紧固装置

紧固装置（精选4篇）

紧固装置 篇1

一、概述

青钢1#80t转炉投产后已连续运行多年，转炉在生产时倾动装置(图1)产生振动，转炉倾动时，一次减速机与二次减速机机壳间的连接螺栓，二次减速机机壳大结合面的螺栓经常出现松动，导致减速机漏油，每周有一桶的泄漏量。更严重的是螺栓松动加剧了减速机轴承磨损、齿轮损坏，设备维护人员不得不花费大量精力对螺栓进行定期人工紧固。传统紧固方法工人劳动强度大且效果不理想，为防止倾动装置因螺栓松动而出现故障，需要定期点检和维护。2012年在1#80t转炉换烟道大修期间，对转炉倾动一、二次减速机结合面采用新型紧固优化技术，取得良好效果。

二、紧固优化技术原理

1. 传统紧固方法弊端与紧固优化技术优势

大锤敲击、人工扳扛、液压扳手等传统紧固方法完全由人的感觉判断，虽然能紧住螺栓，但螺栓究竟有多大的预紧力并不知道，因此各螺栓承受的预紧力不均匀，结合面获得的载荷也不均匀，密封性能大大下降。传统紧固方法通常都需要一个牢固的反作用力支点和防跟转扳手，由于螺杆在紧固过程中承受了扭力，扭转力引起的转动可能导致螺杆损坏，加之在扭转过程中，反作用力臂造成的偏载会损伤螺牙，使螺栓的整体性能下降。相反，紧固优化技术的实施，不但使传统紧固方法的弊端完全避免，而且实现了连接法兰平行闭合和螺栓载荷的精确预知。采用紧固优化技术实现连接法兰的平行闭合可避免密封垫圈因为螺栓紧固力量不均，而导致的不规则变形使密封性能大大提高，从而防止减速机、动力管网等泄漏的发生。

2. 紧固优化技术的核心

(1)拉伸达载荷技术(Stretch-To-Load)。人工用扳手紧固螺栓不知道螺栓的预紧力，而传统的机械或液压扭力扳手虽然也能表现出螺栓的预紧力，但紧固过程中需要防跟转扳手和反作用力力臂，紧固过程中存在偏载，螺栓螺母根部螺牙极易变形，紧固的预紧力误差较大，紧固优化技术采用特制的拉伸垫圈(图2)，即拉伸达载荷技术，可实现螺栓预紧力的精确预知。采用紧固优化技术紧固螺栓，操作过程中不需要反作用力臂和防跟转扳手，垫圈内部带有紧配的螺牙环与螺栓螺纹相连接，安装在普通螺母下面，其材料与普通螺母的材料一致。

在进行螺栓的紧固时，紧固专用一体式驱动器(图3)套在垫圈及螺母外面，驱动器握住拉伸垫圈的同时转动螺母，而垫圈既与法兰面接触，又能握住螺栓使其不能旋转，一体式驱动器将反作用力支点包含在内，可避免偏载造成的扭矩损失。在螺母上喷上MoS2润滑剂，螺母和垫圈之间的摩擦力得到控制，进一步转动螺母时，螺栓就能轴向拉伸，同时垫圈内部的螺牙随之沿轴向上移，从而扭矩能精确地转为拉伸力，如同双并螺母形成防松效果。在已知被紧固螺栓的性能等级后，通过一体式驱动器液压驱动系统的压力匹配计算，可以精确地达到预设的紧力。

(2)同步紧固技术(Simultroc Technolagy)。所谓同步紧固技术就是使法兰上所有的螺栓同时获得等值的载荷，如紧固优化技术中的四同步系统即为将连接在一台液压泵站上的四部或多部驱动工具均匀对称的安放在法兰上，由泵站输出相同的压力到工具上，工具会以相同的预紧力同时紧固法兰(图4)。这样法兰上的每一个螺栓都会在相同的载荷下，取得相同的拉伸长度，最终确保配对法兰的结合面尽量平行，不翘边、不伤密封垫，中间的密封垫圈圆周上获得相同的压缩量，这样密封垫更加均匀，实现法兰的平行闭合，最终达到优良的密封性能，不致发生介质的泄漏。

