[发明专利]一种螺栓转角法拧紧工艺的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及螺栓拧紧工艺技术领域，尤其涉及一种螺栓转角法拧紧工艺的计算方法。

背景技术

缸盖螺栓是发动机主要的高强度螺栓之一，发挥着连接并紧固缸体、缸盖的作用，如果缸盖螺栓紧固性能不足，会导致发动机漏气漏水而停止工作。

缸盖螺栓通常采用转角法拧紧，转角法控制的是螺栓头部和螺纹间的相对角度，不受各部分摩擦系数的影响，可以把轴向力散差控制的较小。现有转角法拧紧工艺的设计没有计算，需要凭经验推测初始力矩和旋转角度，然后进行螺栓试验验证，试验反复性大，试验周期长，费用大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，方便快速计算确定螺栓的打紧力矩和旋转角度，为试验验证提供依据，避免反复试验，拧紧效果可靠。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，包括初始拧紧力矩计算和旋转角度计算，

所述初始力矩计算的公式为：

T＝0.2×F_s×D，

其中，F_s指初始力矩下的预紧力，D为螺纹名义直径；

F_s＝Z×S_0.2×A_s，其中，Z为预紧系数，S_0.2为螺栓屈服强度，A_s指螺栓公称应力横截面积，且

其中，d₂为螺纹中径，d₃为螺纹小径；

所述旋转角度计算的公式为：

其中，C为衡量紧固件塑性或弹性变形的常量，P为螺栓的螺距，

f_b指螺栓的弹性伸长量，且其中E为螺栓弹性模量，L_n为螺栓光杆部分长度，A_n为螺栓光杆部分的截面积，L_s为螺栓有螺纹部分的长度，A_s为螺栓公称应力截面积；

F_0.2指螺栓拧紧后的最大预紧力，且F_0.2＝K×S_0.2×A_s，其中K为常量；

F_A指初始拧紧力矩下的预紧力，且F_A＝75％F_s。

上述螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，常量C的取值范围为大于等于1.5且小于等于3。

上述螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，常量Z的取值为Z＝0.2。

上述螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，常量K的取值为K＝0.9。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种螺栓转角法拧紧工艺中初始拧紧力矩和旋转角度的计算方法，可针对特定螺栓，准确、快捷地设定拧紧工艺，提高螺栓拧紧效率，保证螺栓拧紧的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中：

图1为使用本发明提供的螺栓转角法拧紧工艺的计算方法的螺栓拧紧步骤；

图2为螺栓拉伸量与轴向力关系曲线图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。

本发明实施例提供了一种螺栓转角法拧紧工艺的计算方法，包括初始拧紧力矩计算和旋转角度计算，其中，

首先计算初始力矩，所述初始力矩计算的公式为：

T＝0.2×F_s×D，

其中，F_s指初始力矩下的预紧力，D为螺纹名义直径；

F_s＝Z×S_0.2×A_s，其中，Z为预紧系数，一般取值为0.2，S_0.2为螺栓屈服强度，A_s指螺栓公称应力横截面积，且

其中，d₂为螺纹中径，d₃为螺纹小径；

然后计算旋转角度，所述旋转角度计算的公式为：

其中，C为衡量紧固件塑性或弹性变形的常量，其取值范围为大于等于1.5且小于等于3，螺栓的刚性越强，C值越大，但是C不能大于3；若螺栓的刚性较弱，则C值较小，但是C不能小于1.5；