洗衣机不平衡部件的协调共存

图2 洗衣桶和配重块之间的螺纹连接必须在不损失强度(松开)承受静态和动态载荷。

然而，这些标准没有完全反映高分子及其与金属连接的行为。

这样的螺纹连接(装配力FM不再存在)的松开几率被由于高分子降解并因此将夹紧件包埋住的量FZ所降低。有效预载荷力FV在产品的整个寿命周期内必须不在限定值FV, erf之下 (图3所示)。

图3 通用夹紧力图能用于读出产品组装和使用时的预载荷力。

最大螺旋力(FS, max)取决于螺钉和其弹性性能。然而，预期载荷FA依赖于螺钉和夹紧部件。临界力之比由伸张量计算得到，其依次依赖于所用材料的硬度。除了所谓的100小时稳定时间外，制造商也推荐采用自动和扭矩感应的组装过程。

蠕变和松弛

高分子材料的时间依赖行为后来也被纳入到实验估算的范围内。一条实验总曲线描述了蠕变随时间t变化的情况。该曲线本身是由在相同时间范畴内的不同温度下的不同模量曲线并结合位移因子aT(图4所示)而得到的经验公式。合成蠕变张量J (t)提供了关于预载荷衰减和产品使用期内连接处松开，和在计算开始阶段忽略的温度信息。此外，也有可能由此来推断产品的寿命［例如，aT = J(now) / J(10a)］。

图4 J(t)的总曲线由模量曲线得到并通过位移因子aT而被关联到在T0时的曲线。

另一方面，高分子材料所承受的蠕变也能通过用于粘弹性的通用公式来进行描述：

式中，Jg(稳定时间)为在平衡状态下的蠕变，其由连接物的连接和初始嵌入而产生。由于恒定的载荷的作用，蠕变张量的值总是在增加。在当前情况下，桶在各个方向上以一定加速度(由于离心力的作用而产生)振动。加速度的值依赖于洗衣机的样式，一个大小为10 g(g=9.81 m/s2的近似上限值)的数值被采用(图5所示)。

图5 预载荷力被连接到支撑物上所需夹紧力的动态载荷所将降低。

在一定时间后，动态载荷(FA)的范围可能会超过连接的安全阈值，并且所需的夹紧力可能就会达不到。这说明其在使用过程中存在极大的更强的振动。而且在洗衣机延长寿命的使用过程中，这可能会导致连接的失效。

总结

当连接在设计时，必须考虑如下的标准：

◆ 高分子材料的初始蠕变值；
◆ 预期蠕变张量的最大值和在产品服务期限后期预载荷力的评估；
◆ 在不同使用温度下高分子的特征行为、相应的调整及螺纹连接条件；
◆ 螺纹连接力和高分子材料之间的关系。

用这些方面来补充VDI指南2230就显得很有价值。

统一一个特殊解决方法的决定不应该只基于一般的假设。获得高分子蠕变和松弛的绝对值而不只是相对值就很有必要。然而，这些绝对值不能完全由等式和模拟来得到。为了在螺钉上的不规则和重复性的动态热机械载荷能被检验，在实际情况下的实验工作是必需的。

然而，理论研究结果有助于减少可能的解决方案的数量并避免过多的选择参数的裕度。当实验结果和高分子部件的适当加速老化被引入到设计中时，优化的解决方案就可获得。