專利名稱：一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法
技術領域：
本發明涉及一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法，尤其是一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法。
傳統的柴油機缸蓋螺釘均采用均勻系緊。九十年代以來，高增壓柴油機的缸內壓力已向20Mpa逼近，缸蓋與缸套間的密封墊片必須均勻壓緊才能保證密封。氣缸蓋結構復雜，其剛度很難實現軸對稱。仍采用與軸對稱布置的螺釘均勻壓緊法，必然使密封墊片壓緊不均，因而出現缸蓋漏氣現象。
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種實現缸墊均勻壓緊的柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法。
本發明的目的可以通過如下措施來達到，一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法，其特征在于將柴油機汽缸蓋螺釘均力系緊后，建立缸蓋缸墊系統壓緊模形，經三維有限元剛度計算，優化出各螺釘擰緊度數和增加的追緊力，然后按照擰緊度數和增加的追緊度數系緊，實現缸墊的均勻系緊。
本發明與已有技術相比具有如下優點由于采取了一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法，實現了缸墊的均勻壓緊，增加了缸蓋的密封性，杜絕了缸蓋漏氣現象
圖1為缸蓋實體造形圖，圖2為缸蓋實體造形剖視圖。
圖3為螺釘、墊片、附件板實體造形圖。
圖4為缸蓋實體及螺釘、墊片、附件板裝配造形圖，圖5為左半部分有限元造形。
圖6為右半部分有限元造形。
圖7為墊片外徑示意圖，圖8為右半部分缸墊的位移圖，圖9為缸蓋右半部分位移圖，1、2、3、4為螺釘，圖10為缸蓋左半部分位移圖，1、2、3、4為螺釘，圖11為左半部分缸墊的位移圖，圖12為經在螺釘順序“加擰18度、減26度、減4度、不變”后缸墊左半部分接觸單元的矢量絕對值變形圖。
圖13為經在螺釘順序加擰26度、減24度、不變、加8度”后缸墊右半部分接觸單元的矢量絕對值變形圖。
下面結合附圖詳細說明本發明如圖1～4所示實體造型完成后，接著進行了有限元造型，由于缸蓋太復雜，無法進行整體有限元造型，因此將缸蓋分為左右兩部分進行有限元造型，如圖2為左半部分的實體，圖5、圖6為左右半部分的有限元造型，缸蓋采取四面體單元，左半部分為50306個單元，右半部分為61641個單元，缸蓋材料為球墨鑄鐵，其彈性模量E根據機械設計手冊E＝1.3-1.8×104kg/mm取中間值為1.55×104kg/mm＝1519×105N/mm，缸蓋與缸套之間的軟鋼鍍銅墊片及氣缸的彈性模量采用普通ISO鋼材的E2.068×10N/mm，單元采用矩形單元墊片左右各36個單元，氣缸套左右各1478個單元；由于氣缸套懸掛在機體上，因此在懸掛處的邊界條件作為固定處理，螺栓載荷根據扭矩110NM追緊90°的要求，這里的螺栓是M24普通粗牙螺紋，根據機械設計手冊其摩擦系數為f＝0.2，當摩擦系數為fv＝0.35，表1列出了幾種牙形螺紋的螺距t，內徑d2，中徑d1，根據公式tgφ＝t/πd———①表1<
>①式中α為螺紋的升角，φv為當量摩擦角。粗牙時tgφv＝0.35φv＝19.29004622°擰緊力矩
式②中QP為追緊力，DO墊片外徑如圖7所示。扭矩為Mω＝110NM時計算得 QP＝14.05748KN。螺栓剛度
這里A為螺栓截面積，l為螺栓長度。所以當再追緊90度，螺栓拉長3/4＝0.75mm時
，將此載荷加于每個螺栓孔中心，中心節點與孔周單元節點之間采用剛性單元相連，缸蓋與軟鋼墊圈之間采用接觸單元，據此計算出各螺栓均勻上緊時，缸蓋及其墊片的變形如圖8、圖9、圖10、圖11，這里的位移是指三個坐標值矢量的合成，圖8，圖9中標出了墊圈與缸蓋接觸的起始單元號，其它表面接觸單元按順排列，接觸單元沿軸向的變形量列于表2、表3，由此可見，左半部分的最大變形量與最小變形量之差為0.01358mm，平均值為0.0294mm，在1號螺栓附近的變型量較小，說明此處的剛度較大，應增加預緊力。右半部分的最大變型量與最小變型量之差為0.01209mm，平均值為0.02943mm，由表及圖可見，在1號螺栓附近的變型量較小，說明此處的剛度較大，應增加預緊力，表2墊圈左半部分接觸單元的軸向變型(E-02mm)
表3右半部分墊圈接觸單元的軸向變型(E-02mm)<t
>根據計算結果在如圖9、圖10所示的螺栓順序、增減擰緊度數，擰緊角度與預緊力間的對應關系如表4所示，這里L+18-26-4表示為左半部分的圖9所示的1號螺栓90度的基礎上加擰18度、2號栓90度基礎上減擰26度即64度、3號減擰4度、4號不增不減即90度不變。表4
表5經在螺栓順序增18減26、減4度后墊圈左半部分接觸單元的軸向變型(E-0.2mm)
表6經在螺栓順序加擰26、減24、不變、加8度后墊圈右半部分接觸單元的軸向變型(E-02mm)<
由此可見，經按上述的措施調整預緊力后，左半部分的變型量最大值與最小值之差為0.01065mm，比未調整預緊力之前減小0.00293mm，為原值的78.42％；平均值為0.02858mm.右半部分的變型量最大值與最小值之差為0.00919mm，比未調整預緊力之前減小0.0029，為原值的76.01％；平均值為0.03038mm。左右兩部分的平均值基本持平，預緊力增加之后比未增的平均值增加0.000025mm。
權利要求
1一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法，其特征在于將柴油機的缸蓋螺釘均力系緊后，建立缸蓋缸墊系統壓緊模形，經三維有限元剛度計算，優化出各螺釘擰緊度數和增加的追緊力，然后按照擰緊度數和增加的追緊度數系緊。
全文摘要
一種柴油機缸蓋螺釘的均勻系緊方法,其特征在于將柴油機的缸蓋螺釘均力系緊后,建立缸蓋缸墊系統壓緊模形,經三維有限元剛度計算,優化出各螺釘擰緊度數和增加的追緊力,然后按照擰緊度數和增加的追緊度數系緊。即采取不均勻扭矩壓緊法達到缸墊均勻壓緊目的,增強了設備使用中的密封性。
文檔編號F02F11/00GK1259621SQ9910152
公開日2000年7月12日 申請日期1999年1月5日 優先權日1999年1月5日
發明者丁黎明, 王茂生, 王昌一 申請人:王茂生