基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩_转角法比较与应用研究.pdf

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1、柴油机设计与制造#$%&’()*+(,-+./,0$1-#&$%$23(’&($4556年第!期第"#卷!总第777期"基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩8转角法比较与应用研究朱正德林湖!上海大众汽车有限公司#上海!$"%$&"摘要介绍可控螺纹联接技术的机理#对扭矩法和扭矩’转角法!种拧紧工艺进行了分析与比较$指出%影响螺纹联接装配的实质&&螺栓的轴向预紧力#以及在!种控制方式下#轴向力分布和散差之间的不同$文章还结合生产实践#论证扭矩’转角法拧紧工艺在发动机关键螺栓联接中的应用价值$!"#$%&’$%9:

2、$;$.:+(&%;1-.1(/0122+<2$/:0$+=.1(($./&1(&%>0$%$(/$=+(=/:$/?1/&’:/$(&(’>01.$%%$%@/10A,$;$/:1=+(=/10A,$801/+/&1(;$/:1=+0$+(+2BC$=+(=.1;>+0$=D>1&(/&(’1,//:$$%%$(/&+21-/:0$+=.1(($./&1(+%%$;<2BEE+F&+2>0$E/&’:/$(&(’-10.$1-/:$<12/+%?$22+%=&--$0$(.$&(=&%/0&<,/&1

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4、9+6)48-/+"++前言强调以转角法作为主要拧紧方法$7!"L年和7!ML螺栓连接是轿车的主要装配方式之一#不少重年又对规范进行了修订#使之日臻完善$要部位的连接#如发动机与变速箱连接螺栓’传动!++螺栓紧固的机理分析轴’前后避震器’副车架’后桥与车体’轮胎等#!?"+(扭矩控制)的实质&&螺栓的轴向预紧力由于扭矩值大#安全性要求高#因此对螺栓拧紧过螺纹连接#特别是承受动载荷的重要螺纹连程必须予以控制$接#其根本目的是要利用螺纹紧固件将连接体可靠为了确保螺纹连接的刚性’密封性和防松能地连接在一起*装

5、配拧紧的实质是将螺栓的轴向预力#以及受拉螺栓的疲劳强度#连接螺栓必须被施紧力控制在适当的范围$加一个预紧力$重要的螺栓连接对预紧力的精度要轴向预紧力的下限是由连接结构的功能决定求是相当高的$用什么方法来控制和监测预紧力的的#该下限值必须保证被连接件在工作过程中始终数值显然是一个值得研究的课题$可靠贴合$轴向预紧力的上限是由螺栓!螺母"和被最常用的方法是扭矩法和扭矩I转角法!简称连接件的强度决定的#该上限值必须保证螺栓及被转角法"$扭矩法是根据扭矩大小和轴向力之间存连接件在预紧和工作过程中不会发生拉长’剪

6、断’在一定关系所制定的一种方法$这种方法在高强度疲劳断裂’脱扣’被连接件压缩’破裂等破坏$螺栓使用初期曾广泛采用#至今在国内外仍是主要螺栓轴向预紧力设计值的高低是产品设计和材拧紧方法之一$但因扭矩系数的变化#使螺栓轴向料工艺水平的综合体现$现已较广泛采用的屈服点力有很大误差#所以美国在K5世纪L5年代末开始控制法和扭矩转角法等拧紧工艺可使螺栓的预紧力用转角法研究螺栓伸长和轴向力的关系#并于非常稳定#达到或接近其屈服强度*而在传统的经7!"5年制定了规范#以后在7!"K年修订规范时#验设计中#用扭矩法拧紧

7、螺栓时#在考虑到扭矩控EL5E!!""制精度#摩擦性能散差#螺栓强度波动等因素时$总之$螺栓的轴向预紧力#拧紧扭矩及扭矩系轴向预紧力的最大值通常只能设计在其屈服强度的数三者之间相互关联$此消彼长%为有效实施轴向"#$以下$实际轴向力往往只有螺栓屈服强度的力控制$必须同时控制扭矩与$值%%#$&"#$$甚至更低%轴向力小而分散$必然导致扭矩控制主要是依据具有相当精度的控扭工具材料浪费$连接结构笨拙而且可靠性差%和合理的工艺方法来保证%就目前状况而言$最终大量研究表明$螺栓的轴向预紧力越大$其抗的扭矩控制精

8、度最高只能达到%$&,$的水平$较松动和抗疲劳性能越好$螺栓拧紧至屈服时效果最为合理的扭矩控制精度是’#$&+#$%好%对发动机连杆螺栓#缸盖螺栓#主轴承螺栓等$值控制主要是控制$值散差$必须从螺纹重要应用场合$应尽可能采用扭矩转角法将螺栓拧质量!精度#材质及表面状况等"#连接结合面的紧至屈服极限$此时$不仅能最大限度地利用材料状况#润滑条件等相关工艺因素加以控制%$值散强度和减小零件尺寸$同时还能使连接的可靠性得差小$一方面可以放宽对扭矩