CN112222834A - 一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法，先将靠近定位销一侧的螺栓预紧至一定扭矩，再将远离定位销一侧的螺栓预紧至一定扭矩，再同时施加扭矩拧紧两侧螺栓并旋转一定转角。拧紧螺栓后对曲轴孔进行精加工。精加工后采用相同的分步预紧装配方法，拧紧后检验每个螺栓的实际拧紧力矩。本发明通过分步预紧曲轴孔两侧的螺栓，解决了曲轴孔两侧轴承盖接合面与底座的实际接触顺序在实际装配过程中不确定，进而导致批量装配曲轴箱时安装精度不一致的问题。本发明通过预先拧紧近定位销一侧的螺栓，对螺栓拧紧过程中靠近定位销一侧的轴承盖横向位移量进行限制，解决了两侧螺栓同时拧紧时，单侧定位销约束导致的轴承盖向远离定位销一侧滑移的问题。

Description

一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法
技术领域
本发明属于曲轴箱加工技术领域，特别是一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法。
背景技术
工业是国民经济的主导产业，发动机是众多机械设备的核心，发动机的制造水平是国家工业水平的标志之一。柴油发动机由于其扭矩大、热效率好、经济性能好等特点，在工业生产等领域应用广泛。
曲轴箱是整个柴油机的骨架，支撑着柴油机的曲轴等运动部件，使它们在发动机的运转过程当中能保持准确的相对位置，其变形对柴油机的整体工作性能影响很大。曲轴在工作过程中，会承受往复惯性力、旋转惯性力和燃气爆发压力等周期性变化载荷的共同作用，易出现拉伸、弯曲、扭转等复杂变形情况，会由于扭转振动和弯曲振动而产生附加应力，与轴承相对摩擦速度很高。曲轴孔作为放置轴瓦及曲轴的关键结构，保证曲轴孔的加工及装配精度尤为重要。随着发动机性能要求的不断提升，发动机的曲轴箱在制造工艺上的要求也不断升高，尤其是对曲轴孔的加工和装配提出了更高的要求。
曲轴箱从结构上主要分为整体式曲轴箱和剖分式曲轴箱。剖分式曲轴箱由轴承盖和底座合装而成，组合成若干个剖分式曲轴孔。由于不同柴油机气缸的数量不同，剖分式曲轴箱通常由n个曲轴孔及框体结构组合而成，每个曲轴孔两侧各使用一个螺栓进行定位安装，共2n根螺栓。现有的剖分式曲轴箱装配多采用螺栓预装的方式，将底座和轴承盖的螺栓用一定的力矩预紧后，再施加更大的力矩同时拧紧曲轴孔两侧螺栓。传统的剖分式曲轴箱的加工及装配方法存在以下问题：
1、传统的剖分式曲轴箱采用单侧安装定位销的定位方式。两侧螺栓同时拧紧时，单侧的定位销约束会导致：轴承盖向远离定位销的一侧滑移，进而导致轴承盖和底座的接合面处发生错位变形。错位变形量过大容易出现加工预装配和轴承盖装配阶段曲轴孔变形差异，引起曲轴孔失圆，影响曲轴箱装配精度。
2、传统的装配方法将曲轴孔两侧螺栓同时拧紧，每个曲轴孔两侧轴承盖与底座的实际接触顺序，在实际装配过程中存在不确定性。在螺栓拧紧过程中，两侧螺栓接触顺序会影响曲轴孔两侧接合面的错位变形量。因此，曲轴孔两侧螺栓实际接触顺序不确定会导致：批量加工装配时曲轴孔装配精度不一致。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法，既能解决螺栓拧紧时由于单侧定位销约束导致的，轴承盖向无定位销一侧滑移的问题；又能解决批量加工装配时曲轴孔装配精度不一致的问题，保证剖分式曲轴箱在精加工和安装阶段的装配精度。
为了实现上述目的，本发明的基本思路是：将传统的曲轴孔两侧螺栓同时预紧改为曲轴孔两侧螺栓分步预紧。先将靠近定位销一侧的螺栓预紧至一定扭矩，再将远离定位销一侧的螺栓预紧至一定扭矩，再同时施加扭矩拧紧两侧螺栓并旋转一定转角。拧紧螺栓后对曲轴孔进行精加工。精加工后采用相同的分步预紧装配方法，拧紧后检验每个螺栓的实际拧紧力矩。
本发明的技术方案如下：
一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法，所述的剖分式曲轴箱包括轴承盖和底座，所述的轴承盖和底座通过螺栓连接成整体，并形成n个曲轴孔，所述的轴承盖和底座的一侧安装定位销；所述的螺栓共有2n个，每个曲轴孔的两侧各一个；位于近定位销侧的螺栓记作螺栓B，位于远定位销侧的螺栓记作螺栓A；所述的方法包括如下步骤：
A、安装定位销：按先中间后两边原则在轴承盖和底座的同一侧安装若干个定位销；
B、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A同时预紧；
T1＝0.2×K×σs×As×d (1)
式中：K为拧紧力矩系数，σs为螺栓材料的屈服极限，As为螺栓公称应力截面积，d为螺栓公称直径，n为曲轴孔数量；
C、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
T2＝0.35×K×σs×As×d (2)
D、精加工曲轴孔：精镗曲轴孔至工艺尺寸；
E、松开螺栓：松开两侧所有螺栓，拆开轴承盖，释放残余应力；
F、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A同时预紧；
G、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
H、测量螺栓实际拧紧力矩：每根螺栓最终拧紧力矩合格范围为T3～T4，计算公式如下：
T3＝0.9×K×σs×As×d (3)
T4＝1.5×K×σs×As×d (4)
如果合格，则结束；否则松开所有螺栓，转步骤F。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的剖分式曲轴箱加工及装配方法，通过分步预紧曲轴孔两侧的螺栓，解决了：曲轴孔两侧轴承盖接合面与底座的实际接触顺序在实际装配过程中不确定，进而导致批量装配曲轴箱时安装精度不一致的问题。
2、本发明提供的剖分式曲轴箱加工及装配方法，通过预先拧紧近定位销一侧的螺栓，对螺栓拧紧过程中靠近定位销一侧的轴承盖横向位移量进行限制，解决了：两侧螺栓同时拧紧时，单侧定位销约束导致的轴承盖向远离定位销一侧滑移的问题。
附图说明
图1是本发明的加工装配流程图；
