CN112710423B - 一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法 - Google Patents

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CN112710423B CN202011543747.3A CN202011543747A CN112710423B CN 112710423 B CN112710423 B CN 112710423B CN 202011543747 A CN202011543747 A CN 202011543747A CN 112710423 B CN112710423 B CN 112710423B
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed

Abstract

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FB；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FB'；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FD，螺栓衰减点的实际夹紧力FC＝FD‑(FB’‑FB)；计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ＝(FB‑FC)/FB×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。

Description

一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法
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。
CN107607398A虽然公开了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，但无法在装配阶段分别使用弹性拧紧标定曲线标定文件和弹性拧紧标定曲线标定文件测量装配预紧力，试验完成后利用弹性标定文件测量螺栓虚拟夹紧力，通过装配阶段夹紧力差值计算得到真实夹紧力；以及提供一种测量夹紧力的可行性理论依据，根据螺栓拧紧阶段弹性区域遵循胡克定律及当发生夹紧力衰减时遵循卸载定律，卸载过程螺栓夹紧力-伸长量变化斜率等于拧紧阶段螺栓夹紧力-伸长量变化斜率；即根据胡可定律，按相同斜率延长螺栓夹紧力-伸长量信号关系曲线，可实现试验前后螺栓弹性虚拟夹紧力的测量，使试验后夹紧力测量具备可行性；并根据发动机各关键螺栓的设计要求，制定了各螺栓试验后夹紧力的评价方法，便于判断螺栓联接系统的可靠性。
CN107576440A公开了一种应力对切向双螺栓连接结构松弛影响的测量方法，属于机械工程与力学领域。用拉伸试验机夹持不同应力螺栓的切向双螺栓连接结构，并给其提供特定的周期、频率以及辐值的交变载荷，随着循环加载，获得力学、位移随时间变化数据，分析获得不同应力F切向双螺栓夹紧力的变化，多次重复进行拉伸试捡，最终在力学数据和位移数据综合分析下得出精度高，较为准确的不同应力下结合面间相对位移变化对切向双螺栓连接结构夹紧力的影响，以及定量阐释应力对切向双螺栓连接结构夹紧力的衰减，在拧紧和加载过程中通过两螺栓的预紧力变化和松强曲线的不同来反映在不同水平应力下切向双螺栓连接结构的交互作用。
CN107576440A虽然公开了用拉伸试验机夹持不同应力螺栓的切向双螺栓连接结构，并给其提供特定的周期、频率以及辐值的交变载荷，随着循环加载，获得力学、位移随时间变化数据，分析获得不同应力F切向双螺栓夹紧力的变化。但该方法不是在试验准备阶段对螺栓改制，研磨螺栓端部，加工陪式垫片、螺母，要求材料及机械性能、夹持长度、表面平面度等与被模拟的实物零件相同；根据螺栓实际状态下夹持长度，在拧紧机上模拟螺栓装配，拧紧螺栓联接系统至夹紧力超过设计夹紧力范围上限，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量信号关系曲线，并形成标定文件储存到设中；更换螺栓，拧紧螺栓联接系统但不超过螺栓屈服点夹紧力，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量线性关系曲线，将曲线按相同斜率虚拟延长至塑性区域，形成标定文件存储到设备中；按规定拧紧工艺拧紧螺栓，使螺栓拉伸变形，使用测量设备按弹性拧紧标定曲线文件测量并自动换算为力；试验完成后，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虚拟夹紧力，螺栓实际夹紧力，并计算试验后螺栓夹紧力衰减率，根据各关键螺栓的设计要求，给出指定试验后夹紧力衰减评价方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，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。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
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：