三、80t转炉倾动装置紧固优化技术的实施

1. 螺栓、螺母及拉伸垫圈的选取

80t转炉倾动装置一次减速机小箱与二次减速机机壳间法兰连接螺栓，原来为单头螺栓M30×120mm (GB 5782—1986) , 每个小箱15个;二次减速机机壳大结合面连接螺栓为双头螺栓M36×240mm (GB901—1988) , 数量为38个, M56×530mm (GB 901—1988) , 数量4个。要想实施紧固优化技术, 必须重新选取螺栓和螺母。

首先根据两处紧固法兰结合面螺栓的结构选取合适的拉伸垫圈，一、二次减速结合面法兰处选取SD-M30-3.5型垫圈，每个小箱15个，总共60个，垫圈高度为22.6mm;二次减速大结合面处选取SD-M36-4型垫圈38个，垫圈高度25.5mm, SD-M56-5.5型垫圈4个，垫圈高度30.7mm。然后根据所选拉伸垫圈确定配套螺母。SD-M30-3.5配套螺母为M30×3.5mm，高度为25.6mm，数量60个，GB 6170—1986;SD-M36-4配套螺母为M36×4mm，高度31mm，数量76个，GB 6170—1986;SD-M56-5.5配套螺母为M56×5.5mm，高度45mm，数量8个，GB 6170—1986。

最后，根据垫圈和螺母的高度及紧固部位的结构尺寸选定螺栓的规格和长度及性能等级。一、二次减速连接法兰原先用的为单头螺栓，即通过单头螺栓把一次减速法兰连接在二次减速机机壳上，要想在此处实施紧固优化技术必须改用双头螺栓。经计算，选用M30×3.5mm×180mm的双头螺栓60件(GB 901—1988)。

二次减速大结合面原先用的就是双头螺栓，因此只要把长度定下来即可，经过计算，两种螺栓选为M36×4mm×240mm38件(GB 901—1988)和M56×5.5mm×530mm 4件(GB 901—1988)。至于性能等级，由于二次减速大结合面受力大、振动剧烈，应选用高强度螺栓螺母，两种均选用10.9级。一次减速法兰螺栓直接拧在二次减速机壳上，为了在紧固过程中防止机壳上的螺纹被拉伤，故此处选M30的螺栓螺母，选用8.8级。

2. 螺栓预紧力的确定

紧固螺栓所需的预紧力安装紧固惯例，一般按照螺栓屈服强度的80%确定，80t转炉倾动需紧固的3种螺栓M56×5.5mm×530mm (10.9级)、M36×4mm×240mm (10.9级)、M30×3.5mm×180mm (8.8级)屈服强度分别为900MPa、900MPa和640MPa，因此3种螺栓最终达到的预紧力分别为720MPa、720MPa和512MPa。

知道了螺栓的预紧力，通过预紧力、紧固扭矩和泵站压力的转换计算，可精确确定液压扭矩拉伸机的操作压力。计算后相关螺栓螺母汇总结果见表1。

3. 实施方案及操作步骤

将转炉二次减速机打开，由维修人员将结合面清理干净，专业工程师检查密封面情况。转炉二次减速机密封面及一次减速机与二次减速机相连密封面检查并清理完毕后，维修人员负责将密封面合拢，安装螺栓。

在设备螺栓都安装到位之后，根据专用计算软件计算的预紧力紧固设备上所有螺栓。对所有螺母的接触平面及内螺纹，用TS-801润滑。

在位置1～4(参照图4)安装4颗旧螺栓，用液压扳手带反力臂形式拧紧，将法兰面对中拉紧，消除结合面间隙。将新螺栓及拉伸垫圈安装在其余螺栓上，用手预拧紧拉伸垫圈及螺母。在与1～4位置相邻的4个螺栓处放置液压扭矩拉伸机，以同步方式对4个螺栓进行锁紧，设定扭矩输出为60%。

拆除所安装的旧螺栓并安装上经过润滑的新螺栓及拉伸垫圈，并用60%扭矩紧固位置1处的螺栓。用60%的扭矩依次紧固剩余螺栓，采用向两侧同步扩散的方法来紧固剩余的螺栓。再用110%的扭矩依次紧固所有位置的螺栓。最后用100%的扭矩，顺时针检查所有螺栓，确定所有螺栓无法转动为止。施工过程中使用的部分工具见图5。