图2是本发明的加工实例示意图。
图中：1、轴承盖，2、底座，3、螺栓A，4、螺栓B，5、定位销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步说明。如图1-2所示，一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法，所述的剖分式曲轴箱包括轴承盖1和底座2，所述的轴承盖1和底座2通过螺栓连接成整体，并形成n个曲轴孔，所述的轴承盖1和底座2的一侧安装定位销5；所述的螺栓共有2n个，每个曲轴孔的两侧各一个；位于近定位销侧的螺栓记作螺栓B4，位于远定位销侧的螺栓记作螺栓A3；所述的方法包括如下步骤：
A、安装定位销5：按先中间后两边原则在轴承盖1和底座2的同一侧安装若干个定位销5；
B、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B4同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A3同时预紧；
T1＝0.2×K×σs×As×d (1)
式中：K为拧紧力矩系数，σs为螺栓材料的屈服极限，As为螺栓公称应力截面积，d为螺栓公称直径，n为曲轴孔数量；
C、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
T2＝0.35×K×σs×As×d (2)
D、精加工曲轴孔：精镗曲轴孔至工艺尺寸；
E、松开螺栓：松开两侧所有螺栓，拆开轴承盖1，释放残余应力；
F、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B4同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A3同时预紧；
G、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
H、测量螺栓实际拧紧力矩：每根螺栓最终拧紧力矩合格范围为T3～T4，计算公式如下：
T3＝0.9×K×σs×As×d (3)
T4＝1.5×K×σs×As×d (4)
如果合格，则结束；否则松开所有螺栓，转步骤F。
如图1-2所示，本发明的实施案例如下：
1、检查并清理接合面上、销孔内、曲轴孔内铁屑，将轴承盖1安装在底座2上，7个曲轴孔的上下半圆部分依次对齐。
2、将单侧3个定位销5按照先中间后两边的原则依次安装，将定位销5穿过轴承盖1的通孔安装在底座2的定位销孔中，定位销5与定位销孔为过盈配合，在螺栓拧紧过程对曲轴孔进行定位。
3、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：先将靠近定位销一侧的7根螺栓B4用80N·m的力矩进行预紧，再将远离定位销一侧的7根螺栓A3用80N·m的力矩进行预紧。
4、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用140N·M的力矩同时拧紧两侧螺栓，增大扭矩拧紧将螺栓旋转150°。
5、精加工曲轴孔，将曲轴孔直径精镗至Φ110mm。
6、松开曲轴孔两侧螺栓，拆开轴承盖1，清理接合面铁屑，释放镗孔加工中产生的残余应力。
7、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：先将靠近定位销一侧的7根螺栓B4用80N·m的力矩进行预紧，再将远离定位销一侧的7根螺栓A3用80N·m的力矩进行预紧。
8、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用140N·M的力矩同时拧紧两侧螺栓，增大扭矩拧紧将螺栓旋转150°。
9、测量螺栓实际拧紧力矩，若每根螺栓最终拧紧力矩均在合格范围360N·m～600N·m内，则满足要求，剖分式曲轴箱加工装配完成；若不满足则重复步骤6至9。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种剖分式曲轴箱的加工及装配方法，所述的剖分式曲轴箱包括轴承盖(1)和底座(2)，所述的轴承盖(1)和底座(2)通过螺栓连接成整体，并形成n个曲轴孔，所述的轴承盖(1)和底座(2)的一侧安装定位销(5)；所述的螺栓共有2n个，每个曲轴孔的两侧各一个；位于近定位销侧的螺栓记作螺栓B(4)，位于远定位销侧的螺栓记作螺栓A(3)；
其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
A、安装定位销(5)：按先中间后两边原则在轴承盖(1)和底座(2)的同一侧安装若干个定位销(5)；
B、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B(4)同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A(3)同时预紧；
T1＝0.2×K×σs×As×d (1)
式中：K为拧紧力矩系数，σs为螺栓材料的屈服极限，As为螺栓公称应力截面积，d为螺栓公称直径，n为曲轴孔数量；
C、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
T2＝0.35×K×σs×As×d (2)
D、精加工曲轴孔：精镗曲轴孔至工艺尺寸；
E、松开螺栓：松开两侧所有螺栓，拆开轴承盖(1)，释放残余应力；
F、分步预紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T1的扭矩将近定位销侧的n根螺栓B(4)同时预紧，再用大小为T1的扭矩将远定位销侧的n根螺栓A(3)同时预紧；
G、同时拧紧曲轴孔两侧螺栓：用大小为T2的扭矩将n个曲轴孔两侧2n根螺栓同时拧紧，增大扭矩直至将螺栓旋转140°～160°；
H、测量螺栓实际拧紧力矩：每根螺栓最终拧紧力矩合格范围为T3～T4，计算公式如下：
T3＝0.9×K×σs×As×d (3)
T4＝1.5×K×σs×As×d (4)
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