CN101396791A - 螺栓紧固方法及螺栓紧固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺栓紧固方法及螺栓紧固装置，通过初期紧固工序中的螺栓的紧固，使被紧固部件(螺栓支承面)发生塑性变形，提高被紧固部件的弹性极限(耐塑性变形极限)(弹性区的扩大)，即便在最终紧固工序之后有热应力负载作用，也能够抑制被紧固部件的塑性变形。由此，在热应力卸荷时可抑制螺栓的紧固轴向力的下降。

Description

螺栓紧固方法及螺栓紧固装置

技术领域

本发明涉及螺栓紧固方法及螺栓紧固装置。

背景技术

有关螺栓紧固方法，例如日本专利公开公报特开平10-299740号中提出了一种将螺栓暂且紧固至其塑性区之后，再将该塑性区的螺栓松弛指定角度以上的螺栓紧固方法。采用该方法，即便外力(热状态时的热应力)作用于螺栓，也能够防止螺栓发生塑性伸展，即便作用于螺栓的外力消除，返回到初始状态(冷状态时的收缩)，螺栓的紧固轴向力(作用于轴方向的拉力)也不会下降。

另外，作为螺栓紧固方法，已知有塑性区角度法。该塑性区角度法是将螺栓紧固至设定扭矩之后，再将其紧固至设定紧固角度从而进入塑性区的方法，采用该方法，虽然在紧固至设定扭矩的过程中紧固轴向力会有波动，但通过在塑性区的紧固，紧固轴向力最终达到一定。然而，在利用塑性区角度法进行紧固的情况下，当作用有热应力等外力时，螺栓会发生塑性伸展，此时即便外力消除，螺栓也不会返回初始状态，因此该外力消除时，螺栓的紧固轴向力下降。

作为特别针对上述问题的对策，可考虑进行基于弹性区扭矩法、弹性区角度法的弹性区紧固。这是因为，如果进行这种弹性区紧固，则螺栓随着外力的作用、消除而膨胀、收缩而不会发生塑性变形，由此，在外力消除时，螺栓的紧固轴向力也不会下降。

但是，在螺栓紧固时，除了螺栓之外还存在被紧固部件，该被紧固部件中通常有硬度低于螺栓的部件，即便被紧固部件也在弹性区内使用，由于热应力等外力的作用，被紧固部件也有可能发生塑性变形。因此，当被紧固部件发生塑性变形时，即便外力消除，被紧固部件的收缩也被抑制，导致螺栓的紧固轴向力下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服了上述问题的螺栓紧固方法及螺栓紧固装置。

本发明的另一目的在于提供一种能够防止因紧固部件的塑性变形引起的螺栓的紧固轴向力下降的螺栓紧固方法及螺栓紧固装置。

本发明的螺栓紧固方法，是利用螺栓紧固被紧固部件的螺栓紧固方法，其特征在于，包括：初期紧固工序，通过上述螺栓的弹性区内的紧固，使上述被紧固部件发生塑性变形；以及最终紧固工序，在上述初期紧固工序之后，相对于该初期紧固工序时松弛上述螺栓，在使该螺栓及上述被紧固部件处于弹性区的状态下，形成由该螺栓紧固该被紧固部件的状态。

采用本发明，通过在初期紧固工序中的螺栓的紧固，使被紧固部件(螺栓支承面)发生塑性变形，便能够提高被紧固部件的弹性极限(耐塑性变形极限)(弹性区的扩大)，在最终紧固工序之后即便有外力作用(例如热应力负载)，也能够抑制被紧固部件的塑性变形。因此，即便外力消除(例如热应力卸荷)，也能够抑制基于紧固部件的塑性变形引起的螺栓的紧固轴向力的下降。当然，此时，对于螺栓，由于进行的是在其弹性区的紧固，并且其硬度高于被紧固部件，因而其不会在外力作用下发生塑性变形。因此，不会因螺栓的塑性变形而导致螺栓的紧固轴向力下降。

上述发明中，也可在初期紧固工序之后，通过松弛上述螺栓，直接过渡到上述最终紧固工序的状态。由此，能够迅速地获得与上述同样的作用效果。

此外，上述发明中，也可在初期紧固工序与最终紧固工序之间，插入松弛上述螺栓以使该螺栓的紧固轴向力为零的螺栓松弛工序，并且，最终紧固工序设定为，在形成由上述螺栓在其弹性区内紧固被紧固部件的状态之际，在上述螺栓松弛工序之后，以小于上述初期紧固工序时的螺栓紧固角度紧固上述螺栓。由此，不仅能够获得与上述同样的作用效果，而且还能够明确在最终紧固工序中用于紧固于最终紧固状态的基准(紧固轴向力是零)，防止最终紧固工序中的最终紧固状态出现参差。

