[发明专利]一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法

说明书

本发明公开了一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，包括以下步骤：测定关键螺栓的塑性拧紧标定曲线及测定关键螺栓的弹性拧紧标定曲线；按规定拧紧工艺拧紧螺栓，通过测量设备按塑性拧紧标定曲线文件测量装配至拧紧点的螺栓实际装配夹紧力F_B；通过测量设备按弹性拧紧标定曲线文件测量装配至拧紧点的螺栓虚拟夹紧力F_B'；螺栓受外载荷影响，夹紧力衰减，拆解螺栓前，按弹性拧紧标定曲线文件测量并通过设备自动换算为螺栓衰减点的虚拟夹紧力F_D，螺栓衰减点的实际夹紧力F_C＝F_D‑(F_B’‑F_B)；计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ＝(F_B‑F_C)/F_B×100％；从而判断螺栓装配是否合格。本发明无需拆解螺栓计算得到螺栓衰减后的真实夹紧力，便于判断螺栓联接系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法。

背景技术

发动机关键螺栓包含气缸盖螺栓、主轴承盖螺栓、连杆螺栓、扭振减振器螺栓及飞轮螺栓。上述五大关键螺栓分别用于发动机中主要系统、机构的紧固联接；其中，气缸盖螺栓用于缸体缸盖及气缸垫的紧固联接，保证燃烧室的密封；主轴承螺栓主要用于主轴承盖-曲轴-缸体之间的紧固联接，支撑及定位曲轴；连杆螺栓主要用于连杆大头-曲柄销-连杆的紧固联接，支撑及定位曲柄销；飞轮螺栓主要用于飞轮-曲轴后端直接的紧固，保证飞轮端扭矩的输出；扭振减振器螺栓主要用于扭振减振器-正时驱动链轮-机油泵驱动链轮-曲轴之间的紧固联接，保证各附件、正时及机油泵等驱动系统正常运行。当上述五大关键螺栓按规定的拧紧工艺打紧螺栓后，因装配环节或发动机长时间运转时螺栓受到交变载荷等原因，螺栓夹紧力存在一定的衰减，当衰减过大时，螺栓会出现松动，螺栓联接系统会失效，导致螺栓断裂，甚至会出现发动机损坏等严重故障。因此，对于螺栓经过发动机运行后的夹紧力测量及评价非常必要。

因螺栓夹紧力的测量需要特制螺栓或专用设备，试验成本较高且周期较长，目前尚未得到广泛应用。当前发动机紧固件的开发过程中，普遍采用螺栓扭矩来评价螺栓联接系统的装配质量，即通过螺栓装配扭矩及拆解扭矩的对比来判断螺栓联接系统的可靠性。但由于被联接件的表面状态不同及摩擦系数散差等因素，导致螺栓与扭矩之间非确定关系，即在螺栓试验后评价时使用扭矩代替夹紧力作为评价指标时存在一定风险。另一方面，当前的夹紧力测量主要应用于螺栓装配夹紧力的测量上。而发动机关键螺栓均为塑性拧紧，当螺栓在发动机长时间运行过程中出现夹紧力衰减、螺栓松弛时，现有夹紧力测量方法并不能用于测量试验衰减后的夹紧力测量，无法对于螺栓联接的可靠性进行准确的定量判断。

CN107607398A公开了一种应力对螺栓连接结构夹紧力衰减影响的测量方法，实现该方法的装置包括：拉伸试验机、T连接件、螺母、电涡流位移传感器、上连接件、螺栓、压力传感器，对应的传感器数据采集系统和计算机、三维表面形貌测量仪、数显力矩扳手、振动台、X射线应力测试仪。通过三维表面形毅测量仪获取接触表面三维形貌，采用振动时效法及X射线应力测试仅获得同种材科、不同水平在力大小的螺栓，结合拉伸试验机和力传感器、位移传感器采集相同预紧力、特定幅值循环交变载荷下的数据。此方法可定量分析两者的关系，为进一步研究应力对螺栓连接结构夹紧力衰减的影响提供了实验基础，操作简单、快捷、测量精确。