專利名稱：一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法，尤其是一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法。
傳統(tǒng)的柴油機(jī)缸蓋螺釘均采用均勻系緊。九十年代以來，高增壓柴油機(jī)的缸內(nèi)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，其剛度很難實(shí)現(xiàn)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(xiàn)缸蓋漏氣現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種實(shí)現(xiàn)缸墊均勻壓緊的柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法。
本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達(dá)到，一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法，其特征在于將柴油機(jī)汽缸蓋螺釘均力系緊后，建立缸蓋缸墊系統(tǒng)壓緊模形，經(jīng)三維有限元剛度計(jì)算，優(yōu)化出各螺釘擰緊度數(shù)和增加的追緊力，然后按照擰緊度數(shù)和增加的追緊度數(shù)系緊，實(shí)現(xiàn)缸墊的均勻系緊。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)由于采取了一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)象


圖1為缸蓋實(shí)體造形圖，圖2為缸蓋實(shí)體造形剖視圖。
圖3為螺釘、墊片、附件板實(shí)體造形圖。
圖4為缸蓋實(shí)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(jīng)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(jīng)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(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明如圖1～4所示實(shí)體造型完成后，接著進(jìn)行了有限元造型，由于缸蓋太復(fù)雜，無法進(jìn)行整體有限元造型，因此將缸蓋分為左右兩部分進(jìn)行有限元造型，如圖2為左半部分的實(shí)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(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)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(jù)扭矩110NM追緊90°的要求，這里的螺栓是M24普通粗牙螺紋，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊其摩擦系數(shù)為f＝0.2，當(dāng)摩擦系數(shù)為fv＝0.35，表1列出了幾種牙形螺紋的螺距t，內(nèi)徑d2，中徑d1，根據(jù)公式tgφ＝t/πd———①表1<
>①式中α為螺紋的升角，φv為當(dāng)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(jì)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(dāng)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(jié)點(diǎn)與孔周單元節(jié)點(diǎn)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(jù)此計(jì)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(biāo)值矢量的合成，圖8，圖9中標(biāo)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(yīng)增加預(yù)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(yīng)增加預(yù)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(jù)計(jì)算結(jié)果在如圖9、圖10所示的螺栓順序、增減擰緊度數(shù)，擰緊角度與預(yù)緊力間的對應(yīng)關(guān)系如表4所示，這里L(fēng)+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(chǔ)上加擰18度、2號栓90度基礎(chǔ)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(jīng)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(jīng)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(jīng)按上述的措施調(diào)整預(yù)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(diào)整預(yù)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(diào)整預(yù)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(yù)緊力增加之后比未增的平均值增加0.000025mm。
權(quán)利要求
1一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法，其特征在于將柴油機(jī)的缸蓋螺釘均力系緊后，建立缸蓋缸墊系統(tǒng)壓緊模形，經(jīng)三維有限元剛度計(jì)算，優(yōu)化出各螺釘擰緊度數(shù)和增加的追緊力，然后按照擰緊度數(shù)和增加的追緊度數(shù)系緊。
全文摘要
一種柴油機(jī)缸蓋螺釘?shù)木鶆蛳稻o方法,其特征在于將柴油機(jī)的缸蓋螺釘均力系緊后,建立缸蓋缸墊系統(tǒng)壓緊模形,經(jīng)三維有限元剛度計(jì)算,優(yōu)化出各螺釘擰緊度數(shù)和增加的追緊力,然后按照擰緊度數(shù)和增加的追緊度數(shù)系緊。即采取不均勻扭矩壓緊法達(dá)到缸墊均勻壓緊目的,增強(qiáng)了設(shè)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(yōu)先權(quán)日1999年1月5日
發(fā)明者丁黎明, 王茂生, 王昌一 申請人:王茂生