本發(fā)明涉及螺栓擰緊工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

缸蓋螺栓是發(fā)動(dòng)機(jī)主要的高強(qiáng)度螺栓之一，發(fā)揮著連接并緊固缸體、缸蓋的作用，如果缸蓋螺栓緊固性能不足，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)漏氣漏水而停止工作。

缸蓋螺栓通常采用轉(zhuǎn)角法擰緊，轉(zhuǎn)角法控制的是螺栓頭部和螺紋間的相對(duì)角度，不受各部分摩擦系數(shù)的影響，可以把軸向力散差控制的較小。現(xiàn)有轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的設(shè)計(jì)沒(méi)有計(jì)算，需要憑經(jīng)驗(yàn)推測(cè)初始力矩和旋轉(zhuǎn)角度，然后進(jìn)行螺栓試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)反復(fù)性大，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，方便快速計(jì)算確定螺栓的打緊力矩和旋轉(zhuǎn)角度，為試驗(yàn)驗(yàn)證提供依據(jù)，避免反復(fù)試驗(yàn)，擰緊效果可靠。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，包括初始擰緊力矩計(jì)算和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算，

所述初始力矩計(jì)算的公式為：

t＝0.2×fs×d，

其中，fs指初始力矩下的預(yù)緊力，d為螺紋名義直徑；

fs＝z×s0.2×as，其中，z為預(yù)緊系數(shù)，s0.2為螺栓屈服強(qiáng)度，as指螺栓公稱應(yīng)力橫截面積，且

其中，d2為螺紋中徑，d3為螺紋小徑；

所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的公式為：

其中，c為衡量緊固件塑性或彈性變形的常量，p為螺栓的螺距，

fb指螺栓的彈性伸長(zhǎng)量，且其中e為螺栓彈性模量，ln為螺栓光桿部分長(zhǎng)度，an為螺栓光桿部分的截面積，ls為螺栓有螺紋部分的長(zhǎng)度，as為螺栓公稱應(yīng)力截面積；

f0.2指螺栓擰緊后的最大預(yù)緊力，且f0.2＝k×s0.2×as，其中k為常量；

fa指初始擰緊力矩下的預(yù)緊力，且fa＝75％fs。

上述螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，常量c的取值范圍為大于等于1.5且小于等于3。

上述螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，常量z的取值為z＝0.2。

上述螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，常量k的取值為k＝0.9。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供了一種螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝中初始擰緊力矩和旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算方法，可針對(duì)特定螺栓，準(zhǔn)確、快捷地設(shè)定擰緊工藝，提高螺栓擰緊效率，保證螺栓擰緊的可靠性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，并將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1為使用本發(fā)明提供的螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法的螺栓擰緊步驟；

圖2為螺栓拉伸量與軸向力關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種螺栓轉(zhuǎn)角法擰緊工藝的計(jì)算方法，包括初始擰緊力矩計(jì)算和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算，其中，

首先計(jì)算初始力矩，所述初始力矩計(jì)算的公式為：

t＝0.2×fs×d，

其中，fs指初始力矩下的預(yù)緊力，d為螺紋名義直徑；

fs＝z×s0.2×as，其中，z為預(yù)緊系數(shù)，一般取值為0.2，s0.2為螺栓屈服強(qiáng)度，as指螺栓公稱應(yīng)力橫截面積，且

其中，d2為螺紋中徑，d3為螺紋小徑；

然后計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的公式為：

其中，c為衡量緊固件塑性或彈性變形的常量，其取值范圍為大于等于1.5且小于等于3，螺栓的剛性越強(qiáng)，c值越大，但是c不能大于3；若螺栓的剛性較弱，則c值較小，但是c不能小于1.5；

p為螺栓的螺距；

fb指螺栓的彈性伸長(zhǎng)量，且其中e為螺栓彈性模量，ln為螺栓光桿部分長(zhǎng)度，an為螺栓光桿部分的截面積，ls為螺栓有螺紋部分的長(zhǎng)度，as為螺栓公稱應(yīng)力截面積；

f0.2指螺栓擰緊后的最大預(yù)緊力，且f0.2＝k×s0.2×as，其中k為常量，其可取值0.9；

fa指初始擰緊力矩下的預(yù)緊力，且fa＝75％fs。

螺栓旋轉(zhuǎn)一定的角度目的是為了獲得螺栓預(yù)緊力。初始力矩t確定后，可以計(jì)算得到螺栓在初始力矩t下的預(yù)緊力fa，螺栓最大預(yù)緊力f0.2與初始力矩t下的預(yù)緊力fa的差值(f0.2-fa)就是螺栓旋轉(zhuǎn)后需要達(dá)到的預(yù)緊力。

螺栓旋轉(zhuǎn)一定角度達(dá)到的預(yù)緊力與螺栓的彈性模量fb、螺栓螺距p有比例關(guān)系。彈性模量fb的含義是螺栓在彈性區(qū)域內(nèi)單位預(yù)緊力下的伸長(zhǎng)量，彈性模量fb和預(yù)緊力(f0.2-fa)的乘積表達(dá)含義是在該預(yù)緊力下的螺栓伸長(zhǎng)量，螺栓的螺距p是螺栓旋轉(zhuǎn)一周360°的導(dǎo)程(進(jìn)給量)，螺栓伸長(zhǎng)量與螺距p的比值表示該伸長(zhǎng)量下螺栓需要旋轉(zhuǎn)的角度。

通過(guò)上述計(jì)算方法即可得到螺栓擰緊的初始力矩和旋轉(zhuǎn)角度，如圖1所示，在螺栓擰緊時(shí)，先對(duì)螺栓進(jìn)行選型，根據(jù)選定的螺栓進(jìn)本參數(shù)，計(jì)算出初始力矩和旋轉(zhuǎn)角度，然后根據(jù)計(jì)算所得值進(jìn)行螺栓打緊，避免憑經(jīng)驗(yàn)打緊時(shí)反復(fù)試驗(yàn)的問(wèn)題，提高了打緊工藝的便捷性和可靠性。

如圖2所示，按照理論設(shè)計(jì)的初始力矩和旋轉(zhuǎn)角度擰緊螺栓，試驗(yàn)螺栓的拉伸曲線如圖2中的no.1曲線，通過(guò)拉伸曲線可以看出，缸蓋螺栓進(jìn)入屈服區(qū)域，且軸向力90kn左右，與理論設(shè)計(jì)(no.2曲線)基本符合，因此計(jì)算的擰緊力矩及旋轉(zhuǎn)角度滿足使用要求。

以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說(shuō)明書(shū)與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍。