汽缸头螺栓拧紧工艺研究

２００＂／年８月郑劲松，等：６缸发动机缸盖螺栓转角拧紧工艺设计与应用１９５（２）ＹＣ６Ｊ缸盖螺栓分布示意图ＢＯＳＣＨ十轴缸盖拧紧机的拧紧方式可由下图说明：期蝴ｐ袖铽瓣打簟机ｗ椭横冉生雠蹦．舟纠拙于托十如嚣ｔ串咖耕呐碓蚌平霉一椭＾■丹勰扯ｊｔ能五…角帆ｊ＃埘’－扭黼‘一拟蒲礴，－位ｊ１３‘删冉挂所辅，·鼍１ｑＥ■坩＊晰鲁一姐螺桂－舯种ｊ∞ｏ蜊一壤鞭膏驾●瞄．节”池ｔ脚·岬曩律玳ｌ哺一舞撇拧鞋．抽。

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然后通过试验改进到合适值。

（４）缸盖螺栓轴向力的检测仪罂为Ｓｔｒｅ，ｓｓＴｃｌＢｏｌｔＭｉｋｏＩＩＩ超声波螺栓应力测试仪．使用ＢｏｌｆｌＶＥｋｅＨＩ前要先设定待涮螺拴的材料参数、有效长度、平均截面积、应力修正系数等，该仪器对于螺栓伸长量的测量，局限于螺拴弹性范围内；对于应力和轴向拉力的测量，超出屈服极限后大量塑性变形时测量结果将不准确；可信的载荷测量范围是６０～１４０ｋＮ．３试验数据分析试验前应对缸盖螺栓进行合理分组。

按照ＢＯＳＣＨ十轴缸盖拧紧机独特的分组拧紧方式和缸盖螺栓本身的结构和尺寸参数，可分为ｌＯ十组：过程：共进行了两轮试验，每一轮四台机．第一轮为得到合适的工艺参数，工艺参数几经修改，每一台机均不相同（见下表２）：第二轮试验时工艺参数已经固定下来，验证其合理性．３．１第一轮试验分析第一轮试验了４台机，各组螺栓的工艺参数和试机后的平均轴向力得到如下图表：襄２第一轮试验工艺参数和平均轴向力．ｐ古．－ｃ宣葛ｊ音摹圈旨竺．鲨釜鲨．薹望茎塑薹．＿一ｒ’叠“，’叠！’叠！竺！一叠一圈２第一轮试验工艺参数和平均轴向力折线分析由上述表２和图２分析可知；（１）由于缸垫螭变减薄，试机后每组的轴向力均不同程度的降低，整体降低了９ｋＮ．（２）工艺参数修改至第四台机，第１、２、４、６、７、８、９、１０分组螺拴试机后的轴向力已基本满足要求，第３、５组螺栓为第一组先拧紧的螺栓，轴向力尚且偏低。

螺栓拧紧技术一、本文的目的螺栓连接的目的是使连接件之间产生适当的压紧力。

压紧力使连接件实现设计的连接。

但压紧力不容易直接检测到，在实际使用中，通常通过扭矩的控制与测量来实现。

螺栓连接要正确使用，首先需要设计者计算压紧力、计算强度、选择尺寸以及使用多大的力矩来拧紧。

这些只是工作的初步完成。

还需要在车间里使用适当的工具将螺栓拧紧到一定的程度，来产生所需的压紧力。

而如何选择适当的工具和拧紧方法，这就是本文的目的。

二、拧紧控制原理电机电缆切断信号合格/不合格指示灯电机控制减速齿轮传感器电缆系统传感器扭矩/角度信号输出轴三、拧紧过程的一些基本概念3.1拧紧过程当螺纹连接被拧紧时，由于螺纹的几何形变，使螺栓受拉，被连接件受压。

