我们买一辆全新的奔驰汽车,您是否愿意先把每个零件拆卸下来然后再原封不动重新安装上呢?如果您不愿意,您能给出一个有说服力的理由吗?
我们都知道从国外引进先进的产品,但如果将国外高质量的产品比作黄金,您是否愿意引进点金石呢?那么,什么才是高端机械设备的点金术呢?
我们都同意机械设计是一门古老的学科,自从人类文明开端就一直不断发展,那么现今机械设计到底还有没有可以深入研究的方向或领域?还有没有机械研发人员的发挥舞台呢?在人工智能AI火热的今天,欧美发达国家对于机械的研究是否停止了呢?是否依赖软件了呢?在9月29日线上直播加餐后,我想大家就会得到答案。
现在我给大家介绍一下欧美国家对机械设计的最新、最前沿、最权威的研究成果—VDI2230第三卷。
VDI2230-3是德国工程师协会,即世界上最大的工程师协会,在2024年7月推出的关于螺栓预紧力的一门学科。不同于VDI2230-1着重于螺栓五大安全系数和预紧力的计算,也不同于VDI2230-2的关于外载荷在多螺栓组中分配的计算,VDI2230-3是在采用VDI2230-1和VDI2230-2完成螺栓相关计算后着眼于如何实验预紧力的施加的一门学科。一方面,它提供了所计算出来的预紧力在螺栓上实现的手段,另一方面,它也对VDI2230-1的计算进行一个修正——是关于螺栓联结设计计算过程的最后一公里内容。
VDI2230-3即第三卷是与VDI2230-1,VDI2230-2有相互联系的内容,但又彼此独立,不可相互替代。对于机械设计、研发、计算、仿真、工艺的从业者,这三卷内容缺一不可,需要全部掌握。
VDI2230-3不但全面地介绍了不同预紧方法和工具的优缺点、适用范围、工作原理、控制变量,还穿插了很多关于预紧力施加手段的实用的计算方法和公式,并定义了很多新的概念,创造了大量的符号、代号。并且,在预紧力分散系数的数值上,VDI2230-3划分的更加详细,考虑的因素更多,分散区间明显更窄。这些都是对我们VDI2230-1计算的有益补充。
由此可见,在软件和人工智能发展日新月异的今天,欧美发达国家不但没有放弃机械领域的研发,而且在机械领域的创新成果远超数字信息领域。因为,没有信息产业,人类文明回到工业时代,而没有机械产品,人类文明就回到原始时代。而螺栓又是所有机械产品中的核心,是机械领域的CPU。
作为德国机械设计知识国产化系列课程的创始人兼讲师,我在德国工程师协会推出VDI2230-3之前就一直关注它的进度,在其发布当天即开始逐字逐句地进行翻译,并添加自己的理解和注释。截止到现在,本人已经完成总共69页的VDI2230第三卷的翻译、注释、详解、系统化等第三卷的课程建设工作。期待与大家一起分享其中部分内容。
图1 VDI2230-3原版和螺栓设计老张翻译页1
图2 VDI2230-3原版和螺栓设计老张翻译页2
预紧力这个词来源于德语,表示零件在安装状态时主动承受系统内部载荷产生的力。对于螺栓来说就是在安装状态而非工作状态(机械设备不受外载荷时)螺栓受到的沿着轴线方向的拉力,这是狭义的预紧力。而广义的预紧力是指在组装之后、投入使用之前,产品的任何零部件之间的内部的相互作用。从这个维度上,不仅仅螺栓联结,轴承内外圈,轴承端面,轴毂联结都会产生预紧力,这些预紧力直接决定这产品的质量和寿命,对产品设计而言是头等大事。而这些预紧力是属于产品的内力,一般安装之后就无法直接测量得到,因此,只能通过详细分析、记录、研究安装预紧的过程来间接获得预计力的实际数值(理论数值为根据VDI2230-1计算得到),而这个过程正是VDI2230-3的研究内容。强烈推荐VDI2230兴趣爱好者来参加我的直播加餐,以下是具体安排。
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来源:Heidenheimer