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温度和测试气压对温度补偿夹具夹紧力的影响 庞启国 二○一○年十一月十九日 由胡克定律： ，得 ， 夹具拉杆受拉伸伸长，膜盒及隔板受压缩缩短，则有 如图所示，液压缸作用于夹具上的集中力为，夹具作用在膜盒高侧的集中力为，高侧的给定气压作用膜盒上的集中力为，则有： 当给定气压为零时，其作用在膜盒上的集中力，夹具作用在膜盒高侧的力 当给定气压不为零时，其作用在膜盒上的集中力，夹具作用在膜盒高侧的力。三块高压隔板受的夹紧力为，低压隔板所受的夹紧力保持不变，因此，夹具的高低压隔板所受的夹紧力是不一样的，高压隔板所受的夹紧力会随着给定气压的增加而减少，从而其压缩量会减少。另外，夹紧力必须大于给定气压作用在膜盒上的集中力，否则会泄漏，这是夹紧力的选择原则。 当采用由气液增压缸驱动的液压缸夹紧时，其夹紧力取决于空压气的压力，是恒定的。所以，拉杆的伸长量保持不变，膜盒和隔板的压缩量会随着给定气压增大而减小，从而缩短，因此液压缸活塞会缩回一定长度。 当采用丝杆夹紧时，由于高压隔板所受的夹紧力会随着给定气压的增加而减少，从而其压缩量会减少，因而膜盒和隔板的压缩量会随着给定气压增大而减小，从而缩短，即丝杆被进一步压缩，因此，夹紧力会增大，拉杆会被进一步拉长。 拉杆伸长量， 膜盒的压缩量 低侧隔板的压缩量 高侧隔板的压缩量 丝杆顶板的压缩量 丝杆的压缩量 由于拉杆面积和丝杆面积远小于膜盒、低压隔板、高压隔板和顶板的面积，所以，远远大于，，，。 当夹紧时，有 即被压缩零件的初始总长与被拉伸零件的初始总长之差 从而，夹紧力 因此，用丝杆夹紧时，夹紧力随着膜盒给定气压增加而增加，而且当高压隔板厚度一定时，会随着高压隔板数量增加而增加。 假设各零件的弹性系数不随温度变化，当温度发生变化时，那么 温度变化时拉杆伸长量 ， 温度变化后被压缩零件的初始总长与被拉伸零件的初始总长之差 温度变化后的夹紧力 由上式可见，若拉杆的热膨胀系数大于其它零件，温度升高时夹紧力会减小，温度降低时夹紧力会增大；反之，若拉杆的热膨胀系数小于其它零件，温度升高时夹紧力会增大，温度降低时夹紧力会减小。 如果各个零件的温度系数一样，那么 由上式可见，用丝杆夹紧时，温度越高，夹紧力越大；反之，温度越低，夹紧力越小。 常用材料的热膨胀系数，304、316为16－18PPM/℃，黄铜为18－21PPM/℃，铝合金为21－25PPM/℃。从－40℃～110℃，不锈钢的热膨胀量约0.25%。可见温度变化对夹紧力的影响并不大。 膜盒给定气压产生的集中力对的影响为，当膜盒给定气压产生的最大集中力时，有，即高压隔板弹性系数与夹具总弹性系数之比。可见膜盒给定气压对夹紧力的影响比温度大。 结论：液压缸夹紧时，夹紧力是恒定的，不会随膜盒给定压力和温度而变化；丝杆夹紧时，夹紧力不是恒定的，会随膜盒给定压力和温度而变化，但变化都不大，基本保持预夹紧力。 当温度恒定时，，从而有 ，与常温下算式相同。 对于LGP，接头对MB的拉力为，给定气压在MB上产生的集中力为，夹具作用在MB上的力为，则有。主要由螺纹的弹性变形产生，相对于螺纹来说MB和夹具接触面的刚度非常大，不会发生形变，因此预紧力不随MB给定气压的变化而变化，保持恒定。为了保证密封，要求，即。 对于SB，结论一样。 对于DP夹具两端的挡板，螺母对挡板的预紧力为，拉杆对挡板的作用力为，夹具的夹紧力为，。当增大时，减小，保持不变，直到时，。 1