RU2244176C2 - Method of tightening gas butt - Google Patents

Method of tightening gas butt Download PDF

Info

Publication number
RU2244176C2
RU2244176C2 RU2003109012/11A RU2003109012A RU2244176C2 RU 2244176 C2 RU2244176 C2 RU 2244176C2 RU 2003109012/11 A RU2003109012/11 A RU 2003109012/11A RU 2003109012 A RU2003109012 A RU 2003109012A RU 2244176 C2 RU2244176 C2 RU 2244176C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tightening
limit
proportionality
force
point
Prior art date
Application number
RU2003109012/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109012A (en
Inventor
А.М. Дзюбан (RU)
А.М. Дзюбан
Д.А. Дзюбан (RU)
Д.А. Дзюбан
В.Н. Луценко (RU)
В.Н. Луценко
ев А.А. Вал (RU)
А.А. Валяев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" (НКТБ "Парсек")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" (НКТБ "Парсек") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" (НКТБ "Парсек")
Priority to RU2003109012/11A priority Critical patent/RU2244176C2/en
Publication of RU2003109012A publication Critical patent/RU2003109012A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244176C2 publication Critical patent/RU2244176C2/en

Links

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: method includes tightening up to force bounded between the limit of proportionality and flexibility.
EFFECT: improved design.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в автомобилестроении, например в двигателестроительной промышленности.The invention relates to the field of engineering and can be applied in the automotive industry, for example in the engine industry.

Известен способ затяжки и контроля по крутящему моменту [1]. Недостатком данного способа является то, что разброс осевого усилия стягивающих болтов (шпилек) достигает ±25%, что снижает надежность и долговечность газового стыка.A known method of tightening and control torque [1]. The disadvantage of this method is that the dispersion of the axial force of the tightening bolts (studs) reaches ± 25%, which reduces the reliability and durability of the gas joint.

Известно устройство [2, 3, с.347-350], работа которого основана на способе затяжки газового стыка по пределу текучести материала болта или шпильки, с контролем затяжки при помощи электронного устройства. Данный способ принят за прототип. Сущность его заключается в том, что в процессе затяжки электронное устройство производит сравнение сигналов приращения крутящего момента от угла поворота болта (гайки). При выходе на участок текучести материала равенство сравниваемых сигналов нарушается и затяжка прекращается.A device is known [2, 3, p. 347-350], the operation of which is based on a method of tightening a gas joint by the yield strength of a material of a bolt or stud, with tightening control using an electronic device. This method is adopted as a prototype. Its essence is that in the process of tightening the electronic device compares the signals of the increment of torque from the angle of rotation of the bolt (nut). When entering the fluidity section of the material, the equality of the compared signals is violated and the puff stops.

Недостатком данного способа является следующее. При работе двигателя, в случае большой разности температурных коэффициентов линейных расширений материалов болтов и головки цилиндра (в 2 и более раз), напряжения растяжения в болтах увеличивается на 30...40%, а внутри цилиндров, кроме того, всегда действует пульсирующая газовая нагрузка, дополнительно нагружающая болты. Эти факторы приводят к тому, что напряжения растяжения болтов могут превысить не только предел текучести, но и зону упрочнения материала, хотя в стадии упрочнения на образце уже намечается место будущего разрыва (при плавной динамической нагрузке) [4, с.53, 54]. Совокупность вышеперечисленных факторов на практике часто приводит к релаксации структуры материала, которая со временем вызывает остаточные деформации в теле болта (шпильки), приводящие к ослаблению газового стыка.The disadvantage of this method is the following. When the engine is running, in the case of a large difference in temperature coefficients of linear expansion of the materials of the bolts and cylinder head (2 or more times), tensile stress in the bolts increases by 30 ... 40%, and inside the cylinders, in addition, a pulsating gas load always acts additionally loading bolts. These factors lead to the fact that the tensile stresses of the bolts can exceed not only the yield strength, but also the zone of hardening of the material, although the place of future rupture (with a smooth dynamic load) is already being outlined in the stage of hardening [4, p. 53, 54]. The combination of the above factors in practice often leads to relaxation of the structure of the material, which over time causes residual deformations in the body of the bolt (stud), leading to a weakening of the gas joint.

Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности и долговечности работы газового стыка.The problem solved by the invention is to increase the reliability and durability of the gas joint.

Указанная задача выполняется за счет того, что контроль затяжки производится с помощью электронного устройства, а затяжка газового стыка завершается на нелинейном участке диаграммы растяжения материала стягивающего болта (шпильки), причем усилие затяжки ограничено точкой предела пропорциональности, с одной стороны, и точкой предела упругости, с другой стороны.This task is carried out due to the fact that the tightening control is carried out using an electronic device, and the gas joint is completed in a non-linear section of the tensile diagram of the material of the tightening bolt (stud), and the tightening force is limited by the point of proportionality, on the one hand, and the point of elasticity, on the other hand.

Такая совокупность известных и новых признаков позволяет повысить надежность и долговечность газового стыка.This combination of known and new features can improve the reliability and durability of the gas interface.