如下图所示（压紧力与螺栓角位移之间的关系）。

螺栓（或螺母）到达配合面后，拧紧过程真正开始。

初始阶段，由于螺牙的误差及微观表面不平，曲线不呈线性。

这段非曲线之后，压紧力的上升与转角一般呈线性状态，一直到达到材料的屈服极限为止。

然后螺栓开始塑性变形，压紧力增加很少。

如继续拧紧，螺栓被拉长变细，最终断裂。

3.2 硬性连接与软性连接螺纹连接可以为硬性连接与软性连接，或者介于二者之间。

硬性连接一般指材料刚性大、螺栓短的连接。

如发动机上飞轮与曲轴的连接。

软性连接通常在连接刚性小、连接件之间有橡胶、弹垫等。

软性连接有一定的柔性。

对硬性连接，螺母到达配合面后，只需很小的转动角度就可达到预定的力矩，并获得压紧力；而软性连接则相反，需要转动大的角度。

3.3 力矩的分配拧紧力矩需要产生压紧力，同时克服螺栓头与连接件接触面上的摩擦力以及螺纹牙间的摩擦力。

10%转化为压紧力50% 40%螺栓头与连接件螺纹牙间的摩擦力接触面上的摩擦力它们之间的关系如下：T=F(0.161p+0.583d2*U1+0.5D k* U2)T --- 力矩F --- 压紧力P --- 螺距d2 --- 螺钉或螺母的中经U1--- 螺牙间接触面的摩擦系数U2 --- 螺栓头或螺母与被连接件接触面的摩擦系数D k --- 螺栓头或螺母与被连接件接触面的直径3.4 螺栓中的应力如果可以提高螺栓中的应力，那么螺栓的数量就可以减少或尺寸可以减少。

汽轮机汽缸螺栓紧固浅议摘要：介绍了汽轮机螺栓紧固的要求、螺栓紧固的顺序，对比了热紧螺栓加热技术中电阻加热和感应加热的优劣，提出了操作过程的注意要点。

关键词：螺栓加热气缸中分面汽轮机1.概述汽轮机汽缸中分面的螺栓要求很高的预紧力，一般可通过下述方法达到。

1)冷态拧紧是在冷态时，对螺栓施加相当大的机械力。

目前，一般采用液压拧紧。

2)热态拧紧，就是加热螺栓，松解汽缸法兰螺栓时对螺栓进行加热，螺栓伸长至螺母与法兰面分离、消除预紧力后旋松螺母；拧紧螺栓时对螺栓进行加热，螺栓伸长后将螺母旋拧到预定位置，冷却后获得足够的预紧力。

1.螺栓紧固要求对于汽轮机螺栓直径不小于M52的螺栓，采用冷紧的方法不能达到设计要求的扭矩，一般采用热紧方法，热紧螺栓在热紧前必须先进行冷紧。

1) 螺栓紧固后需保证汽轮机在运行周期内结合面的严密性，中分面不能出现漏汽缺陷。

2) 紧固顺序、紧固方法及紧固力矩应符合制造厂技术文件的规定。

3) 螺栓紧固前需涂抹防咬合剂，防止螺栓咬死。

4) 螺栓预紧力应尽量均匀，防止出现部分螺栓预紧力过大导致的螺栓损坏或汽缸变形。

螺栓冷紧目的是消除由汽缸自重引起的结合面间隙，并将结合面上的汽缸密封脂挤压至一定厚度，给螺栓热紧准确的基准。

运行时间少于5年的汽缸结合面间隙一般都是由汽缸自重产生的自然垂弧引起的，而运行时间较长的汽轮机汽缸存在一定的永久变形，冷紧螺栓时还要考虑汽缸变形引起的结合面间隙，冷紧力矩要相应加大。

在汽缸变形不大的情况下，可用加大冷紧力矩的方法，冷紧可采用呆扳手、电动、气动或油压扳手冷紧。

1.螺栓紧固的顺序螺栓冷紧的顺序应该是从汽缸中间位置开始向前面后端部同时依次紧固，而且左右两侧必须同时进行，螺栓紧固顺序如图1所示。

图 1 汽轮机汽缸螺栓紧固示意图一般情况下，汽缸中间位置也就是汽缸结合面间隙和变形最大的位置，如果变形不在中间部位，则应先紧固汽缸间隙和变形最大部位的螺栓，然后从汽缸中间位置按顺序进行紧固。

李文武, 男, 1967年10月出生, 1991年毕业于河北煤炭建筑工程学院, 工程师, 030053, 山西省太原市收稿日期:2004-02-27p 应用技术汽车发动机连杆螺栓拧紧力矩和装配工艺分析李文武(山西焦煤集团公司机电总厂摘要:文章分析了发动机工作时连杆螺栓所承受的工作载荷和影响拧紧力矩的因素, 提出了连杆螺栓的装配工艺要求。

关键词:发动机; 连杆螺栓; 力矩; 装配工艺中图分类号:TR414. 4+4 文献标识码:A 文章编号:1004-6429(2004 04-84-02在汽车总成及零部件的联接中, 螺栓联接以其构造简单,维修拆装方便, 工作安全可靠, 联接强度、刚度和自锁性能好等优点得到广泛应用, 而各个总成和各部零配件的组装联接对螺栓的要求也各有不同。