四、效果

青钢1#80t转炉倾动装置采用螺栓紧固优化技术进行处理后，设备经过近5个多月的运行效果良好。设备漏油得到根本解决，以前基本每周需补充220#齿轮油一桶，按每桶3600元计算，一年可节省油品费用18.72万元。

维修钳工劳动强度大大降低，以前每周要安排至少2名钳工对转炉倾动装置螺栓至少紧固2次，采用优化技术处理后基本不再用人工紧固。降低了点检工作压力，现在只要正常的岗位点检和专业巡检就可解决问题。设备预期使用寿命得到延长，螺栓不再松动大大增加了设备的可靠性及运行稳定性，降低了设备故障发生的概率。紧固优化技术经实践检验，确实对设备稳定运行提供了保障，设备可靠性得到很大提高。

紧固装置 篇2

该项目主要是对公司所生产的各种规格螺杆紧固件拉伸试验微量变化量的检测,现已经完成,在公司检测中心螺柱拉伸试验中投入使用,经过一段时间的现场实际使用,保证了公司GB/T3098.1-2010《紧固件及性能螺丝、螺柱、螺钉》-9.6紧固件成品保证载荷试验相关技术要求,该螺柱拉伸试验检测装置在公司属于新技术、新产品。

1 工艺分析

根据GB/T3098.1-2010《紧固件及性能螺丝、螺柱、螺钉》-9.6紧固件成品保证载荷试验要求,研究解决公司现有对紧固件轴向拉伸试验误差线性变化检测难度大的问题。其特点是根据产品的特性技术误差要求及试样形状,能够满足螺柱紧固件拉伸试验技术要求的定位式检测装置,是将被测螺柱在拉力试验机的作用下,对拉伸前和拉伸后进行有效的微量线性误差变化的测量。

2 检测装置设计

该检测装置的研究设计是通过一个标准工作平台和一个带有标准V形槽方箱,该V形槽工作面垂直于标准工作平台面,开口向里。在方箱的背面有一个立柱与标准工作平台相连接,其高度要大于被测紧固件螺柱的高度,在立柱的上方套有一个可以调整方向的万向轴式横向紧固支架,在支架的另一端位置上,有一个专用通孔是用来装夹数显千分表的(该千分表分度值单位是μm)。该孔的轴线垂直于标准工作平台面。将带有平测帽的数显千分表轴线垂直于标准工作台面,装夹在专用圆孔内进行紧固,测帽工作面与标准工作平台台面相平行。并用专用校正杆调至平行,其平行度误差不大于被测件螺柱线性变化长度尺寸误差的1/5 mm(见图1)。

在经过特殊处理后的螺柱并做好方向标记放入数显千分表测帽的下方与标准工作平台上钢球式支座之间,该钢球的曲面半径要小于被测螺柱两端中心孔的锥口面,将被测螺柱长度方向靠紧标准方箱体V形槽内,通过数显千分表平测帽与钢球支点的接触,并在数显表上进行拉伸前和拉伸后微量读数,两次读数之差即为该螺柱拉伸后线性变化量误差值(见图2)。

3 检测误差计算公式

读数误差值为

式中:α1为第一次拉伸前读数;α2为第二次拉伸后读数

4 结语

结合公司对产品试验的质量要求不断提高,为满足工艺设计要求,达到用户有一个安全可靠满意的产品质量,完善了该项目拉伸试验检测方法,同时为公司成品车螺柱紧固件的质量提供了可靠的保证,也为生产单位节约了大量委外检定资金和差旅费。

摘要：介绍了一种测量螺柱紧固件轴向拉伸试验误差微量线性变化的装置,解决了现场检测难度大的问题。

关键词：工艺分析,拉伸试验检测,检测装置尺寸,形状结构设计

参考文献

紧固装置 篇3

风力发电在国际社会近10年来以25%的速度增长, 在我国2009年底新增装机容量达到了1029.57k W。风电行业强烈的需求刺激了主机生产厂持续扩大产能, 前五大设备制造厂年产量均超过千台。风机产能的扩张也带动了国内风机配套厂商的崛起, 风机各类零部件、标准件、辅料均在风机厂间争夺市场份额。但是风机自主研发技术并没有同步提升, 随着各大风电场业主风场的建设、设备的并网发电、风机的运行维护, 对相关风机自身技术和认识的不足也逐渐地显露出来。特别是关于风机安装、装备环节中高强紧固件的正确应用是保证风机在复杂的风载荷下可靠运行和能够承受恶劣环境能力的重要的一环。本文仅就风电行业用高强紧固件在应用过程中的正确润滑与紧固进行探讨。