1）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；
2）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
Figure 503558DEST_PATH_IMAGE001
；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
Figure 520055DEST_PATH_IMAGE002
B ’；
3）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FD，螺栓衰减点的实际夹紧力FC=FD-(
Figure 204983DEST_PATH_IMAGE002
B ’-
Figure 914313DEST_PATH_IMAGE001
)；
4）计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ=(FB-FC)/FB*×100%；
5）当实验螺栓为气缸盖螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤30%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为主轴承螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为连杆螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为飞轮螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤23%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为扭振减振器固定螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤10%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核。
按照上述技术方案，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的塑性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：根据螺栓实际状态下夹持长度，在拧紧机上模拟螺栓装配；拧紧螺栓联接系统至夹紧力超过设计夹紧力范围上限；通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量信号关系曲线，并标定为塑性拧紧标定曲线文件储存到设备中。
按照上述技术方案，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的弹性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：拧紧螺栓联接系统但不超过螺栓屈服点夹紧力，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量线性关系曲线，将曲线按相同斜率虚拟延长至塑性区域，并标定为弹性拧紧标定曲线文件存储到设备中。
按照上述技术方案，在所述步骤1）之前还包括以下准备过程：螺栓改制，研磨螺栓端部；加工陪式垫片、螺母，要求材料及机械性能、夹持长度、表面平面度与被模拟的实物零件相同。
按照上述技术方案，准备过程中，研磨螺栓端部使螺栓端面平行度满足0.02，表面粗糙度Ra满足0.8-1.6。
按照上述技术方案，螺栓改制后，将信号感应片贴设于螺栓头部，并将信号感应片与测量设备连接。
按照上述技术方案，拧紧机上的夹紧力传感器与测量设备连接，实现夹紧力测量。
按照上述技术方案，在所述的步骤3）和步骤4）之间还包括以下步骤：螺栓拆解后，通过测量设备继续用弹性拧紧标定曲线测量螺栓的虚拟夹紧力FD，此时拆解后螺栓的虚拟夹紧力FG真实值为0，拆解后螺栓的实际夹紧力FC=FD-FG。
按照上述技术方案，在所述的步骤2）中，装配至拧紧点是指图2中螺栓夹紧力拧紧至A点；在发动机试验过程中，螺栓受外载荷后夹紧力增大至B点，所述的步骤3）中螺栓衰减点是指图2中夹紧力衰减至点C。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的一种发动机关键螺栓试验后夹紧力的测量方法，在装配阶段分别使用塑性曲线标定文件和弹性曲线标定文件测量装配预紧力，试验完成后利用弹性标定文件测量螺栓虚拟夹紧力，通过装配阶段夹紧力差值计算得到真实夹紧力；本发明制定的各螺栓试验后夹紧力的评价方法，便于判断螺栓联接系统的可靠性，尤其适用于汽车发动机螺栓。
2.本发明提供一种测量夹紧力的可行性理论依据，根据螺栓拧紧阶段弹性区域遵循胡克定律及当发生夹紧力衰减时遵循卸载定律，卸载过程螺栓夹紧力-伸长量变化斜率等于拧紧阶段螺栓夹紧力-伸长量变化斜率；本发明提供一种测量弹性曲线标定文件的处理方法，可实现试验前后螺栓弹性虚拟夹紧力的测量，使试验后夹紧力测量具备可行性。
附图说明
图1是本发明实施例中发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法的流程图；
图2是本发明实施例中螺栓在拧紧的过程中的螺栓夹紧力与伸长量关系图；