因此, 各个汽车生产厂家根据其零部件的设计要求, 都严格规定了各总成部件中主要螺栓联接件中拧紧力矩的大小、拧紧方法以及螺栓材料、硬度等方面的技术要求, 并在汽车维修使用技术说明书中作了明确的规定和说明。

其中连杆螺栓作为发动机总成中的关键联接零件和其特殊的工作环境, 在材质和装配工艺上要求格外严格。

根据我们的实践经验, 凡按照厂家技术规定要求, 在螺栓的拧紧力矩、拧紧方法等方面严格操作, 就能减少失误, 保证质量。

否则, 凭借维修工个人经验及传统方法, 不按工艺要求紧固螺栓, 不是拧得过紧, 就是拧得太松, 或者是不按要求方法紧固、锁紧, 都将给发动机的修理带来严重的事故隐患, 轻则造成螺栓松动、断裂、瓦盖松脱, 发动机异响, 工作不正常; 重则造成连杆扭曲, 断轴杵缸, 甚至发动机报废的严重事故。

1 连杆螺栓的受力情况分析发动机连杆组的功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动, 并把作用在活塞上气体的作用力传递给曲轴, 以输出功率。

连杆组在工作时作平面运动, 承受了大小和方向均按周期性变化的气体作用力和惯性力的作用, 并作往复和摆动的复合运动。

工业汽轮机汽缸螺栓的紧固1 概述工业汽轮汽缸剖分面螺栓(以下称汽缸螺栓)紧固后，应使汽缸剖分面上有足够的接触压力，以防止高温高压的蒸汽从汽缸剖分面漏出。

紧固汽缸螺栓时，应按制造厂技术文件的紧固顺序进行，避免汽缸因螺栓紧固力矩不均，而造成汽缸或螺栓变形，造成运行中的热态下螺栓出现断裂现象。

汽缸水平剖分面之间的间隙主要是由于下汽缸自重产生垂弧而造成的。

汽缸螺栓的紧固顺序对汽缸水平剖分面的变形有影响，应当从汽缸中部最大垂弧处开始，即间隙最大处开始，然后在剖分面左右两侧对称地，分别向汽缸前端和向后端进行紧固，如图1所示。

用这样顺序紧固汽缸螺栓，可将垂弧间隙赶向汽缸两端而消除，不至于造成最大垂弧处的螺栓损坏。

汽缸螺栓紧固前，螺纹部位应涂防咬合剂，螺栓的紧固力矩应符合制造厂技术文件的规定对所有螺栓每一遍的紧固程度应相等。

2 汽缸螺栓的紧固对汽缸螺栓的紧固要求是：(1)必须保证汽缸在连续运行的周期内结合面的严密性：(2)紧固J1顷序和紧固方法及紧固力矩应符合制造厂技术文件的规定。

汽缸水平剖分面螺栓的松紧是以容易消除汽缸剖分面间隙为原则的，松螺栓时应以防止消除汽缸剖分间隙所引起的变形力量集中到最后拆卸的一个螺栓上为原则，以免将最后一个螺栓拉变形或拉断。

汽缸螺栓的紧固应按图1紧固顺序紧固。

其紧固方法分为冷紧和热紧两种。

2．1 冷紧工业汽轮机的中、低压汽缸，汽缸螺栓多采用冷紧。

冷紧可采用呆扳手，电动或气动扳手及油压冷紧。

汽缸螺栓冷紧应力大部分用于消除下汽缸自然垂弧：冷紧汽缸螺栓的目的(a)中、低压汽缸水平剖分面螺栓紧固顺序示意图(b)高压汽缸螺栓紧固顺序示意图图1工业汽轮机汽缸螺栓紧固示意图主要是消除下汽缸自重引起的汽缸剖分面间隙。