2 风电行业高强紧固件应用特点

相比钢结构行业而言, 风电行业用高强螺栓具有要求更高的低温 (-40℃) 冲击吸收功AK值, 其试样采用V型缺口, 要求AKV (-40℃) ≥27J。风电行业高强紧固件采用标准有9个。对于其选择材料, 高强度螺栓一般选用42Cr Mo、B7、40Cr Ni Mo钢, 螺母一般选用35、45、35Cr Mo钢, 垫圈为45钢。为获得良好的表面防腐性能常采用表面达克罗处理技术, 以牺牲阳极的电化学反应来获得紧固件长期可靠的使用寿命。由于表面达克罗处理后直接影响螺栓扭矩系数的改变, 导致每条螺栓轴向紧固力的不同, 所以必须依靠螺栓润滑剂来保证每条螺栓具有相对稳定的扭矩系数。

3 紧固件润滑的必要性

高强螺栓在使用过程中紧固方式一般分为:力矩法、拉伸法、转角法及加热法, 风电行业最常用为力矩法紧固方式。而力矩法最直接影响螺栓轴向预紧力的是扭矩系数, 轴向预紧力是由给螺栓施加的扭矩来获得。在无螺栓润滑状态下由于螺栓在紧固的过程中有螺纹之间的摩擦、螺栓头部与垫片的摩擦, 真正转换为轴向力的扭矩仅为15%左右, 其余扭矩被摩擦力所消耗。图1是无润滑状态下的螺栓扭矩分配图。由于紧固件生产厂的生产设备、加工工艺、表面处理技术及制作人员技术的不同, 导致不同厂家生产的同规格螺栓具有不同的扭矩系数, 同一个厂家不同规格的紧固件或者相同规格的紧固件扭矩系数也均有一定的差异。为了提高扭矩利用率以及减小因为各种因素导致的扭矩系数差异, 必须选用合适的螺栓润滑剂来尽量减小扭矩系数差异率, 以获得均匀稳定的螺栓轴向预紧力。

4 润滑剂的选择

由于风电行业受温度环境、载荷受力、高空运行、盐雾腐蚀等恶劣条件影响很大, 所以对高强螺栓润滑剂的要求很高, 除能够提供稳定的摩擦系数外, 还需要具备以下特性: (1) 润滑剂呈中性, 无腐蚀; (2) 耐高低温性能, 在-20℃以上可以正常施工; (3) 耐腐蚀防锈蚀, 能抵御风场恶劣的自然环境; (4) 有良好的附着性; (5) 耐老化性能好。

风电润滑产品主要有润滑脂和润滑膏、干膜润滑剂等几大类, 其中润滑脂是将稠化剂分散在液体润滑剂内的半固体或半流体形态的稳定混合物, 如锂基润滑脂。润滑脂主要由润滑油、稠化剂等组成, 不含或者含少量固体润滑剂。固体润滑剂主要起到添加剂的作用, 通过调整基础油和稠化剂的比例, 使产品达到一个合适的粘度。润滑脂中起主要润滑作用的是润滑油, 是一种流体润滑形式。润滑脂的寿命有限, 磨损严重的部位需要定期检查更换新的润滑脂。

油膏类润滑剂, 固体润滑成分含量较高, 辅以防腐防锈添加剂, 和固体成分大致等量的润滑油, 一般不含稠化剂。润滑膏是润滑油和固体润滑剂共同起作用, 是介于流体润滑和固体润滑之间的一种润滑形式。固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或复合材料代替流体润滑材料来隔开两个承载表面间的直接接触, 以达到降低相对运动时的摩擦磨损。一些具有低摩擦的无机固体, 往往具有层状结晶结构, 最常用的是Mo S2和石墨。