Сущность предложенного технического решения можно объяснить по диаграмме растяжения материалов [4, с.61], где σn - предел пропорциональности, а σy - предел упругости, до которого материал не получает остаточных деформаций. Точки σn и σу отличаются между собой по параметру относительной деформации (ε) всего на 0,001...0,005, % и их нахождение возможно только при применении высокоточного (прецизионного) лабораторного оборудования, специальных методик измерения и обработки результатов. Практика затяжки газовых стыков двигателей внутреннего сгорания требует более доступных и простых способов регистрации точек σn и σy. Предлагаемый способ основан на определении точек перегиба σn’ и σy’ (первой производной от точек σn и σy) с помощью известного в математике приема “исследование функций” [5, с.520 и 6, с.371, 372] и их регистрации с помощью, например, магнитострикционных датчиков сил или крутящих моментов [7, с.156, 157 и 196].The essence of the proposed technical solution can be explained by the tensile diagram of materials [4, p. 61], where σ n is the proportionality limit, and σ y is the elastic limit to which the material does not receive permanent deformations. The points σ n and σ y differ from each other in the parameter of relative deformation (ε) by only 0.001 ... 0.005,% and their finding is possible only with the use of high-precision (precision) laboratory equipment, special methods for measuring and processing the results. The practice of tightening the gas joints of internal combustion engines requires more accessible and simple methods for recording the points σ n and σ y . The proposed method is based on the determination of the inflection points σ n 'and σ y ' (the first derivative of the points σ n and σ y ) using the well-known in mathematics technique “study of functions” [5, p.520 and 6, p.371, 372] and their registration using, for example, magnetostrictive force or torque sensors [7, p. 156, 157 and 196].

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом:The proposed method is illustrated in the drawing:

а) диаграмма зависимости σ (ε) [4, с.61], где:a) the dependence diagram σ (ε) [4, p. 61], where:

σ - напряжение, развиваемое в материале болта (шпильки);σ is the stress developed in the material of the bolt (stud);

ε - относительная деформация болта (шпильки);ε is the relative deformation of the bolt (stud);

σn - предел пропорциональности;σ n is the limit of proportionality;

σy - предел упругости;σ y is the elastic limit;

б) диаграмма зависимости σ′(ε) - первая производная от функции σ(ε), где:b) the dependence diagram σ ′ (ε) is the first derivative of the function σ (ε), where:

σn’ - точка перегиба, соответствующая пределу пропорциональности;σ n 'is the inflection point corresponding to the limit of proportionality;

σy’ - точка перегиба, соответствующая пределу упругости.σ y 'is the inflection point corresponding to the elastic limit.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Во время затяжки газового стыка с помощью электронного устройства, в качестве которого могут быть использованы магнитострикционные датчики сил, крутящих моментов, работа которых основана на регистрации первой производной σ′(ε) [7, с.156, 157 и 196], определяется скорость изменения функции σ′(ε). При достижении точки σn (фиг.1а), соответствующей пределу пропорциональности, датчик фиксирует резкое изменение функции σ′(ε) (фиг.1б), что является сигналом для окончания процесса затяжки. Тем самым фиксируется величина относительной деформации (ε) на уровне 0,001%. Настройкой магнитострикционного датчика на значение относительной деформации (ε) в пределах 0,001...0,005% обеспечивается регистрация усилия затяжки в диапазоне между точками σn и σy. Учитывая, что упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называемого пределом упругости [4, с.61], данный способ обеспечивает технический эффект, а также может быть осуществлен с помощью известных технике средств.During the tightening of the gas joint using an electronic device, which can be used magnetostrictive sensors of forces, torques, whose work is based on the registration of the first derivative σ ′ (ε) [7, p. 156, 157 and 196], the rate of change functions σ ′ (ε). Upon reaching the point σ n (Fig. 1a) corresponding to the proportionality limit, the sensor detects a sharp change in the function σ ′ (ε) (Fig. 1b), which is a signal for completing the tightening process. This fixes the relative strain (ε) at the level of 0.001%. By adjusting the magnetostrictive sensor to a value of relative deformation (ε) in the range of 0.001 ... 0.005%, the registration of the tightening force in the range between the points σ n and σ y is provided. Considering that the elastic properties of the material are preserved up to a stress called the elastic limit [4, p. 61], this method provides a technical effect, and can also be carried out using means known to the technique.