此外，上述发明中，上述被紧固部件为安装于安装主体的轴承盖，并且，在最终紧固工序中形成由螺栓将上述轴承盖紧固于安装主体的状态，而且，在所述最终紧固工序后，依次执行，在轴承盖与安装主体之间加工出轴孔的加工工序，和在该加工工序之后，暂且解除上述螺栓的紧固状态，并形成在轴孔内安装有具有压紧量高度(crush height)的一对对开轴瓦的状态，然后通过螺栓的紧固将轴承盖安装于安装主体上的组装工序，在该组装工序中，进行上述螺栓的紧固之际，在该螺栓的弹性区内，以上述加工工序阶段的螺栓紧固角度加上压下压紧量高度所需的紧固角度所得到的螺栓紧固角度进行紧固。由此，不仅能够获得与上述同样的作用效果，而且还能够防止轴瓦间隙的扩大。

此外，上述发明中，螺栓的硬度高于被紧固部件的硬度。由此，能够抑制被紧固部件的塑性变形，抑制螺栓的紧固轴向力的下降，并且能够确保轴孔的圆度。

此外，上述发明中，被紧固部件的热膨胀率大于螺栓的热膨胀率。由此，在最终紧固工序之后，虽然处于作为外力的热应力容易施加于被紧固部件的状况，但是通过提高被紧固部件的弹性极限(耐塑性变形极限)(弹性区的扩大)，能够防止在承受热应力时(热膨胀时)被紧固部件发生塑性变形。因此，之后即便热应力卸荷，也能够防止螺栓的紧固轴向力因塑性变形而下降，可实现螺栓的紧固轴向力的稳定化。

另外，本发明的螺栓紧固装置，是利用螺栓紧固被紧固部件的螺栓紧固装置，其特征在于，包括：

螺栓紧固调整机构，调整上述螺栓的紧固；以及

紧固量控制机构，控制上述螺栓紧固调整机构，在初期时，通过上述螺栓的弹性区内的紧固，使上述被紧固部件发生塑性变形，之后松弛该螺栓，在使该螺栓及该被紧固部件处于弹性区的状态下，形成由该螺栓紧固上述被紧固部件的最终紧固状态。

上述紧固量控制机构亦可设定为，在上述被紧固部件的塑性变形之后，通过松弛上述螺栓使紧固状态直接过渡到上述最终紧固状态。

另外，上述紧固量控制机构亦可设定为，在松弛上述螺栓时使该螺栓的紧固轴向力为零，并且在形成由该螺栓紧固上述被紧固部件的最终紧固状态时，以小于使上述被紧固部件发生塑性变形时的螺栓紧固角度紧固该螺栓。

根据上述技术方案，可提供一种使用上述螺栓紧固方法的螺栓紧固装置。

附图说明

图1是说明因外力发生塑性变形后，外力消除时螺栓紧固轴向力下降的过程的说明图。

图2是说明实施方式所涉及的螺栓紧固方法的说明图。

图3是表示由实施方式所涉及的螺栓紧固方法得到的扭矩特性的图。

图4是表示在安装有对开轴瓦的状态下，将安装主体和轴承盖紧固后的状态的图。

图5是表示紧固前的对开轴瓦的设置状态的图。

图6是说明具体例中的被紧固部件的塑性变形工序的说明图。

图7是说明具体例中的正式紧固工序的说明图。

图8是说明具体例中的影响角度的补充紧固工序的说明图。

图9是表示轴瓦压紧量和轴瓦间隙之间的关系的图。

图10是表示用于进行图9的实验的螺栓紧固条件的图表。

图11是表示影响角度量(为了抑制轴瓦间隙扩大量而所需的补充紧固角度)的推导方法的说明图。

图12是表示继图11之后的推导过程的说明图。

图13是更具体地说明图11、图12中的影响角度量的推导方法的流程图。

图14是表示影响角度量的另一推导方法的说明图。

图15是表示继图14之后的推导过程的说明图。

图16是表示影响角度量的又一推导方法的说明图。

图17是表示对作为被紧固部件的轴承盖有无实施塑性变形工序所得到的轴承内径的稳定性的结果的图。

图18是表示用于进行图17的实验的紧固条件的图表。

图19是说明补充紧固影响角度量θx时的间隙的说明图。

图20是表示图19的紧固条件的图表。

图21是表示使用实施方式所涉及的螺栓紧固方法的螺栓紧固装置的说明图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的优选实施方式。