图3是本发明实施例中螺栓拧紧夹紧力-伸长量的塑性拧紧标定曲线；
图4是本发明实施例中螺栓拧紧夹紧力-伸长量的弹性拧紧标定曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1~图4所示，本发明提供的一个实施例中的一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）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；
2）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
Figure 992515DEST_PATH_IMAGE001
；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
Figure 61971DEST_PATH_IMAGE002
B ’；
3）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FD，螺栓衰减点的实际夹紧力FC=FD-(
Figure 211193DEST_PATH_IMAGE002
B ’-
Figure 91424DEST_PATH_IMAGE001
)；
4）计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ=(FB-FC)/FB*×100%；
5）当实验螺栓为气缸盖螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤30%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为主轴承螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为连杆螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为飞轮螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤23%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为扭振减振器固定螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤10%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核。
进一步地，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的塑性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：根据螺栓实际状态下夹持长度，在拧紧机上模拟螺栓装配；拧紧螺栓联接系统至夹紧力超过设计夹紧力范围上限；通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量信号关系曲线，并标定为塑性拧紧标定曲线文件储存到设备中。
进一步地，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的弹性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：拧紧螺栓联接系统但不超过螺栓屈服点夹紧力，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量线性关系曲线，将曲线按相同斜率虚拟延长至塑性区域，并标定为弹性拧紧标定曲线文件存储到设备中。
进一步地，在所述步骤1）之前还包括以下准备过程：螺栓改制，研磨螺栓端部；加工陪式垫片、螺母，要求材料及机械性能、夹持长度、表面平面度与被模拟的实物零件相同。
进一步地，准备过程中，研磨螺栓端部使螺栓端面平行度满足0.02，表面粗糙度Ra满足0.8-1.6。
进一步地，螺栓改制后，将信号感应片贴设于螺栓头部，并将信号感应片与测量设备连接。
进一步地，拧紧机上的夹紧力传感器与测量设备连接，实现夹紧力测量。
进一步地，在所述的步骤3）和步骤4）之间还包括以下步骤：螺栓拆解后，通过测量设备继续用弹性拧紧标定曲线测量螺栓的虚拟夹紧力FD，此时拆解后螺栓的虚拟夹紧力FG真实值为0，拆解后螺栓的实际夹紧力FC=FD-FG。
进一步地，在所述的步骤2）中，装配至拧紧点是指图2中螺栓夹紧力拧紧至A点；在发动机试验过程中，螺栓受外载荷后夹紧力增大至B点，所述的步骤3）中螺栓衰减点是指图2中夹紧力衰减至点C。
进一步地，螺栓联接系统是指用于实验关键螺栓进行连接的系统。