对冷紧汽缸螺栓的要求如下：(1)冷紧一般用于螺栓直径小于M52的螺栓，冷紧力矩一般为80—1 20kgf．m，一般可达到螺栓设计的初紧力。

(2)汽缸螺栓冷紧时，应先用50％一60％的规定力矩对汽缸螺栓左右对称进行预紧，然后再用100％的规定力矩进行紧固。

螺栓拧紧技术是指在机械装配中，通过使用扭矩工具或者角度工具将螺栓拧紧到预定的力矩或角度值，以达到紧固连接的目的。

螺栓拧紧技术的重要性在于保证机械装配的可靠性和安全性，同时也能够提高工作效率和降低成本。

常用的螺栓拧紧技术包括手动拧紧、气动拧紧、液压拧紧等。

具体特点：手动拧紧：使用扳手或扭力扳手手动拧紧螺栓，适用于一些拧紧力矩较小的情况。

扭矩控制拧紧：使用扭矩扳手或电动扭矩扳手等工具，按照预定的扭矩值拧紧螺栓。

角度控制拧紧：使用角度扳手或电动角度扳手等工具，按照预定的角度值拧紧螺栓。

液压拧紧：使用液压扳手等工具，通过液压力将螺栓拧紧到预定的力矩或角度值。

气动拧紧：使用气动扳手等工具，通过气动力将螺栓拧紧到预定的力矩或角度值。

需要根据具体的情况选择合适的拧紧方法，以确保螺栓的紧固连接符合要求。

压缩机气缸螺栓拧紧过程有限元仿真摘要：通过运用有限元仿真技术对旋转式压缩机泵体螺栓装配变形进行模拟，结合试验的对比验证，确立了正确、可靠、有效的有限元仿真分析方法，从结构仿真分析、理论知识、试验三方面检讨了螺栓装配对泵体变形的影响，从而展现非线性有限元仿真技术在实际工程问题上的具体应用。

关键词：旋转式压缩机泵体螺栓装配非线性有限元1 前言旋转式压缩机由活塞、气缸、叶片及其背部的弹簧、偏心曲轴和上、下缸盖等主要零件组成。

气缸内孔和活塞均呈圆形，气缸上开有吸、排气口。

排气口上装有排气阀，气缸内装有偏心曲轴，其旋转中心与气缸内孔的圆心重合，活塞安装在曲轴偏心部上，使得活塞外表面与气缸内表面相切，于是气缸内表面与活塞外表面之间形成一个月牙形空间，它的两端被上、下缸盖封着，构成了压缩机的工作腔。

在气缸的吸、排气口之间开一个径向槽，槽内装有能来回滑动的叶片，叶片背部装有弹簧，靠弹簧力将叶片紧紧压在活塞外表面上，将月牙形空间分成两部分：与吸气口相通的部分称为吸气腔；在排气口一侧的部分称为压缩腔。

当偏心曲轴由电机驱动绕气缸中心连续旋转时，吸气腔、压缩腔的容积周期变化，于是实现了吸气、压缩、排气及余隙膨胀等工作过程。

基本结构见图1（a）。

图1：旋转式压缩机基本结构和气缸模型示意图气缸是压缩机的骨架，其上安装着压缩机的主要零部件。

它支承着偏心曲轴转动机构，保证运动件之间的准确相互位置；支承着上、下缸盖等固定件，形成密封的高、低压气腔和气流通道，组织工质的合理流动；承受着大小、方向不断变化的气体力、惯性力及其力矩的作用，为了完成上述功能，气缸的设计必须合理，既要保证具有足够的强度和刚度，又要尽可能减小其质量和整机尺寸。

气缸上加工有吸气孔、排气斜切口、叶片槽、弹簧安装孔，以及固定上、下缸盖的螺纹孔。

其模型示意图见图1（b）。

气缸的变形会影响压缩机的性能，严重时会导致压缩机堵转。

本文通过运用有限元仿真技术对旋转式压缩机泵体螺栓装配变形进行模拟，以及试验的对比验证，确立了正确、可靠、有效的有限元仿真分析方法，从结构仿真分析、理论知识、试验三方面检讨了螺栓装配对泵体变形的影响，从而展现非线性有限元仿真技术在实际工程问题上的具体应用。

