【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船用共轨系统，具体涉及一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法。
技术介绍
1、随着柴油机高压共轨系统技术的迭代更新，共轨管内的压力也越来越高；高压共轨管是柴油机共轨系统的核心部件，其主要功能是积累和分配高压燃油，管内为高压或者超高压的介质，其承载能力和可靠性尤为重要，因此整个共轨管连接螺栓以及端盖的密封性对整个系统运行的可靠性有着至关重要的作用。
2、共轨管端盖螺栓主要作用于端盖-唇形密封圈-共轨管之间的紧固连接，螺栓的预紧力使端盖将唇形密封圈紧压在共轨管上，从而达到密封的效果；同时共轨管内部高压介质作用在唇形密封圈内圈，进一步将唇形密封圈上下密封面压紧在端盖和共轨管上，加强了密封；鉴于端盖和共轨之间的密封是通过唇形密封圈实现，被连接件的刚度直接影响螺栓承受的载荷；基于端盖螺栓连接系统的形变图可得知螺栓只承受了一部分载荷，这对于螺栓选型是有利的，而且这种情况只在被连接件未发生分离时才是正确的。因此共轨管端盖螺栓的设计需要满足端盖与共轨管接触面保持不分离，就共轨管端盖处密封情况，存在密封压力与螺栓的拧紧力无法良好匹配的问题。
3、目前现有专利，如专利文献cn 112580156b公开的一种汽油发动机气缸盖螺栓选型及校核方法中，在计算密封所需的预紧力时，采用预定安全系数与螺栓最大外载荷的乘积来确定，未讨论被连接件结合面的接触状态，而对于需要确保密封性功能的螺栓连接结构来说，保证接触面的不分离对螺栓选型至关重要。因此开发一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，对确保船用共轨管端盖螺栓的可靠性十分有益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，用于解决目前共轨管端盖螺栓选型方法不完善造成端盖与共轨管接触面存在分离的风险，进而导致螺栓承受过高工作载荷的技术难点。
2、本专利技术所述的一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，包括以下步骤：
3、s1：根据船用共轨管的轨压s，预估作用在端盖螺栓连接系统上的总载荷f；
4、s2：根据在端盖螺栓连接系统上的总载荷f，计算作用在单个螺栓上的载荷fa；
5、s3：基于船用共轨管的轨压s和作用在单个螺栓上的载荷fa，初步选定螺栓规格及强度等级；
6、s4：基于初步选定的螺栓规格及强度等级，建立端盖螺栓连接系统的有限元模型，并分析有限元模型中被连接件接触面的接触应力；
7、s5：基于有限元模型中被连接件接触面的接触应力，判断有限元模型中被连接件接触面是否分离；若分离，则返回步骤s4；若不分离，则执行步骤s6；
8、s6：根据有限元模型的计算结果，提取螺栓轴向力变化，求得螺栓的相对刚度进而得到螺栓的设计最小预紧力fmmin，并结合拧紧系数求得螺栓的设计最大预紧力fmmax；
9、s7：根据螺栓的设计最大预紧力fmmax，校核选定的螺栓规格及强度等级，并确定螺栓的允许最大预紧力fmtab；
10、s8：校核螺栓的工作时的等效应力及接触应力是否小于各自对应的许用值；若不满足，则返回步骤s7，提高螺栓强度等级或增大螺栓规格；若满足，则执行步骤s9；
11、步骤s9，确定螺栓的拧紧力矩。
12、优选地，s1包括：
13、通过公式：
14、计算总载荷f，其中s为船用共轨管的轨压，d为端盖螺栓连接系统中唇形密封圈的内径。
15、优选地，s3包括：
16、根据作用在单个螺栓上的载荷fa在标准《vdi2230》2015版表a7中第一列找到最接近的作用力，再根据螺栓承载为静态偏心载荷将最接近的作用力向下移一行，进而依据采用扭矩扳手拧紧对作用力再下移一行，实现初步选定螺栓强度等级和规格。
17、优选地，s4包括：
18、基于初步选定的螺栓规格及强度等级，建立由端盖与共轨管连接构成的端盖螺栓连接系统的的有限元模型；
19、针对建立的有限元模型，先假定端盖为刚体，并对其施加强制位移，使得端盖与共轨管刚好接触，提取刚体端盖压缩唇形密封圈的支反力作为使端盖与共轨管接触面不分离的最小夹紧载荷fk；
20、针对建立的有限元模型，再假定端盖为柔体，执行至少包含两个分析步的计算过程，得到端盖与共轨管接触面的接触应力；其中第一个分析步为预紧过程，具体为：基于最小夹紧载荷fk施加螺栓预紧力；第二个分析步为油压加载过程，具体为：基于船用共轨管的轨压s在高压油承压面进行油压加载。