(1)实施方式所涉及的螺栓紧固方法是使用快动螺母扳手(nut runner)等螺栓转动机构紧固螺栓，并通过该螺栓的紧固来紧固被紧固部件的方法。具体而言，例如用于通过螺栓紧固作为引擎轴承部件的轴承盖(被紧固部件)和由缸体构成的安装主体等情况的情形。

(2)关于实施方式所涉及的螺栓紧固方法，在初期紧固工序中通过螺栓的弹性区内的紧固使被紧固部件发生塑性变形，在该初期紧固工序之后相对于该初期紧固工序时松弛螺栓，在最终紧固工序中，在使该螺栓及上述被紧固部件处于弹性区的状态下，形成由该螺栓紧固该被紧固部件的状态。

(i)之所以在初期紧固工序中使被紧固部件发生塑性变形、之后松弛螺栓，是为了提高被紧固部件的弹性极限(耐塑性变形极限)，扩大被紧固部件的弹性区。

(ii)之所以松弛螺栓并在最终紧固工序中在使被紧固部件处于弹性区的状态下形成由螺栓紧固该被紧固部件的状态，既是为了确保被紧固部件的安装，又是在包含扩大的弹性区的弹性区内，使被紧固部件切实地随着外力的作用、消除而膨胀、收缩，不发生塑性变形。由此，抑制因塑性变形而导致的紧固轴向力的下降。

(iii)之所以在初期紧固工序中使被紧固部件发生塑性变形时、以及在最终紧固工序中形成紧固被紧固部件的状态时都在弹性区内进行螺栓的紧固，是为了使螺栓相对于热应力等外力的作用、消除而膨胀、收缩，而不发生塑性变形。

(iv)更具体地进行说明。即便螺栓及被紧固部件处于弹性区，但就一般状况而言，在硬度方面，被紧固部件低于螺栓，在热膨胀率方面，被紧固部件高于螺栓，在这种状况中，如作用有热应力等外力，即便最初处于弹性区，被紧固部件也存在其螺栓支承面上容易产生塑性变形的倾向。在图1中，从P1向P2的移动表示处于弹性区的被紧固部件(P1点)在螺栓支承面上因热应力等外力产生支承面塑性变形而移动到塑性区内的P2点的情形。之后，当外力消除(例如热应力卸荷)后，被紧固部件由于发生塑性变形，因此无法返回到初始状态，导致螺栓的紧固轴向力下降。在图1中，从P2点向P3点的移动，表示发生了塑性变形的被紧固部件(P2点)因外力消除而在与最初的弹性线L1(达到扭矩特性线的弹性极限前的区域)上的弹性区不同的弹性线(塑性变形后的弹性线)L2上的弹性区内弹性收缩并移动到稳定的位置(P3)的情形。P3点作为以P2点为起点的弹性线L2与直线m之间的交点而被求出，但是，直线m的斜率取决于被紧固部件的刚性，从弹性线L1上的P1点(与要求紧固轴向力的交点)引出该直线m，由此作为与该要求紧固轴向力对应的点求出P3。从该P3点的位置亦可明确得知，因外力而发生塑性变形的被紧固部件(P2点)在外力消除而弹性收缩的情况下(P3点)，其紧固轴向力低于初期的P1点的紧固轴向力。

对此，在实施方式所涉及的螺栓紧固方法中，首先，为了在螺栓支承面(被紧固部件)上产生支承面塑性变形(塑性变形)，如图2所示，作为初次紧固，从落位点P0(根据扭矩特性线的扭矩梯度计算出)开始紧固螺栓初次紧固角度θ1的程度，使之经扭矩特性线上的弹性区到达Pθ1点(塑性变形区)，之后松弛螺栓，返回弹性区的Pθd。由此，螺栓支承面的状态以后变为对应于外力在塑性变形后的弹性线L2上移动(膨胀、收缩)的情形，通过与最初的弹性线L1的比较亦可明确得知，该塑性变形后的弹性线L2的弹性区相对于该最初的弹性线L1的弹性区有所扩大，耐塑性变形极限(弹性极限)提高。此时，Pθd点呈在螺栓支承面上确保了指定的紧固轴向力的状态(安装状态)，但是在从Pθ1点移动到Pθd点时，从迅速性的角度出发，亦可从Pθ1点的紧固角度直接返回Pθd点的紧固角度，从正确性、准确性的角度出发，亦可暂且松弛螺栓直到紧固轴向力变为0(落位点P0’)，之后重新紧固螺栓，以到达塑性变形后的弹性线L2上的Pθd点。

