专利名称：一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法，尤其是一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法。
传统的柴油机缸盖螺钉均采用均匀系紧。九十年代以来，高增压柴油机的缸内压力已向20Mpa逼近，缸盖与缸套间的密封垫片必须均匀压紧才能保证密封。气缸盖结构复杂，其刚度很难实现轴对称。仍采用与轴对称布置的螺钉均匀压紧法，必然使密封垫片压紧不均，因而出现缸盖漏气现象。
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种实现缸垫均匀压紧的柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到，一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法，其特征在于将柴油机汽缸盖螺钉均力系紧后，建立缸盖缸垫系统压紧模形，经三维有限元刚度计算，优化出各螺钉拧紧度数和增加的追紧力，然后按照拧紧度数和增加的追紧度数系紧，实现缸垫的均匀系紧。
本发明与已有技术相比具有如下优点由于采取了一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法，实现了缸垫的均匀压紧，增加了缸盖的密封性，杜绝了缸盖漏气现象
图1为缸盖实体造形图，图2为缸盖实体造形剖视图。
图3为螺钉、垫片、附件板实体造形图。
图4为缸盖实体及螺钉、垫片、附件板装配造形图，图5为左半部分有限元造形。
图6为右半部分有限元造形。
图7为垫片外径示意图，图8为右半部分缸垫的位移图，图9为缸盖右半部分位移图，1、2、3、4为螺钉，图10为缸盖左半部分位移图，1、2、3、4为螺钉，图11为左半部分缸垫的位移图，图12为经在螺钉顺序“加拧18度、减26度、减4度、不变”后缸垫左半部分接触单元的矢量绝对值变形图。
图13为经在螺钉顺序加拧26度、减24度、不变、加8度”后缸垫右半部分接触单元的矢量绝对值变形图。
下面结合附图详细说明本发明如图1～4所示实体造型完成后，接着进行了有限元造型，由于缸盖太复杂，无法进行整体有限元造型，因此将缸盖分为左右两部分进行有限元造型，如图2为左半部分的实体，图5、图6为左右半部分的有限元造型，缸盖采取四面体单元，左半部分为50306个单元，右半部分为61641个单元，缸盖材料为球墨铸铁，其弹性模量E根据机械设计手册E＝1.3-1.8×104kg/mm取中间值为1.55×104kg/mm＝1519×105N/mm，缸盖与缸套之间的软钢镀铜垫片及气缸的弹性模量采用普通ISO钢材的E2.068×10N/mm，单元采用矩形单元垫片左右各36个单元，气缸套左右各1478个单元；由于气缸套悬挂在机体上，因此在悬挂处的边界条件作为固定处理，螺栓载荷根据扭矩110NM追紧90°的要求，这里的螺栓是M24普通粗牙螺纹，根据机械设计手册其摩擦系数为f＝0.2，当摩擦系数为fv＝0.35，表1列出了几种牙形螺纹的螺距t，内径d2，中径d1，根据公式tgφ＝t/πd———①表1<
>①式中α为螺纹的升角，φv为当量摩擦角。粗牙时tgφv＝0.35φv＝19.29004622°拧紧力矩
式②中QP为追紧力，DO垫片外径如图7所示。扭矩为Mω＝110NM时计算得 QP＝14.05748KN。螺栓刚度
这里A为螺栓截面积，l为螺栓长度。所以当再追紧90度，螺栓拉长3/4＝0.75mm时
，将此载荷加于每个螺栓孔中心，中心节点与孔周单元节点之间采用刚性单元相连，缸盖与软钢垫圈之间采用接触单元，据此计算出各螺栓均匀上紧时，缸盖及其垫片的变形如图8、图9、图10、图11，这里的位移是指三个坐标值矢量的合成，图8，图9中标出了垫圈与缸盖接触的起始单元号，其它表面接触单元按顺排列，接触单元沿轴向的变形量列于表2、表3，由此可见，左半部分的最大变形量与最小变形量之差为0.01358mm，平均值为0.0294mm，在1号螺栓附近的变型量较小，说明此处的刚度较大，应增加预紧力。右半部分的最大变型量与最小变型量之差为0.01209mm，平均值为0.02943mm，由表及图可见，在1号螺栓附近的变型量较小，说明此处的刚度较大，应增加预紧力，表2垫圈左半部分接触单元的轴向变型(E-02mm)
表3右半部分垫圈接触单元的轴向变型(E-02mm)<t
>根据计算结果在如图9、图10所示的螺栓顺序、增减拧紧度数，拧紧角度与预紧力间的对应关系如表4所示，这里L+18-26-4表示为左半部分的图9所示的1号螺栓90度的基础上加拧18度、2号栓90度基础上减拧26度即64度、3号减拧4度、4号不增不减即90度不变。表4
表5经在螺栓顺序增18减26、减4度后垫圈左半部分接触单元的轴向变型(E-0.2mm)
表6经在螺栓顺序加拧26、减24、不变、加8度后垫圈右半部分接触单元的轴向变型(E-02mm)<
由此可见，经按上述的措施调整预紧力后，左半部分的变型量最大值与最小值之差为0.01065mm，比未调整预紧力之前减小0.00293mm，为原值的78.42％；平均值为0.02858mm.右半部分的变型量最大值与最小值之差为0.00919mm，比未调整预紧力之前减小0.0029，为原值的76.01％；平均值为0.03038mm。左右两部分的平均值基本持平，预紧力增加之后比未增的平均值增加0.000025mm。
权利要求
1一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法，其特征在于将柴油机的缸盖螺钉均力系紧后，建立缸盖缸垫系统压紧模形，经三维有限元刚度计算，优化出各螺钉拧紧度数和增加的追紧力，然后按照拧紧度数和增加的追紧度数系紧。
全文摘要
一种柴油机缸盖螺钉的均匀系紧方法,其特征在于将柴油机的缸盖螺钉均力系紧后,建立缸盖缸垫系统压紧模形,经三维有限元刚度计算,优化出各螺钉拧紧度数和增加的追紧力,然后按照拧紧度数和增加的追紧度数系紧。即采取不均匀扭矩压紧法达到缸垫均匀压紧目的,增强了设备使用中的密封性。
文档编号F02F11/00GK1259621SQ9910152
公开日2000年7月12日 申请日期1999年1月5日 优先权日1999年1月5日
发明者丁黎明, 王茂生, 王昌一 申请人:王茂生