一种用于测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具制造技术

本实用新型专利技术提出一种用于测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具，包括传力部分和支撑部分，传力部分由定位板与传力杆组成，定位板上有两个通孔，两孔之间中心线的距离与两个连杆螺栓的轴线距离相同，传力杆装配在定位板的通孔中，下端高出定位板，传力杆的上端呈套筒状，容纳连杆螺栓下端头，传力杆的上端压在连杆螺母上；支撑部分由支撑板和支撑杆组成，支撑板上有两个孔，其中心线距离与两个连杆螺栓的轴线距离相同，两个支撑杆上端通过两个孔与支撑板固定连接，下端与连杆盖上的连杆螺栓上端面接触。本工具可在使用压力法测试时，将外力传导到连杆盖上，几乎不需对连杆做任何改动，能够测量连杆螺栓实际受力状态，测试准确，操作简单。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具。
技术介绍
发动机连杆螺栓预紧力是发动机设计制造中必须严格控制的参数。发动机装配 时，按照设计要求和装配规范的力矩拧紧连杆螺栓后，一般情况下连杆螺栓预紧力可以达 到静强度设计要求。由于在实际装配过程中，拧紧力矩不够、摩擦副之间摩擦系数的变化等 各种因素致使连杆螺栓预紧力不足，造成连杆螺栓松动，严重时甚至会破坏正在工作的发 动机。所以非常有必要测量发动机连杆螺栓的预紧力，提前发现连杆螺栓在拧紧后预紧力 是否达标，减少发动机异常损坏的数量。 目前对螺栓进行拉压试验时，需要在专业的试验机上进行，如国产SM*A系列电 液伺服动静试验机以及美国MTS液压作动器等。这些采用直接测量连杆螺栓预紧力的试验 设备虽然设计精密，但是费用高昂。 连杆组由连杆、连杆螺栓和连杆轴瓦组成，其中连杆又由连杆小头、杆身、连杆大 头三部分组成。连杆大头多采用剖开式，被分开的部分称为连杆盖，根据剖开形式分为直切 口连杆和斜切口连杆两种，本技术主要针对直切口连杆。 螺栓预紧力的测试，通常可以在螺栓杆身光杆部位贴应变片方式进行直接测量螺 栓的预紧力。由于连杆组本身的结构特点连杆螺栓光杆部位与连杆杆身为过盈配合，所以 螺栓本身受到一定压力，在连杆螺栓光杆部位贴应变，对机加、应变片要求很高，另外测量 结果都会受到一定的影响；如果在连杆螺栓螺纹部位贴上应变片，将破坏螺纹，影响摩擦副 的正常工作。因此，直接测量连杆螺栓预紧力是比较困难的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提出一种用于测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具，通过此工具可采用间接方式测量连杆螺栓预紧力，降低试验设备成本。 由于连杆螺栓有预紧，所以在装配状态下连杆螺栓有预拉伸，连杆大头的被紧固部分，包括轴瓦，有预压縮。它们的预紧力都相等，但作用方向相反，所以是互相平衡的。根据这个原理，本专利技术人采用在连杆盖两侧分型面处贴应变片，测量连杆盖的应变和预紧力，进而得到连杆螺栓的预紧力的方法。测量连杆螺栓预紧力，即连杆螺栓轴力，是指在已知的拧紧力矩下测试连杆螺栓预紧力的大小。扭矩测得的一个数据仅为一个参数，须同时得到压力测得的另一个数据作为第二个参数，只有两个参数同时具备的情况下才能达到测量连杆螺栓预紧力的目的。因此专利技术人采用了扭矩测试和压力测试两个步骤。 本专门工具是用在压力测试中，在压力法测量应变时，连杆大头盖的应变值的大小与所受垂直力的大小密切相关，因此对系统垂直度要求较高。使用压力法测试时，要求所施加的外力必须能够垂直加载到连杆盖的受力面上，即连杆螺栓的螺母与连杆盖的接触面。由于连杆盖是弧形结构，必须制作特定的工具将外力传导到连杆盖上。 本技术采用的技术方案是 —种用于测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具，该专用工具包括传力部分和支 撑部分，其中， 所述传力部分由定位板与传力杆组成，定位板上有两个通孔，两个通孔之间中心 线的距离与发动机连杆的两个连杆螺栓的轴线距离相同，传力杆过盈装配在定位板的通孔 中，下端高出定位板，传力杆的上端呈套筒状，容纳连杆螺栓的端头，并且套筒壁厚与连杆 螺母的壁厚相同，与连杆螺母配合。 所述支撑部分由支撑板和支撑杆组成，支撑板上有两个孔，其中心线距离与发动 机连杆的两个连杆螺栓的轴线距离相同，两个支撑杆上端通过两个孔与支撑板固定连接， 下端与连杆盖上的连杆螺栓顶面接触。 采用本工具可提高测试的准确性，几乎不需要对连杆做任何改动，因此能够测量 连杆螺栓实际受力状态。另外，结构简单，操作方便。