣理解對不對？
作者: 永無止步    時間: 2024-7-5 13:37
cdhcn 發(fā)表于 2024-7-5 09:15
如果摩擦力跟面積不正相關，那汽車可以用自行車胎了。溜冰鞋不用冰刀直接穿板鞋上了。

那也不是這樣簡單理解的
作者: 永無止步    時間: 2024-7-5 13:39
DaedraMech 發(fā)表于 2024-7-5 11:09
理論沒錯，但理論針對的是這種平動模型 ↓ ↓ ↓ ↓

而樓主這個螺栓壓板的形式不一定符合這種模型。螺栓 ...

所以，我想可能還是跟形變有關系。理論上的應該是把模型都簡化了，比如物體是剛性的。
作者: Rubick    時間: 2024-7-5 13:52
我感覺可以朝兩種方向去思考，
1、墊片的增大增加了力矩，
2、微觀結構上，大墊片分散了應力，使得應力更小，這導致發(fā)生的形變較小，粗糙度變化�。恍|片由于應力的增大導致形變嚴重破壞了原有接觸表面的粗糙度。
我個人認為。摩擦的本質和理想狀態(tài)的螺紋是相似的，是無數(shù)個不規(guī)則的元斜面的組合。同樣的載荷，旋合長度短的螺紋容易滑絲失效，而旋合長度更長的就不容易，因為牙數(shù)變多導致，螺紋上應力分散變小，齒面形變更小，更不容易失效。
作者: Rubick    時間: 2024-7-5 14:05
永無止步 發(fā)表于 2024-7-4 19:40
這兩天網(wǎng)上也在找資料，有一個解釋說是：摩擦系數(shù)跟接觸面粗糙度以及材料特性有關，然后這個粗糙度從微觀 ...

接觸面壓力過大會不會導致原有接觸面的鋸齒狀鎖合發(fā)生破壞，導致摩擦系數(shù)有變化。
作者: 永無止步    時間: 2024-7-5 14:05
臭寶的臭day 發(fā)表于 2024-7-5 10:28
樓主是迷茫，求助各位大俠。某些自以為是的抽沙壁曲解別人的意思，還讓人多讀書，真的該讀書的是你吧，原來 ...

說起來樓主也是機械專業(yè)的，但是很多知識確實都忘了。畢業(yè)之后從事的是比較簡單的鈑金行業(yè)，不是非標自動化行業(yè)，很多機械計算十來年沒用過了。就拿這個緊固件連接來說，幾乎很少有需要計算的，都是在憑所謂的經(jīng)驗做事，但是現(xiàn)在意識到如果只是知其然不知其所以然，那么我們所謂機械工程師的專業(yè)性怎么體現(xiàn)，做項目的底氣和信心又從何而來。

作者: loge    時間: 2024-7-8 08:20




歡迎光臨 機械社區(qū) (http://www.mg7058.com/) Powered by Discuz! X3.4