本发明的工作原理：当螺栓拧紧变形在弹性区阶段，根据虎克定律，螺栓所受的拉伸力与其产生的变形量成正比关系，即如图2中拧紧过程曲线OA所示；当螺栓拧紧变形至塑性区时，螺栓所受的拉伸力与其产生的变形量的变化不再成正比关系，夹紧力与变形量的斜率值不断降低，当发动机在运行过程中，因螺栓受到外载荷后，螺栓的夹紧力增大至B点。如图2中卸载过程曲线BG所示。当试验结束后，螺栓的外载荷消失时，螺栓联接系统发生夹紧力衰减至C点，根据材料力学中的卸载定律，螺栓夹紧力的卸载过程曲线的斜率与拧紧过程的弹性区斜率段相同，由于螺栓在拧紧过程超过螺栓屈服点，因此当螺栓夹紧力衰减至G点0kN时，螺栓仍存在永久变形量。螺栓的卸载过程曲线与拧紧过程曲线的弹性区斜率相同，但起点相对于螺栓拧紧初始点存在一定的偏移，因此无法直接测量衰减后的夹紧力。但由于上述两条曲线的斜率相同，则在不同的螺栓变形量下，两条曲线上分别取的两点预紧力差值相同，即CD=EF。可根据该原理，通过测量塑性拧紧标定曲线和弹性拧紧标定曲线，建立螺栓夹紧力-伸长量的关系，试验前分别利用塑性拧紧标定曲线及弹性拧紧标定曲线，测量螺栓实际装配夹紧力及虚拟装配预紧力，计算两者差值，当螺栓在试验中经过外载后出现夹紧力衰减，试验完成后拆解前利用装配阶段测量计算的差值，可计算得到螺栓试验后夹紧力真实值。
本发明的测量方法及步骤：
S1：试验准备：螺栓改制，研磨螺栓端部，要求端面平行度0.02，表面粗糙度Ra1.6；加工陪式垫片、螺母，要求材料及机械性能、夹持长度、表面平面度等与被模拟的实物零件相同。
S2：拧紧标定曲线标定（塑性拧紧标定曲线）：根据螺栓实际状态下夹持长度，在拧紧机上模拟螺栓装配。拧紧螺栓联接系统至夹紧力超过设计夹紧力范围上限，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量信号关系曲线，并形成标定文件储存到设备中。标定文件如图3所示：
S3：拧紧标定曲线标定（弹性拧紧标定曲线）：更换螺栓，拧紧螺栓联接系统但不超过螺栓屈服点夹紧力，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量线性关系曲线，将曲线按相同斜率虚拟延长至塑性区域，形成标定文件存储到设备中。标定文件如图4所示，虚拟延长段如图中虚线所示。
S4：按规定拧紧工艺拧紧螺栓，使螺栓拉伸变形，使用测量设备按弹性拧紧标定曲线文件测量并自动换算为夹紧力，即为实际装配夹紧力FB；按弹性拧紧标定曲线文件测量并通过设备自动换算为虚拟夹紧力FB ’。
S5：试验完成后，本发明专利提供两种螺栓试验后夹紧力测量方法：a）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虚拟夹紧力FD，螺栓实际夹紧力Fc=FD-(FB ’-FB)。b）拆解螺栓前，按弹性拧紧标定曲线测量并通过设备自动换算为虚拟夹紧力FD，螺栓拆解后，继续用弹性拧紧标定曲线测量并通过设备自动换成为虚拟夹紧力FG，此时FG真实值应为0，螺栓实际夹紧力Fc=FD-FG。
S6:计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ=(FB-Fc)/FB×100%。
发动机关键螺栓试验后夹紧力衰减评价方法
因被联接件表面不平度及粗糙度原因，螺栓在装配过程中存在将上述微观不平区域压缩，使螺栓变形回弹导致螺栓夹紧力衰减；另外因发动机长时间运转，持续受到交变载荷时，螺栓及被连接件出现蠕变减薄，上述原因均导致螺栓在试验时出现不同程度的夹紧力衰减。根据各关键螺栓的设计要求，指定试验后夹紧力衰减评价方法如下：
气缸盖螺栓
气缸盖螺栓主要作用为紧固联接气缸盖-气缸垫-气缸体，为气缸垫的密封提供压紧力。气缸垫受到气缸盖螺栓的压紧力后波纹变形而形成密封带，因此螺栓会因气缸垫波纹压缩而导致松弛产生夹紧力衰减。另外，发动机在长时间运转后气缸垫的波纹压缩-回弹能力下降产生永久变形，也会导致螺栓夹紧出现松弛而导致夹紧力下降。当螺栓夹紧力衰减至一定程度时，气缸垫波纹因密封力不足导致密封失效。为保证气缸垫的密封性，要求气缸盖螺栓耐久试验后夹紧力衰减率Δ≤30%。
主轴承螺栓
主轴承螺栓主要用于主轴承盖-主轴承下瓦-曲轴-主轴承上瓦-气缸体之间的紧固，为曲轴提供支撑及定位作用。主轴承螺栓装配完成后，主轴承瓦因受螺栓力使主轴承孔的周向过盈量被压平，变形后主轴瓦紧贴主轴承孔，主轴瓦的变形会导致螺栓夹紧后出现松弛而导致夹紧力衰减。另外，发动机运转时，曲轴主轴颈在主轴瓦之间高速转动，且曲轴受发动机做功产生的动载荷传递到主轴瓦上，上述两个原因会导致主轴瓦出现磨损减薄，使螺栓的夹紧出现松弛导致夹紧力衰减。当夹紧力衰减至一定程度时，主轴盖紧固力不足导致松脱，要求主轴承螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%。
连杆螺栓：
连杆螺栓主要用于连杆大头-连杆下瓦-曲轴曲柄销-连杆上瓦-连杆杆身的紧固，为曲轴曲柄销提供支撑及定位作用。连杆螺栓装配完成后，连杆瓦因受螺栓力使连杆孔的周向过盈量被压平，变形后连杆瓦紧贴主轴承孔，连杆瓦的变形会导致螺栓夹紧后出现松弛而导致夹紧力衰减。另外，发动机运转时，曲轴曲柄销在连杆瓦之间高速转动，且活塞组件受发动机做功产生的动载荷传递到连杆瓦上，上述两个原因会导致连杆出现磨损减薄，使螺栓的夹紧出现松弛导致夹紧力衰减。当夹紧力衰减至一定程度时，连杆大头紧固力不足导致松脱，要求连杆螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%。
飞轮螺栓
飞轮螺栓主要用于发动机飞轮与曲轴后端面之间的紧固联接，在飞轮与曲轴之间产生静摩擦力，使飞轮与曲轴不产生相对移动，保证发动机平稳的扭矩输出。为避免飞轮螺栓松脱，飞轮表面粗糙度相对较大，产生较大的端面摩擦系数。因飞轮表面因粗糙度等微观不平度，导致飞轮螺栓装配后微观区域被压缩，导致螺栓松弛；另外，因螺栓受到较大的交变冲击载荷，长时间运转时，螺栓与飞轮材料存在蠕变导致螺栓夹紧力进一步下降，要求飞轮螺栓试验后夹紧力衰减率Δ≤23%。