干膜型润滑剂是一种能够快速在基材表面固化、附着力高的薄润滑涂层, 其主要是通过固体润滑的原理实现螺纹接触面的减摩润滑, 最早应用于国外航空领域。干膜润滑剂一般采用两种以上的固体润滑剂, 通过润滑剂间的协同效应达到更好的润滑效果。

国内主要风机制造商普遍采用含二硫化钼的润滑剂。国外品牌如道康宁molykote G-Rapid plus二硫化钼干性润滑剂, 其具有非常良好的抗极压性、低摩擦性、K值稳定性, 使用环境温度低温达到-35℃。国内品牌如天山可赛新1767刷涂型抗咬合润滑剂, 具有低摩擦性, K值偏差在0.01以内, 低温达-30℃。这里要注意的是:有部分风机厂前期也采用过含有二硫化钼的锂基润滑脂, 但由于其中二硫化钼仅为添加成分, 低摩擦性及抗极压性远不及专用高强螺栓润滑剂, 仅适用于轴承、齿轮等摩擦部位的润滑, 不适用于风电高强螺栓润滑。

5 润滑剂的使用位置

无润滑条件下的高强螺栓在紧固过程中拧紧力矩被分配到了克服螺纹摩擦部分、发生相对滑动的螺栓头部或螺母支撑面与垫片的摩擦部分以及产生轴向预紧力, 其分配示意图见图2。由于螺栓在使用中要考虑自锁性能, 要求摩擦系数μ≥tanα (α为螺纹升角) 。tanα与螺栓规格的关系如表1所示, 可以看出tanα随着螺栓直径的加大为变小。根据钢-钢在有润滑条件的静摩擦系数为0.1~0.12, 以及钢-铸铁在有润滑条件的静摩擦系数为0.05~0.15[1], 可以看出μ均大于tanα, 所以可知在螺纹部位涂抹润滑剂的情况下螺栓仍然处于自锁状态。由图2分析, 要真正获得稳定均匀恒定的预紧力并使扭矩最大限度地转化为轴向预紧力, 就要使每条螺栓的螺纹摩擦力和支撑面摩擦力稳定一致, 并尽可能小地降低两个摩擦面所消耗的扭矩。因此润滑剂的最佳涂抹位置应位于螺纹咬合处及有相对滑动螺母或螺栓头部支撑面处。

6 轴向预紧力的获得

高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的预紧力把连接板的板件夹紧, 使被连接件之间产生很大的摩擦力, 从而提高连接的整体性和刚度。高强螺栓预紧力的产生见图3、图4[2]。

图3中P为圆周力, F为摩擦力, N为支撑力, F0为预紧力, α为螺纹升角。图4中φ为摩擦角, R为摩擦力F和支撑力N的合力。可以看出P施加到斜坡上的物体后, 会产生一个垂直于斜面的反向支撑力N及斜面对物体的摩擦力F, 当物体以匀速上升时, 获得合力R, R在垂直方向的分力F0即为轴向预紧力。也即由于圆周力P获得的预紧力。

7 预紧力矩的计算

螺栓预紧力矩M由螺纹摩擦力矩和螺栓头部或螺母支撑面的摩擦力矩M2组成, 即:M=M1+M2

由螺纹环形接触面积受力积分得:

式中:d-螺纹公称直径, mm;F0-轴向预紧力, N;K-扭矩系数;M-预紧力矩, N·m;D1-螺栓头部或螺母环形接触区外径, mm;D2-螺栓头部或螺母环形接触区内径, mm;μ-螺母与被连接件支承面间摩擦系数;d2-螺纹中径, mm。

其中K值根据不同的润滑剂会表现出不同的值, 但偏差值越小螺栓轴向预紧力也就越稳定, 需要根据每个厂家使用的润滑剂通过一定的实验手段得到具体的实验值。轴向预紧力F0一般常按照预紧应力σ0=0.7σs来确定, 再根据确定的K值及F0最终计算出预紧扭矩M。

8 结语

我国风能源利用技术, 设备研发技术还处于感性认识、认知阶段, 主要零部件及连接件选型计算依然依靠国外现成的风机设计公司资料。所以有必要自己消化吸收, 而风电行业连接件中的高强紧固件的正确选择、合理使用直接影响到了风机质量、运行寿命, 所以要对影响高强螺栓使用性能润滑与紧固力矩进行深入的探讨和研究。