图3是将塑性变形后的弹性线L2的落位点P0’位移到塑性变形前的最初的扭矩特性线的落位点P0来表示塑性变形后的扭矩特性线(图3中的实线)的图。从该图3亦也可明确得知，螺栓支承面(被紧固部件)的耐塑性变形极限被提高，即便作用有热应力等外力负载而从P1点移动到P2’点，该移动点实质上也是经扩展后的弹性区。因此，在该外力消除时，沿着塑性变形后的扭矩特性线(图3中的实线)弹性收缩，随着弹性收缩从P2’点移动来的P3’点到达与初期的P1点实质上相同的位置。其结果，P3’点、P1点的螺栓的紧固轴向力相同，螺栓的紧固轴向力不会因热应力等外力而下降。

(3)实施方式所涉及的螺栓紧固方法中，对于螺栓、被紧固部件，采用螺栓的硬度高于被紧固部件的硬度的设置。其原因在于，即便处于容易发生被紧固部件的塑性变形、难以防止螺栓的紧固轴向力的下降、及难以确保轴孔的圆度的状况下，也能够通过采用上述设置抑制被紧固部件的塑性变形，抑制螺栓的紧固轴向力的下降，并且确保轴孔的圆度。此时，作为螺栓使用钢制螺栓等，作为被紧固部件使用轻合金或轻轴瓦材制的部件，更具体而言，使用以Al、Mg等作为材料的部件。

(4)实施方式所涉及的螺栓紧固方法中，对于被紧固部件、螺栓，采用被紧固部件的热膨胀率大于螺栓的热膨胀率的设置。其原因在于，在最终紧固工序之后，处于作为外力的热应力容易施加于被紧固部件的状况，但是通过提高被紧固部件的弹性极限(耐塑性变形极限)(弹性区的扩大)，能够防止在承受热应力时(热膨胀时)被紧固部件发生塑性变形。因此，之后即便热应力卸荷，也能够防止螺栓的紧固轴向力因塑性变形而下降，可实现螺栓的紧固轴向力的稳定化。

接着，说明将上述实施方式所涉及的螺栓紧固方法应用于利用螺栓25紧固由引擎的缸体构成的安装主体20与轴承盖21(被紧固部件)的情况的具体例。

首先，根据图4说明安装主体20、轴承盖21等的一般性结构、关系。安装主体20及轴承盖21是成对地构成曲轴24的轴承的部件。在安装主体20与轴承盖21的边界部，各占双方大致一半地形成轴孔22。在轴孔22中安装有呈环状地包围曲轴24的一对对开轴瓦23。对开轴瓦23呈沿着直径分割大致圆筒形的部件的形状。安装主体20和轴承盖21，在轴孔22中安装有对开轴瓦23和曲轴24的状态下，由螺栓25紧固。

上述安装主体20和轴承盖21被设定为满足以下条件，即在紧固前的状态下，合拢的一对对开轴瓦23的外周稍微大于轴孔22的孔周。因而，如图5所示，在将对开轴瓦23设置于轴承盖21中的状态下，对开轴瓦23从轴承盖21稍微凸出(压紧量高度23a)。