附图说明图1是本技术的结构示意图。 图2是本技术的局部剖面示意图。 图3是其中专用工具的传力部分的结构示意图。 图4是测试方法中第一步扭矩测试的状态图。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本专用工具包括传力部分和支撑部分。其中，传力部分 由一块定位板9与两个传力杆11组成。定位板9上有两个通孔10。通过定位板9上的两 个通孔10与传力杆11过盈配合相连。两个通孔10之间中心线的距离与两个连杆螺栓12 轴线的距离相同，从而保证两个传力杆11轴线的距离与两个连杆螺栓12轴线的距离一致， 要求两者中心线距离偏差在0. 4mm以内。传力杆11的底端15与定位板11上的通孔10进 行过盈配合，并高出定位板4 6mm，保证外力只作用在传力杆11上。传力杆的下端15顶 住一个支撑平面上，传力杆的上端14作用在连杆盖上，从而保证所施加外力完全作用在连 杆盖上。由于连杆螺栓12高于连杆盖，所以传力杆的上端14要做成套筒状，使连杆螺栓12 的高出部分落于其中。另外，传力杆顶端的壁厚应与连杆螺母1的壁厚相同，保证受力面积 与螺母一致。 支撑部分包括支撑板6和支撑杆13，支撑板6上有两个孔，两个支撑杆13通过两 个孔与支撑板6固定连接。两个孔之间中心线的距离与两个连杆螺栓12轴线的距离相同， 从而保证两个支撑杆13轴线的距离与两个连杆螺栓12轴线的距离一致，要求两者中心线 距离偏差在0. 4mm以内。支撑杆13的上端与孔过盈配合，下端压在连杆盖上的连杆螺栓顶 面。 采用本专用工具，可以将外力通过支撑杆传到连杆盖上，同时测量连杆螺栓以及 连杆盖的预紧力和应力。 采用本技术对发动机连杆螺栓预紧力 行测试的方法包括两个测试过程第 一个过程是扭矩测试；第二个过程是压力测试。 第一个步骤扭矩测试，如图4所示，过程包括 第1步在连杆盖外侧面粘贴应变片，进气侧与排气侧各有一个应变片7。第2步应变片7与外接应变测量设备相连。第3步将连杆水平放置在支撑块上3，连杆小头2用螺栓与支撑块加以固定。第4步使用扭力扳手按照装配工艺要求拧紧连杆螺栓螺母l，通过应变测量设备 读取连杆盖在规定拧紧力矩作用下的应变和e c。ec= ea+eC2单位微应变。 其中Sa是连杆盖进气侧的应变，、2是排气侧的应变。 其中，在第一步中，应变片尽可能靠近分型面，这样测得的应变数值更加准确。 为了测试准确，在测试过程中，连杆水平放置，使用螺栓通过连杆小头将连杆杆身固定在某一平面上，连杆大头盖部分悬空，以便拧紧连杆螺栓。第二步骤压力测试，参见图2和图3 : 第1步拆卸第一步骤扭矩测试中使用的连杆。 第2步将拆卸的连杆与专用工具连接将传力部分4的传力杆11的顶端14(即 有套筒结构一端)与连杆盖8相连，底端15顶在一固定端面上。将支撑部分的支撑杆13 与连杆螺栓12的上端相接触，保证传力部分的传力杆11、连杆螺栓12、支撑杆13三者的中 心线重合。 第3步对支撑部分的支撑板6施加一个垂直的外压力Px。 第4步计算总的应变和e ' c o e ' c = e C3+ e C4，其中e C3是进气侧的应变， 、4是排气侧的应变； 第5步逐渐增大外压力Px至使得连杆盖的应变和e ' e与扭矩法测量的应 变和^相等。此时，连杆盖所受的外压力P^就是连杆螺栓在规定的装配工艺所要求的拧 紧力矩M作用下的预紧力和F'。 压力法测试的原理是由于金属材料在静载荷作用下，如拉伸、压縮，其变形处于 弹性变形阶段时有一个最重要的宏观特征是，应力o与应变e成正比关系，即符合胡克定 律0 = E e ，其中E弹性模量，是材料的一个重要常数。在受力面积一定情况下，即有外 压力Px与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试发动机连杆螺栓预紧力的专用工具，其特征在于：包括传力部分和支撑部分，其中，　　所述传力部分由定位板与传力杆组成，定位板上有两个通孔，两个通孔之间中心线的距离与发动机连杆的两个连杆螺栓的轴线距离相同，传力杆过盈装配在定位板的通孔中，下端高出定位板，传力杆的上端呈套筒状，容纳连杆螺栓下端头，并且套筒壁厚与连杆螺母的壁厚相同，传力杆的上端压在连杆螺母上；　　所述支撑部分由支撑板和支撑杆组成，支撑板上有两个孔，其中心线距离与发动机连杆的两个连杆螺栓的轴线距离相同，两个支撑杆上端通过两个孔与支撑板固定连接，下端与连杆盖上的连杆螺栓上端面接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金利，刘祖国，余涛，吴顺洪，贾健科，江宝宇，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]