摘要：风力发电设备近几年发展迅速, 风电设备具有高空应用、重量大、风载荷复杂、温差大等恶劣使用条件。要求设备采用的高强紧固件必须保证在各种复杂的环境、受力状态下各部件的可靠连接。文中探讨了风电行业高强螺栓的润滑与紧固技术, 阐述了风电行业高强紧固件应用特点、润滑剂的选择、润滑剂的使用位置、轴向预紧力的获得、预紧力矩的计算等, 提出了风电行业用高强螺栓的润滑与紧固的重要性及注意事项, 为风电行业正确应用高强紧固件提供了参考价值。

关键词：高强紧固件,润滑,预紧力矩

参考文献

[1]机械工程手册、电机工程手册编辑委员会.机械工程手册 (基础理论卷) [M].北京:机械工业出版社, 1996.

紧固装置 篇4

1 概述

图1所示为某柴油机连杆总成。

该连杆通过四个螺栓将连杆体与连杆盖可靠地联接在一起,使其构成曲柄销可靠的轴承。为防止连杆体和连杆盖的结合面在工作载荷的拉伸下脱开,在装配时需加足够的预紧力。此预紧力的一部分用来使连杆轴瓦与大头孔具有过盈配合,而又贴合良好,另一部分用来使连杆大头和连杆盖之间具有足够的夹紧力,防止在往复惯性力的作用下,大头剖分面产生缝隙。

如果装配预紧力小于规定要求,在工作中大头剖分面处会产生缝隙,使连杆螺栓受到更大的交变冲击载荷,造成疲劳断裂。如果装配预紧力大于规定要求,则会造成连杆螺栓材料超过屈服极限,也会产生断裂。因此,过大或过小的装配预紧力,都会破坏连杆大头轴承的配合精度,引起轴瓦损坏。

连杆螺栓的压紧力产生于连杆螺栓拉长时的弹性变形。所以要得到准确的压紧力就必须有效控制连杆螺栓的伸长量。

2 螺栓紧固方法比较

连杆螺栓常用紧固方法有扭矩法、“扭矩+转角”法、轴向拉伸法。由于受安装空间和安装效率的影响,中小型发动机连杆螺栓通常采用前两种紧固方式。

2.1 扭矩法

扭矩法是利用扭矩与预紧力的线性关系在弹性区进行紧固控制的一种方法。在拧紧时,当达到规定扭矩时即停止拧紧。以螺纹连接拧紧力矩形式表示拧紧程度,即拧紧时的外力矩等于螺纹拧紧力矩。该拧紧方法产生的轴向预紧力因受磨擦副加工精度、粗糙度、润滑条件、扭紧速度等因素影响极为明显,导致轴向预紧力控制精度相对较低,预紧力离散度有时高达±40%。当摩擦系数f大时,按规定扭矩拧紧却保证不了最小预紧力。当摩擦系数f过小时,达到规定拧紧力矩,可能超过螺栓的屈服点,发生螺栓变形、断裂、螺纹撸扣、座面凹陷等质量问题。紧固时螺栓所施加的扭矩和夹紧力之间的关系见图2。

在螺栓装配中,受螺栓质量、接合面粗糙度、润滑等因素的影响较大时,一般只有10%左右的扭矩最终转化为螺栓夹紧力,其余的主要用于克服螺栓头下的摩擦力和螺纹副间的摩擦力。因此提高连杆螺栓装配质量的关键是尽量降低螺栓在装配过程中摩擦力对最终夹紧力的影响。

2.2“扭矩+转角”紧固法

随着新工艺技术在发动机上的的应用,“扭矩+转角”紧固法被越来越多地应用在发动机螺栓装配质量控制上。“扭矩+转角”紧固法是在拧紧达到规定的贴合扭矩后,转动螺纹件达到规定角度,来实现工件间的预紧力。尽管螺纹件摩擦系数对达到贴合扭矩的拧紧所产生的阶段预紧力有较小影响,但螺纹摩擦系数对转角拧紧所产生的预紧力基本无影响,因为在弹性变型区内,若弹性模量恒定,按胡克定律F=KX,预紧力F仅与螺栓伸长量X有关,而伸长量与转角度数成正比。影响因素较纯扭矩法大大减小,因此采用“扭矩+转角”紧固法后,螺栓的可靠性在理论和实践上都得到了有效的保证。

