航空发动机及其衍生产品装配螺栓拧紧分析

韦成余++韩大强++孙慧

摘 要：本文主要介绍了其他行业常用螺栓拧紧方法及航空发动机及其衍生产品装配过程螺栓拧紧方法的选择与分析，意在找出最为合理的拧紧方法，为今后装配过程起到一定的帮助和指导作用。

关键词：发动机；装配；螺栓；拧紧方法

中图分类号：TR41 文献标识码：A

1 航空发动机及其衍生产品现行拧紧方法

飞机发动机零组件以多种方式连接，如螺纹连接、齿轮连接、轴承连接、焊接等，并且以多种方式进行锁紧。在发动机的各种连接方式中，最主要、应用最广泛的是螺纹连接。螺钉、螺母以各种尺寸、各种形式遍布发动机上任何部位，有时单台一个件号就几百个。在大组件装配上，发动机机匣、壳体多以螺钉、螺母连接和锁紧，仿佛衣服的纽扣将衣服扣上。操作时既要准确、又要快速。

1.1 常见拧紧方法及要求

1.1.1 按力矩要求拧紧法

力矩要求拧紧法是对螺纹连接件施加一定的外力矩，根据力矩与所产生的

拧紧力的对应关系，来保证对螺纹连接件产生一定的拧紧力的方法。此方法操作简单，易被掌握，是一种常见的拧紧方法。其拧紧要求为：

1.1.1.1 此拧紧方法易受螺纹摩擦力的影响，导致在拧紧力矩符合设计技术要求时，实际产生的拧紧力却未能达到要求。所以螺纹连接件连接前螺纹表面应清洁，如无其它特殊规定，应对螺纹表面用HH-20润滑油进行润滑处理。

1.1.1.2 螺纹连接件拧紧时，应进行预拧紧，按十字交叉顺序预先拧紧全部螺纹连接件，确保与被连接的装配部件结合面紧密贴合。依次松开各螺纹连接件，再依次将螺纹连接件拧至端面贴合状态，最后用要求力矩将螺纹连接件最终拧紧。不可将螺纹连接件拧紧到一定程度后，再用限力扳手按要求力矩拧紧。

1.1.2 按拧紧角度要求拧紧法

以相对转角保证拧紧力，拧紧力不受螺纹连接件螺纹表面摩擦力大小的影响，连接拧紧力可靠。但操作时相对转角不易测量，误差较大。其拧紧要求为：螺纹连接件拧紧时，应进行预拧紧，按径向相对顺序预先拧紧全部螺纹连接件，确保与被连接的装配部件结合面紧密贴合，依次松开直径相对的螺纹连接件，再依次将螺纹连接件拧至端面贴合状态，最后按规定角度最终拧紧。

1.1.3 按连接件伸长量要求拧紧法

是根据连接件被拉伸量保证连接预紧力的方法。

其拧紧要求为：

1.1.3.1 测量伸长量时应从螺纹连接件两端测量，如果仅从一端测量，测量前应保证螺纹连接件轴向活动量被向拉紧力方向完全排除。

1.1.3.2 螺纹连接件拧紧时，应进行预拧紧，按顺序及规定的拧紧力预先拧紧全部螺纹连接件，确保与被连接的装配部件结合面紧密贴合。松开其中任一螺纹连接件，按一定力矩要求将其拧至端面贴合状态，保证其轴向活动量被向拉紧力方向完全排除。按规定的力矩拧紧后，稳定一定时间，再测量该螺纹连接件长度或相对某一测量平面的相对长度，计算螺纹连接件伸长量。

2 其他行业采用螺栓拧紧方法及工具

在化工、石油、汽车等行业都对关键部件螺栓拧紧方法进行明确要求，以保证产品装配质量。下面就较为成熟的汽车行业为例加以分析。

2.1 汽车发动机装配

在汽车行业，尤其是动力总成系统的装配作业中，螺栓联接有着广泛的应用，其质量直接关系到产品的安全性和可靠性。拧紧作为发动机重要的装配工艺环节，同样存在螺栓安装错误、拧紧过程错误等风险。然而，我们可以通过零件自身特点或零件之间的差异，利用拧紧设备本身的控制特性，实现一些零件的漏装和混装防错，基于ATLAS等品牌拧紧系统，对拧紧中的一些防错手段进行说明和例证。拧紧的原理，是通过旋转紧固件，将拧紧工具作用在紧固件上的扭矩一部分转化为零件夹紧力，进而实现对零件装配的目的。电枪传感器，可以同时记录拧紧的扭矩和角度。虽然在多数情况下，我们以扭矩作为目标值对拧紧的结果进行控制，但同时可以利用电枪的这一功能，对实现目标扭矩时螺栓所转过的角度，进行监控。在规模生产中，紧固件和连接零件是一致性很高的零件，拧紧的角度可以高度接近，而对于状态异常的零件拧紧的监控角度，可能与正常零件的数据偏差较多。对于需要拧紧多颗螺栓的工位，有时会发生对已经完成拧紧的螺栓重复拧紧的错误。角度监控则可以防止这种错误的发生。

当正常零件进行装配拧紧时。以T0 为监控起点，当实现目标扭矩时，拧紧的监控角度值，会落在正常的监控区间A 之内；因零件异常，过早达到目标扭矩时。以T0 为监控起点，当达到目标扭矩时，拧紧监控角度低于正常范围，落在区间B 之内，此时拧紧设备会因该次拧紧的监控角度，未达到设定的正常范围下限而进行报警。一般导致这种报警的情况，有错用了螺纹副过短的零件或者螺纹加工深度不足，或者对已拧紧完毕的螺栓进行重复拧紧等. 因零件异常，过迟达到目标扭矩时。以T0 为监控起点，当达到目标扭矩时，拧紧监控角度高于正常范围，落在区间C 之内，此时，拧紧设备同样会因该次拧紧的监控角度，超出设定正常范围上限而报警。一般导致这种报警的情况，有使用了螺纹副过长的零件，或者漏装垫片或者密封圈等零件。

在拧紧技术日新月异的今天，借鉴汽车行业的成熟经验，在航空发动机及其衍生品装配中引入先进螺栓拧紧控制系统—各种电动伺服控制工具（手持式的电动扳手或固定式的拧紧机），高精度的传感器可以使拧紧精度达到±3%以内；根据拧紧特点选择不同的拧紧方式，可以获得高精度、稳定的拧紧质量，所以就连成本控制严格的日系汽车生产企业也逐渐大量采用电动工具来保证装配的产品质量。航空发动机及其衍生品在今后的装配中引入先进螺栓拧紧控制系统来提高装配质量将是一个很好的解决方案。

结语

论文从汽车行业方面介绍了螺纹拧紧的使用技术，虽然在汽车行业应用可能比较成熟，但还未应用于航空发动机及其衍生品实际装配过程中，因此下一步的工作将研究和解决在实际应用中出现的一些问题，使拧紧控制系统在航空发动机行业应用更加成熟。

参考文献

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[3]李士涛.螺栓拧紧技术及其应用[J].东风日产.

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