扭振减振器固定螺栓：
扭振减振器固定螺栓主要由于发动机前端的扭振减振器、曲轴信号盘、正时链驱动轮、机油泵驱动轮及曲轴之间的紧固。扭振减振器固定螺栓安装后，上述零件各结合面之间通过静摩擦力保证不发生相对转动。扭振减振器固定螺栓联接系统涉及多个零件及结合面，各结合面因粗糙度、平面度等微观不平度，导致装配后微观不平区域被压缩，使螺栓出现松弛；另外，因螺栓受到较大的交变冲击载荷，长时间运转时，螺栓与被连接件材料存在蠕变导致螺栓夹紧力进一步下降，要求扭振减振器固定螺栓试验后夹紧力衰减率Δ≤10%。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）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；
2）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
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；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
Figure 263006DEST_PATH_IMAGE002
B ’；
3）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FD，螺栓衰减点的实际夹紧力FC=FD-(
Figure 848095DEST_PATH_IMAGE002
B ’-
Figure 334571DEST_PATH_IMAGE001
)；
4）计算试验后螺栓夹紧力衰减率Δ=(FB-FC)/FB*×100%；
5）当实验螺栓为气缸盖螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤30%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为主轴承螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为连杆螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤40%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为飞轮螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤23%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核；
当实验螺栓为扭振减振器固定螺栓，实验后螺栓夹紧力衰减率Δ≤10%时，则判定螺栓联接系统通过试验考核。
2.根据权利要求1所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的塑性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：根据螺栓实际状态下夹持长度，在拧紧机上模拟螺栓装配；拧紧螺栓联接系统至夹紧力超过设计夹紧力范围上限；通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量信号关系曲线，并标定为塑性拧紧标定曲线文件储存到设备中。
3.根据权利要求1所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，在所述的步骤1）中，测定关键螺栓的弹性拧紧标定曲线的具体过程包括以下步骤：拧紧螺栓联接系统但不超过螺栓屈服点夹紧力，通过测量设备同时采集夹紧力信号与螺栓变形量信号，并形成夹紧力-螺栓变形量线性关系曲线，将曲线按相同斜率虚拟延长至塑性区域，并标定为弹性拧紧标定曲线文件存储到设备中。
4.根据权利要求1所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，在所述步骤1）之前还包括以下准备过程：螺栓改制，研磨螺栓端部；加工陪式垫片、螺母，要求材料及机械性能、夹持长度、表面平面度与被模拟的实物零件相同。
5.根据权利要求4所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，准备过程中，研磨螺栓端部使螺栓端面平行度满足0.02，表面粗糙度Ra满足0.8- 1.6。
6.根据权利要求4所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，螺栓改制后，将信号感应片贴设于螺栓头部，并将信号感应片与测量设备连接。
7.根据权利要求1所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，拧紧机上的夹紧力传感器与测量设备连接，实现夹紧力测量。
8.根据权利要求1所述的发动机关键螺栓试验后夹紧力测量及评价方法，其特征在于，在所述的步骤3）和步骤4）之间还包括以下步骤：螺栓拆解后，通过测量设备继续用弹性拧紧标定曲线测量螺栓的虚拟夹紧力FD，此时拆解后螺栓的虚拟夹紧力FG真实值为0，拆解后螺栓的实际夹紧力FC=FD-FG。
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