Источники информацииSources of information

1. Гордеев В.Н., Бурьянов В.А. Повышение надежности газового стыка дизеля ВАЗ-341, Автомобилестроение: Информационный сборник. Тольятти, 1989 г.1. Gordeev V.N., Buryanov V.A. Improving the reliability of the gas joint of a VAZ-341 diesel, Automotive: Information Digest. Tolyatti, 1989

2. А.с. РФ №1550341. Устройство для контроля затяжки резьбовых соединений, автор Гордеев В.Н., БИ №10, 1990 г.2. A.S. RF №1550341. Device for controlling the tightening of threaded connections, author Gordeev V.N., BI No. 10, 1990

3. Автоматизация затяжки газового стыка ДВС и повышение его надежности. Материалы всероссийской научно-технической конференции “Технический ВУЗ-наука, образование и производство в регионе”, ч.2, Тольятти, 2001 г.3. Automation of tightening the gas joint of the internal combustion engine and increasing its reliability. Materials of the All-Russian Scientific and Technical Conference “Technical University-Science, Education and Production in the Region”, part 2, Tolyatti, 2001

4. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М., Наука, изд. 6, Гл. редакция физико-математической литературы, 1972 г.4. Feodosiev V.I. Strength of materials. - M., Science, ed. 6, Ch. Physics and Mathematics Editorial Board, 1972

5. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М., 1874 г.5. G. Korn, T. Korn. Math reference book for scientists and engineers. - M., 1874

6. И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. - М., 1980 г.6. I.N. Bronstein, K.A. Semendyaev. Math reference book for engineers and college students. - M., 1980

7. Е.С. Левшина, П.В. Новицкий. Электрические измерения физических величин (измерительные преобразование), Учебное пособие для вузов. - Л., Энергоатомиздат, Ленинградский отд., 1983 г.7. E.S. Levshina, P.V. Novitsky. Electrical measurements of physical quantities (measuring conversion), Textbook for universities. - L., Energoatomizdat, Leningrad Department, 1983

Claims (1)

Способ затяжки газового стыка, при котором контроль затяжки производят с помощью электронного устройства, а затяжку завершают при усилии, которое соответствует точке, расположенной в диапазоне нелинейного участка диаграммы растяжения материала стягивающего болта или шпильки, отличающийся тем, что усилие затяжки ограничивают диапазоном, соответствующим диапазону, расположенному между точкой предела пропорциональности и точкой предела упругости.The method of tightening the gas joint, in which the tightening is controlled by an electronic device, and the tightening is completed with a force that corresponds to a point located in the range of the non-linear section of the tensile diagram of the material of the tightening bolt or stud, characterized in that the tightening force is limited to a range corresponding to the range located between the point of limit of proportionality and the point of limit of elasticity.
RU2003109012/11A 2003-03-31 2003-03-31 Method of tightening gas butt RU2244176C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109012/11A RU2244176C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method of tightening gas butt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109012/11A RU2244176C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method of tightening gas butt

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109012A RU2003109012A (en) 2004-10-27
RU2244176C2 true RU2244176C2 (en) 2005-01-10

Family

ID=34881012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109012/11A RU2244176C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method of tightening gas butt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244176C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625400C2 (en) * 2015-12-11 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for controlling tightening of nipple joints of metal pipelines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625400C2 (en) * 2015-12-11 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for controlling tightening of nipple joints of metal pipelines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fouvry et al. Analysis of sliding behaviour for fretting loadings: determination of transition criteria
Chen et al. Tightening behavior of bolted joint with non-parallel bearing surface
Hjelm Yield surface for grey cast iron under biaxial stress
CN108982261A (en) A method of repeatedly plus unloading spherical indenter indentation obtains fracture toughness of materials
Schneider et al. Fatigue analysis of threaded connections using the local strain approach
Hoang et al. Numerical modelling for prediction of ductile fracture of bolted structure under tension shear loading
RU2244176C2 (en) Method of tightening gas butt
US5278775A (en) Method of tightening threaded fasteners
Sharpe Jr ASME 1993 Nadai lecture—elastoplastic stress and strain concentrations
Coria et al. Achieving uniform thread load distribution in bolted joints using different pitch values
CN101726411A (en) Correction method of equivalent load of axial film oil cylinder of bearing tester
Kao et al. Inelastic strain and damage in surface instability tests
Ivanyts’ kyi et al. The choice of spacing in measuring displacements for the evaluation of strains by the method of optical-digital image correlation
Toth Torque and angle controlled tightening over the yield point of a screw—based on Monte-Carlo simulations
Hartmann Potentials and limitations of ultrasonic clamp load testing
Stadnick Simulation of overload effect in fatigue based on neubers analysis
CN112903163B (en) Material residual stress determination method based on partial stress equivalence
Manoharan et al. Design Influences on Self-loosening Behaviour of Multi-bolted Joint
Singh et al. Fatigue damage initiation and propagation in Al–7075 under combined bending and torsion loading
CN118032193A (en) Bolt pretightening force measuring method and device and readable storage medium
Hoblos et al. Presentation of an Innovative Method Based on Ultrasonic Waves Propagation: Monitoring of Bolt Tightening Efforts on Nuclear Equipment
Filipi et al. Strain Gage Based Instrumentation For In Situ Diesel Fuel Injection System Diagnostics
SU763707A1 (en) Method for determining coefficient of pliability of part of threaded joint
Cavène et al. 01.13: Experimental study of cover‐plate bolted joints with large or slotted holes
RU2138795C1 (en) Process testing detachable joints of aircraft structures for strength

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050401