柴油机缸盖螺栓上紧工艺对缸孔变形的影响郑胜敏发动机气缸套在进行加工及装配之后，都会形成一定程度的变形，引起密封不良(漏气、窜机油)、动力下降等不良的后果。

从发动机研发阶段直至生产制造过程，都需稳定控制气缸盖装配前后的气缸套静载受力变形量，这对发动机的整机性能的稳定发挥及提升，具有极其重要的作用。

为研究柴油机在装配过程中，冷态下的气缸套静载受力变形并提出改进办法，本文引用德国某权威机构的标准进行测量分析。

1 试验测量设备气缸孔的试验测量，主要是采用V—INCOMETER测量系统进行气缸孔的轮廓测量、圆柱度测量、圆度测量、直线度测量等。

该测量系统由测量臂组成，测量臂可以固定在气缸套内，也可以从曲轴箱侧插入到气缸内装夹固定。

通过INCOMETER系统，控制测量臂起动旋转和轴向运动，并控制其头部的测量传感器进行测量，因此具有很高的精度，系统的再现性小于2μm。

测试系统通过快速傅立叶分析评价谐波阶次，可以通过几种不同的方式，显示测量结果的评价。

下面的公式表示直径相关的阶次谐波U maxi的数学定义：式中：Ai、Bi——傅立叶系数；i——阶数。

根据公式，低阶的变形表示全部变形，高阶的表示局部的缸孔变形。

因此，变形阶次越高，活塞环随气缸套轮廓扭曲越不明显。

2 影响气缸套变形的因素为研究气缸套变形机理，首先对影响气缸套变形的因素进行分析。

在安装过程中，气缸套主要受气缸盖压紧轴向力作用，以及机体对气缸套的支撑和约束作用。

气缸套及其相关零件的装配关系如图1所示。

气缸套在装配预紧力作用下的变形，不仅与气缸套自身的刚度有关，同时也受与其相关零件的刚度、配合间隙等的影响。

在进行气缸套变形分析时，主要考虑如下的影响因素：（1）机体预紧螺栓的预紧力及其上紧工艺；（2）机体水套支撑部（上凸缘）的结构及其刚度；（3）气缸盖螺栓孔的结构及位置布置；（4）气缸套的结构和刚度。

图1 气缸套装配示意图通过分析引起气缸套变形的因素，本文通过采用玉柴M系列柴油机进行装配测量，并与德国某权威机构的标准数据进行比较，对缸孔变形进行分析并提出改进办法。

发动机螺栓拧紧工艺及力矩检验【摘要】：本文主要介绍了发动机螺栓拧紧工艺中的基本知识，拧紧方法,同时举例说明XG4G22D4发动机缸盖螺栓TA拧紧法的计算，最后简要介绍螺栓拧紧的检测方法。

文章对汽车装配生产中的螺栓拧紧有积极意义。

【关键词】：发动机螺栓拧紧 TA法拧紧法0.引言汽车发动机是由众多零部件通过焊接、铆接、粘接或螺纹联接方式装配而成的机器，其中螺纹联接在生产中所占比重最大。

一台发动机大约有300～500个螺栓（钉）组成，30%的螺栓又处于重要地位。

往往螺栓本身所具有的价值并不大，但其所联接的产品确是十分关键。

随着高速发动机不断出现，螺栓的可靠连接则越显重要。

随着近年来汽车工业的迅速发展，人们对生产效率，产品质量的要求越来越高，对螺栓拧紧工艺也更加重视。

本文将对发动机拧紧方法作以分析。

1.有关拧紧的基本知识：1.1.拧紧过程：螺栓拧紧初始，螺栓未与工件贴合时用很小的力矩（徒手）就能转动螺栓，此时螺栓对工件没有压紧力，如图1中oa 段。

当继续转动螺栓时达到配合面时，开始产生压紧力，真正拧紧已经开始（曲线上a点后），压紧力随螺栓转角的增加而增加。

由图中可以看出拧紧初始阶段（ab段）曲线是非线性的曲线，呈现波动状态，这是由于螺牙的制造误差以及各个接触面的微观不平度误差引起的。

在这段非线性过程之后，，b 点之后的曲线呈线性状态，一直到材料的屈服极限为止（c点），此段压紧力与转角成一定比例增加。

从c点到d点过程压紧力不再增加。

在d点以后再次缓慢增加，直到材料的极限强度e点，此时的压紧力达到最大值。

从此点再转动螺栓，则螺栓出现径缩现象，直到断裂。

1.2.力矩与压紧力的关系：把螺栓拧紧的过程就是通过在螺栓上施加力矩T来产生压紧力F的过程。

就传统计算公式而言，其关系如下：T=k ²F ………………………………… ①k 为扭矩系数，其计算公式为：k=21〔d 2²tg(β+ρ`)+32c μ（202303d d d d w w --）〕…………..②β—螺旋升角，其计算公式为： β=arctg2d npπ…………………………………………²².③ ρ＇—螺纹当量磨擦角，其公式为： ρ＇=arctg2cos αsu ……………………………………………. ④ 普通螺纹 ρ＇= arctg1.155 u S梯形螺纹 ρ＇= arctg1.035 u S 矩形螺纹 ρ＇= arctgu Su S ——螺纹副的静摩擦系数，当材料为钢和铸铁时u s =0.1～0.15 d 2—螺纹中径u C ——螺母与被联接件支承孔面间的静摩擦系数 d w —被联接件螺纹光孔直径d 0——六角螺母对边宽度或垫片外径 p —螺距但计算时对于普通螺纹（牙型角α=60°）而言，通常用以下面系数k 的经验公式，其计算结果与公式②是一致的:k=0.161p+0.585 d 2*μS +0.5* μC D k …²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² ⑤ D k ——螺栓头或螺母与被联接件接触面的平均直径总之，无论采用哪种公式来计算系数k 值，最终的k 值都需要用实验来修正之，从而找出一个适合的值。