将轴承盖21螺栓紧固于安装主体20时，是在该压紧量高度23a被压下而压缩的状态下进行装配。

由此，可促进曲轴系统的散热，并抑制伴随曲轴24的转动而出现的对开轴瓦23的联动。此外，对开轴瓦23相对于轴孔22的密接性提高，赋予对开轴瓦23自身张力。

另外，对开轴瓦23与曲轴24之间存在微小的缝隙(间隙)。间隙如果过大则振动、噪声变大，如果过小则容易导致对开轴瓦23的烧结，因此该间隙被设定在适当的范围内。

上述安装主体20与轴承盖21的装配构造可通过下面的方法得到。首先，通过弹性区紧固对安装主体20和轴承盖(被紧固部件)21进行紧固，使轴承盖21(螺栓支承面)发生塑性变形(初期紧固工序)。此时，作为弹性区内的螺栓紧固，如图6所示，使用扭矩+角度法，在该扭矩+角度法下，将螺栓紧固至贴紧扭矩(snug torque)(开始有效的(实质性的)紧固时的紧固扭矩)T1后，以该贴紧扭矩T1下的紧固角度为基准进一步紧固设定角度θ0的程度。利用该工序到达图6中的扭矩特性线上的A点，但为了到达该A点，作为设定角度θ0，使用使作为被紧固部件的轴承盖21的螺栓支承面发生塑性变形、并且螺栓25处于弹性区内的角度。

接着，完全松弛上述螺栓25(螺栓松弛工序)，之后，重新进行与上述弹性区紧固相同的弹性区紧固(扭矩+角度法)，紧固安装主体20和轴承盖21(正式紧固：图7中的B点)。而且，在该状态下进行轴孔22的内径加工。此时，作为利用扭矩+角度法的紧固，在将螺栓紧固至贴紧扭矩T1后，以该贴紧扭矩T1中的紧固角度为基准，紧固设定角度(正式紧固角度)θ1的程度，该设定角度θ1相对于上述初期紧固工序中的设定角度θ0，被设定为θ1<θ0的角度。此时，如图7所示，在紧固扭矩T与紧固角度θ之间，形成线性的比例关系。

接着，暂且卸下螺栓25，重新在轴孔22内安装对开轴瓦23和曲轴24并进行螺栓紧固(组装工序)，此时，将预先推导出的轴瓦压紧量Min的影响角度量(θx:固定角度)加上轴孔22的内径加工前B点(参照图7)的紧固角度进行补充紧固(参照图8中的C点)。由此，组装时的紧固条件为达到贴紧扭矩T1为止的紧固角度、设定角度θ1、影响角度量θx之和。如将其简单地记载，则组装时的紧固条件＝T1+θ1+θx。因而，螺栓25始终在弹性区内进行紧固，最终螺栓紧固点C点的紧固轴向力高于B点，螺栓的紧固轴向力被保持在被紧固部件的弹性区内。

上述轴瓦压紧量Min的影响角度量θx是指，以防止轴承部的烧结为前提，抑制在轴瓦压紧量下限时的轴瓦间隙扩大量所需的补充紧固角度(参照图9、图10)，作为该影响角度量θx的推导方法，使用下面的具体例。此外，在图9中，轴瓦压紧量下限是轴承内径(轴孔22内径)上限与压紧量高度23a下限的组合(和)，轴瓦压紧量上限是轴承内径(轴孔22内径)下限与压紧量高度23a上限的组合(和)。

具体例1(图10、图11)

具体例1是通过组合预先准备的内径上限轴承与压紧量高度下限轴瓦的实体部件(轴承盖)的紧固，推导出影响角度量θx的方法。

首先，分别设定基准扭矩Ts、角度采样扭矩△T、紧固结束扭矩Te。继而，开始螺栓的紧固，从紧固扭矩到达基准扭矩Ts的点起开始每个扭矩△T的紧固角度△θ的采样(紧固方法可以是扭矩法、扭矩+角度法中的任一方法)。

接着，监视△θ1(初始值)与经过采样后的值△θn之间的比(△θn/△θ1)，将其开始变化到阈值K1以下的点设为拐点扭矩Tx。之后，紧固至拐点扭矩Tx后，根据从拐点扭矩Tx开始直到紧固结束扭矩Te为止的角度差θe推导出影响角度量θx，作为影响角度量θx，得到θx＝(Tx×θe)/(Te-Tx)。

图13表示更具体地说明具体例1所涉及的影响角度量θx的推导过程的流程图。

首先，读入作为各种信息的基准扭矩Ts、角度采样扭矩△T、紧固结束扭矩Te(各种信息设定)，开始螺栓的紧固(S1、S2)。在螺栓的紧固开始后，判断紧固扭矩T是否达到基准扭矩Ts(S3)，在判断为紧固扭矩T达到基准扭矩Ts时，开始以扭矩△T为周期的紧固角度△θn(n＝1、2、3...)的采样，并且开始紧固角度△θ的初始值△θ1与各采样值△θn/△θ1的监视(S4、S5)。接着，持续检测△θn/△θ1是否在阈值K1以下，在△θn/△θ1≤阈值K1时，将该开始变化的点的扭矩设为拐点扭矩Tx(S6、S7)。

