一种推算连杆螺栓拧紧力矩的试验方法

陈际成，姚 靖

（1.广西玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 537005；2.广西玉林师范学院，广西 玉林 537000）

在发动机中，连杆螺栓把连杆和曲轴装配起来，使活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动并对外作功。连杆螺栓力矩，不但影响连杆和曲轴装配品质，而且影响连杆把活塞往复直线运动转换为曲轴旋转运动的可靠性，进而影响发动机的工作性能和安全性。

本文通过试验方法，分析了在不同大小连杆螺栓力矩作用下，连杆大头与曲轴连接内孔的圆度变化情况，着重论述连杆螺栓力矩与圆度关系趋势，并得出一种推算连杆螺栓拧紧力矩的行之有效的试验方法。

1 试验方法

1.1 工具选用

（1）虎钳。用来夹紧连杆部件。

（2）表盘扳手，用来拧紧不同力矩，测量范围大于连杆螺栓屈服力矩，本试验力矩要求≥330 N·m。

（3）内径千分表。测量连杆部件大头孔的直径，最好数显读数，测量范围大于连杆部件大头孔的直径。

1.2 试验过程

（1）随机抽取合格同类的3件连杆部件（一般含连杆螺栓，无轴瓦）。

（2）用油性笔在连杆部件大头孔的连杆体圆周内壁上，分别标上4个测量点。3件连杆部件的4个测量点位置基本相同，按约45°左右分布，如图1所示（为试验数据更准确，也可以安排更多的测量点）。

图1 连杆体圆周内壁上的测量点

（3）把3件连杆部件的连杆体依次夹紧在虎钳上，用表盘扳手分别上紧连杆螺栓力矩后，测量杆部件大头孔的4个测量点的直径，然后递增30 N·m力矩逐次测量，连杆螺栓屈服时，停止试验。

（4）记录本试验各力矩值和各测量点的圆度变化值，如表1所列。本试验力矩＜60 N·m时内径几乎无变化，连杆螺栓屈服时数据波动，均不记录数据。

表1 试验力矩值和测量点圆度变化值

2 数据分析

2.1 数据统计

（1）试验所用的3件连杆部件中，力矩＜50 N·m时，内径几乎无变化；力矩为360 N·m时，连杆螺栓屈服，测量数据波动大，准确性差，均不列入统计范围。

（2）根据测量数据，计算各连杆螺栓力矩相对于首次拧紧力矩的连杆大头孔内径变化值，并计算圆度平均值，如表2所列。

表2 圆度平均值计算表

（3）根据连杆螺栓拧紧力矩和连杆大头孔内径变化数据，绘制连杆部件螺栓力矩与连杆大头孔内径和圆度变化趋势图，如图2所示。

图2 测量点内径和圆度变化趋势图

2.2 数据分析

根据试验数据，分析该连杆螺栓力矩与连杆大头内径和圆度变化关系：

（1）在330 N·m力矩范围内，该连杆螺栓没有出现屈服现象。

（2）在330 N·m力矩范围内，随着该连杆螺栓力矩增加，内径千分表的压缩量逐渐增加，连杆大头孔径逐渐变小。

（3）该连杆大头圆柱体与连杆体过渡圆角位置附近（如测量点③）孔径压缩量较大，孔径较小；连杆螺栓拧紧位置附近（如测量点④）孔径压缩量较小，孔径较大。

（4）连杆螺栓在190～210 N·m力矩范围内，该连杆部件的连杆大头孔内径变化量最小。

（5）连杆螺栓在210 N·m力矩下，该连杆部件的连杆大头孔内径圆度最好。

2.3 确定拧紧力矩

综上数据分析，该连杆部件大头孔内径在约190～210 N·m力矩范围内，变化量最小，在约210 N·m力矩下，圆度最好。因此该连杆部件的连杆螺栓拧紧力矩，确定在190～210 N·m之间，复紧力矩可取中间值为200 N·m。

3 操作要点的归纳

根据本试验方法，推算连杆螺栓的拧紧力矩，可归纳为以下操作要点：

（1）选择合格同类的连杆部件不少于3件，样本容量越多，试验结果越准确。

（2）每只连杆部件测量点不少于3个，测量点越多，结果越准确，各件连杆部件的测量点位置尽可能相同。

（3）每次递增相同的力矩，每次增加的力矩越小（建议范围10～50 N·m），结果越准确。当连杆螺栓出现屈服时，停止试验。

（4）力矩较小时，连杆部件内径几乎无变化，连杆螺栓屈服时数据数据波动大，准确性差，均不考虑列入试验数据统计范围。

（5）列出连杆螺栓力矩与连杆大头内径和圆度变化关系图表，在内径变化量最小和内径圆度最好的力矩范围内，确定连杆螺栓拧紧力矩值范围。

（6）在确定连杆螺栓拧紧力矩值范围上，一般取该范围中间值为复紧力矩值。如考虑连杆螺栓制造的差异性，可在中间值基础上在±（5%～10%）幅度内确定复紧力矩值，具体根据实施情况而定。

4 结束语

连杆螺栓力矩直接影响发动机的可靠性、工作性能和安全性，是发动机最重要的4种力矩之一，目前国内外有不少连杆螺栓力矩推算和研究的方法。本文通过试验，分析连杆螺栓力矩与复圆度关系趋势，推算连杆螺栓拧紧力矩，实践表明这是一种行之有效的方法。

[1]蒋向佩，等.汽车柴油机构造与使用[M].北京：机械工业出版社，1992.

[2]顾崇衔，等.机械制造工艺学[M].西安：陕西科学技术出版社，1990.