3 连杆螺栓紧固试验研究

通常连杆合装使用扭矩法,采用手动扭力扳手扭紧来间接地控制连杆螺栓预紧力。阿特拉斯拧紧机广泛应用于发动机行业,除扭紧精度能达到3%以上外(手动扳手一般为5%),还具有手动扳手无法比拟的许多优点。因此本次试验首先确定使用阿特拉斯拧紧机(以下简称Atlas拧紧机)代替传统手动扭力扳手,选用可以较好控制轴向预紧力的“扭矩+转角”紧固法对连杆螺栓进行工艺试验。为保证扭紧方法改变中扭紧参数的有效传递,我们进行了以下试验、计算和分析。

3.1 计算螺栓伸长量

通过对螺栓的夹紧力分析和验算,螺栓理论伸长量约为0.36～0.42 mm。

3.2 用传统手动扭力扳手采用扭矩法紧固后的螺栓伸长量

该连杆螺栓在传统装配过程中一直执行270N·m扭矩紧固方式。在对52根连杆螺栓采用270N· m紧固后,试验数据见图3。

试验数据表明采用纯扭矩法扭紧,螺栓平均伸长量约为0.46 mm。螺栓伸长量差异超过50%,换言之,螺栓轴向预紧力的差异超过50%。由此可见,摩擦副加工精度、粗糙度、润滑条件等因素影响极为明显。

3.3 螺栓拉伸试验

为进一步确定连杆螺栓在合装状态的实际伸长量,对螺栓进行拉伸试验。螺栓拉伸数据见图4。

从图4中可看出,理论计算的螺栓变形量小于实测值。换言之,为达到相同的变形量,实际拉力较理论值更大,考虑到手动扭力扳手扭紧后的螺栓平均伸长量约为0.46 mm,因此,在确定拧紧参数时螺栓实际伸长量应适当大于理论计算值。初步确定螺栓实际伸长量范围为0.38～0.46 mm。

3.4 不同参数设置下Atlas拧紧机“扭矩+转角”合装试验

采用“扭矩+转角法”紧固时,初始扭矩对螺栓最终伸长量变形的影响很小,基本可忽略不计。该连杆螺栓螺距为1.5 mm,在把连杆盖和连杆体视为刚体,螺纹旋合部分不变形的情况下,螺栓旋转x度,则螺栓的变形量为[(x/360)×1.5]mm。初步推断螺母转角为91.2°～110.4°。为此,分别进行了“110 N·m+72°”,“110 N·m+90°”,“110 N·m+103°”三种角度的连杆螺栓紧固试验,试验数据见图5。

综合试验数据和计算结果,确定连杆螺栓紧固过程中的初始扭矩(贴合扭矩)和转角值为110N·m+103°,最终扭矩值监控范围为264～314N·m。为验证该控制参数的合理性,进一步进行了连杆瓦合装试验验证。

3.5 连杆瓦合装验证

采用Atlas拧紧机按照“110 N·m+103°”控制参数对48件连杆进行合装试验,并对合装后的连杆大头瓦孔尺寸、平行度进行了检测,检测数据见表1。

检测数据表明,连杆螺栓采用“初始扭矩+转角”紧固法大大降低了连杆大小头瓦孔平行误差和大小头瓦孔扭曲误差,提高了连杆瓦的合装精度。

4 结论

连杆螺栓采用“扭矩+转角”紧固方式较纯扭矩紧固方式能够更加有效保障连杆大头结合面夹紧力,提高连杆瓦的合装精度;Atlas拧紧机具备较高的拧紧精度和错误校验功能,保证了连杆螺栓装配的稳定性和可靠性。

摘要：连杆是柴油机的主要传力构件之一,其作用是把活塞和曲轴连接起来,将作用在燃烧室中的燃气爆发压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。连杆螺栓是连杆部件中的主要受力件之一,长期承受着交变载荷的作用,因此连杆螺栓装配质量直接影响着发动机的使用寿命。我们就连杆螺栓装配拧紧的方式进行了阐述,并就其中“扭矩+转角”法的应用过程进行了详细的说明。

关键词：螺栓紧固,连杆螺栓,扭矩转角法

参考文献