之后，将螺栓紧固至紧固结束扭矩Te(S8)，根据该紧固结束扭矩Te点的紧固角度θ和拐点扭矩Tx点的紧固角度计算出这两者间的紧固角度θe(S9)。然后，在S10中，使用Te、S7的Tx、S9的θe，根据θx＝(Tx×θe)/(Te-Tx)的公式求出影响角度量θx。

具体例2(图14、图15)

具体例2是进行组合预先准备的内径上限轴承与压紧量高度下限轴瓦的实体部件的加工时(无轴瓦)与组装时(有轴瓦)的紧固解析、根据轴承盖与轴瓦的紧固刚性比推导出影响角度量θx的方法。

首先，利用角度法对加工时(无轴瓦)与组装时(有轴瓦)的实体部件紧固固定角度θs的程度，根据紧固角度与螺栓轴向力之间的关系式，求出轴承盖的紧固刚性Ec≈紧固轴向力F/紧固角度θ、轴瓦的紧固刚性Em≈紧固轴向力F/紧固角度θ(参照图14)。

另一方面，根据上述具体例1求出拐点扭矩Tx，并且根据基准扭矩Ts中的紧固角度、拐点扭矩Tx中的紧固角度求出从基准扭矩Ts到拐点扭矩Tx为止的紧固角度θA。

之后，使用Ts、Tx、θA、Em、Ec，根据θx＝θA×Tx/(Tx-Ts)×Em/Ec的公式求出影响角度量θx(参照图15)。

此外，轴承盖与轴瓦的紧固刚性比亦可由各个计算值代替。

具体例3(图16)

具体例3是根据组合预先准备的内径上限轴承与压紧量高度下限轴瓦的实体部件中的轴承盖的缝隙以及轴承盖与轴瓦的紧固刚性比，计算出影响角度量的方法。

首先，使用量隙规(clearance gauge)等求出组合了内径上限轴承与压紧量高度下限轴瓦而成的轴承盖21和安装主体20之间的缝隙δx(参照图16)。

另一方面，根据上述具体例2记载的方法求出轴承盖21、轴瓦23的紧固刚性Ec、Em。

之后，根据轴承盖21与安装主体20之间的缝隙δx、轴承盖21、轴瓦23的紧固刚性Ec、Em，利用θx＝δx×360/P×(Em/Ec)的公式推导出影响角度量θx。

此外，轴承盖21的缝隙以及轴承盖21与轴瓦的紧固刚性比亦可由各个计算值代替。

上述轴承盖21的紧固方法(本案)所实现的效果，总结如下。

(1)关于作为被紧固部件的轴承盖21中，有无塑性变形工序对轴承内径的稳定性造成的影响。

图17表示验证作为被紧固部件的轴承盖21的塑性变形工序(弹性区螺栓紧固)的有无所影响的加工(无轴瓦)、再次紧固时的轴承内径稳定性的结果，图18表示其紧固条件。据此，示出以下情形：与无轴承盖21的塑性变形工序的情况相比，有塑性变形工序的情况下，能够大幅度地提高再次紧固时的轴承内径的稳定性，并且确保轴孔22的圆度等。

(2)关于影响角度量θx补充紧固时的间隙

在插入轴瓦进行组装时，通过进行在轴孔22加工前的正式紧固条件T1+θ1之上增加轴瓦压紧的影响角度θx(固定角度)的紧固T1+θ1+θx，能够抑制轴瓦间隙的扩大(参照图19、图20)。

(3)关于弹性紧固螺栓以及作为被紧固部件的轴承盖21的弹性极限提高所影响的轴向力稳定性

关于螺栓，作为弹性紧固螺栓使用，相对于在轴承组装后产生的运转时的热应力螺栓不会发生塑性变形，另一方面，关于作为被紧固部件的轴承盖21中的螺栓支承面，因该处发生塑性变形而该部分的弹性极限被提高(弹性区的扩大)，因此支承面塑性变形不会进一步发展(参照上述的图3)。因此，在该轴承盖的紧固方法中，不会出现因热应力而发生塑性变形的轴承盖，之后由于热应力的卸荷而令到紧固轴向力下降的情况(参照表示一般内容的图1)，可得到稳定的螺栓紧固轴向力。