21、优选地，s5包括：
22、若有限元模型中被连接件接触面的接触应力均大于特定的应力值sp，确定有限元模型中被连接件接触面未发生分离；反之，确定有限元模型中被连接件接触面发生分离。
23、优选地，s6包括：
24、从有限元模型的计算结果中提取第一个分析步预紧过程中螺栓的最大轴向力f1和第二个分析步油压加载过程中螺栓的最大轴向力f2；
25、基于两个分析步中螺栓的最大轴向力，得到螺栓的相对刚度
26、基于螺栓的相对刚度作用在单个螺栓上的载荷fa、最小夹紧载荷fk以及由端盖与共轨管接触面的接触应力等效得到的单个螺栓上的力fp，得到螺栓的设计最小预紧力fmmin；
27、基于螺栓的设计最小预紧力fmmin和拧紧系数，得到螺栓的设计最大预紧力fmmax。
28、优选地，由端盖与共轨管接触面的接触应力等效得到的单个螺栓上的力fp是通过公式：
29、fp＝sp*a/n
30、求得，其中，sp为端盖与共轨管接触面的接触应力，a为端盖与共轨管接触面的面积，n为端盖螺栓连接系统中螺栓的数量；
31、通过公式：
32、
33、得到螺栓的设计最小预紧力fmmin，fa为作用在单个螺栓上的载荷，fk为最小夹紧载荷，为螺栓的相对刚度。
34、优选地，s7包括：
35、根据摩擦系数和选定的螺栓规格及强度等级，查标准《vdi2230》2015版表a1，定位到最接近且大于螺栓的设计最大预紧力fmmax所在行，得到螺栓的允许最大预紧力fmtab。
36、优选地，s8包括：
37、根据s4中包含端盖为柔体的有限元模型，重新在第一个分析步中加载螺栓的允许最大预紧力fmtab，在第二个分析步中加载基于船用共轨管的轨压对应的油压压力s；
38、根据第二个分析步油压加载过程中螺栓的最大轴向力ff和螺栓应力截面积as，得到螺栓的拉伸应力σ；
39、根据螺栓的允许最大预紧力fmtab，得到沿螺栓轴线的扭矩mg；
40、根据沿螺栓轴线的扭矩mg及抗扭截面系数wp，得到螺栓的扭曲应力τmax；
41、根据螺栓的拉伸应力σ和螺栓的扭曲应力τmax，得到螺栓工作时的等效应力σred；
42、根据第二个分析步油压加载过程中螺栓的最大轴向力ff，计算螺栓头部与被连接件接触本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S1包括：
3.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S3包括：
4.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S4包括：
5.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S5包括：
6.根据权利要求4所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S6包括：
7.根据权利要求6所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，由端盖与共轨管接触面的接触应力等效得到的螺栓上的力FPFp是通过公式：
8.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S7包括：
9.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，S8包括：
【技术特征摘要】
1.一种船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，s1包括：
3.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，s3包括：
4.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，s4包括：
5.根据权利要求1所述的船用共轨管端盖螺栓选型及校核方法，其特征在于，s5包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思睿，陈康，李亚洲，冉启燕，范希杰，肖洋，
申请(专利权)人：重庆红江机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。