接着，说明使用上述的实施方式所涉及的螺栓紧固方法的螺栓紧固装置。如图21所示，螺栓紧固装置配备作为螺栓转动机构的快动螺母扳手2、和控制该快动螺母扳手2的控制单元3。快动螺母扳手2具有：与螺栓的头部卡合的套筒(socket)4；转动驱动该套筒4的驱动电动机(螺栓紧固调整机构)5；用于检测通过套筒4施加于螺栓的扭矩的扭矩传感器(torque transducer)(扭矩检测机构)6；以及通过检测驱动电动机5的转动角度来测定螺栓的紧固角度的角度编码器(紧固角度检测机构)7。

从扭矩传感器6向控制单元3输送扭矩信号，从角度编码器7向控制单元3输送紧固角度信号，从控制单元3向上述螺母扳手2中的驱动电动机5输出控制信号。该控制单元3内配备紧固量控制机构，该紧固量控制机构为了实施上述的实施方式所涉及的螺栓紧固方法，一边确认来自扭矩传感器6的扭矩信号和来自角度编码器7的紧固角度信号，一边基于预先存储的控制内容输出控制信号。

Claims (9)

1.一种螺栓紧固方法，利用螺栓紧固被紧固部件，其特征在于，包括：

初期紧固工序，通过所述螺栓的弹性区内的紧固，使所述被紧固部件发生塑性变形；以及

最终紧固工序，在所述初期紧固工序之后，相对于该初期紧固工序时松弛所述螺栓，在使该螺栓及所述被紧固部件处于弹性区的状态下，形成由该螺栓紧固该被紧固部件的状态。

2.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征在于：

在所述初期紧固工序后，通过松弛所述螺栓，直接过渡到所述最终紧固工序的状态。

3.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征在于：

在所述初期紧固工序与所述最终紧固工序之间，插入松弛所述螺栓以使该螺栓的紧固轴向力为零的螺栓松弛工序，

所述最终紧固工序设定为，在形成由所述螺栓在其弹性区内紧固被紧固部件的状态之际，在所述螺栓松弛工序之后，以小于所述初期紧固工序时的螺栓紧固角度紧固所述螺栓。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的螺栓紧固方法，其特征在于：

所述被紧固部件为安装于安装主体上的轴承盖，并且，在所述最终紧固工序中形成由所述螺栓将所述轴承盖紧固于所述安装主体的状态，

而且，在所述最终紧固工序后，依次执行，在所述轴承盖与所述安装主体之间加工出轴孔的加工工序，和在所述加工工序之后，暂且解除所述螺栓的紧固状态，并形成在所述轴孔内安装有具有压紧量高度的一对对开轴瓦的状态，然后通过紧固所述螺栓将所述轴承盖安装于所述安装主体上的组装工序，在该组装工序中，进行所述螺栓的紧固时，在该螺栓的弹性区内，以所述加工工序阶段的螺栓紧固角度加上压下所述压紧量高度所需的紧固角度所得到的螺栓紧固角度进行紧固。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的螺栓紧固方法，其特征在于：

所述螺栓的硬度高于所述被紧固部件的硬度。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的螺栓紧固方法，其特征在于：

所述被紧固部件的热膨胀率大于所述螺栓的热膨胀率。

7.一种螺栓紧固装置，利用螺栓紧固被紧固部件，其特征在于，包括：

螺栓紧固调整机构，调整所述螺栓的紧固；以及

紧固量控制机构，控制所述螺栓紧固调整机构，在初期时，通过所述螺栓的弹性区内的紧固，使所述被紧固部件发生塑性变形，之后松弛该螺栓，在使该螺栓及该被紧固部件处于弹性区的状态下，形成由该螺栓紧固所述被紧固部件的最终紧固状态。

8.根据权利要求7所述的螺栓紧固装置，其特征在于：

所述紧固量控制机构设定为，在所述被紧固部件的塑性变形之后，通过松弛所述螺栓使紧固状态直接过渡到所述最终紧固状态。

9.根据权利要求7所述的螺栓紧固装置，其特征在于：

所述紧固量控制机构设定为，在松弛所述螺栓时使该螺栓的紧固轴向力为零，并且在形成由该螺栓紧固所述被紧固部件的最终紧固状态时，以小于使所述被紧固部件发生塑性变形时的螺栓紧固角度紧固该螺栓。

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