一種推算連桿螺栓擰緊力矩的試驗方法

陳際成，姚 靖

（1.廣西玉柴機器股份有限公司，廣西 玉林 537005；2.廣西玉林師范學院，廣西 玉林 537000）

在發動機中，連桿螺栓把連桿和曲軸裝配起來，使活塞的往復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動并對外作功。連桿螺栓力矩，不但影響連桿和曲軸裝配品質，而且影響連桿把活塞往復直線運動轉換為曲軸旋轉運動的可靠性，進而影響發動機的工作性能和安全性。

本文通過試驗方法，分析了在不同大小連桿螺栓力矩作用下，連桿大頭與曲軸連接內孔的圓度變化情況，著重論述連桿螺栓力矩與圓度關系趨勢，并得出一種推算連桿螺栓擰緊力矩的行之有效的試驗方法。

1 試驗方法

1.1 工具選用

（1）虎鉗。用來夾緊連桿部件。

（2）表盤扳手，用來擰緊不同力矩，測量范圍大于連桿螺栓屈服力矩，本試驗力矩要求≥330 N·m。

（3）內徑千分表。測量連桿部件大頭孔的直徑，最好數顯讀數，測量范圍大于連桿部件大頭孔的直徑。

1.2 試驗過程

（1）隨機抽取合格同類的3件連桿部件（一般含連桿螺栓，無軸瓦）。

（2）用油性筆在連桿部件大頭孔的連桿體圓周內壁上，分別標上4個測量點。3件連桿部件的4個測量點位置基本相同，按約45°左右分布，如圖1所示（為試驗數據更準確，也可以安排更多的測量點）。

圖1 連桿體圓周內壁上的測量點

（3）把3件連桿部件的連桿體依次夾緊在虎鉗上，用表盤扳手分別上緊連桿螺栓力矩后，測量桿部件大頭孔的4個測量點的直徑，然后遞增30 N·m力矩逐次測量，連桿螺栓屈服時，停止試驗。

（4）記錄本試驗各力矩值和各測量點的圓度變化值，如表1所列。本試驗力矩＜60 N·m時內徑幾乎無變化，連桿螺栓屈服時數據波動，均不記錄數據。

表1 試驗力矩值和測量點圓度變化值

2 數據分析

2.1 數據統計

（1）試驗所用的3件連桿部件中，力矩＜50 N·m時，內徑幾乎無變化；力矩為360 N·m時，連桿螺栓屈服，測量數據波動大，準確性差，均不列入統計范圍。

（2）根據測量數據，計算各連桿螺栓力矩相對于首次擰緊力矩的連桿大頭孔內徑變化值，并計算圓度平均值，如表2所列。

表2 圓度平均值計算表

（3）根據連桿螺栓擰緊力矩和連桿大頭孔內徑變化數據，繪制連桿部件螺栓力矩與連桿大頭孔內徑和圓度變化趨勢圖，如圖2所示。

圖2 測量點內徑和圓度變化趨勢圖

2.2 數據分析

根據試驗數據，分析該連桿螺栓力矩與連桿大頭內徑和圓度變化關系：

（1）在330 N·m力矩范圍內，該連桿螺栓沒有出現屈服現象。

（2）在330 N·m力矩范圍內，隨著該連桿螺栓力矩增加，內徑千分表的壓縮量逐漸增加，連桿大頭孔徑逐漸變小。

（3）該連桿大頭圓柱體與連桿體過渡圓角位置附近（如測量點③）孔徑壓縮量較大，孔徑較?。贿B桿螺栓擰緊位置附近（如測量點④）孔徑壓縮量較小，孔徑較大。

（4）連桿螺栓在190～210 N·m力矩范圍內，該連桿部件的連桿大頭孔內徑變化量最小。

（5）連桿螺栓在210 N·m力矩下，該連桿部件的連桿大頭孔內徑圓度最好。

2.3 確定擰緊力矩

綜上數據分析，該連桿部件大頭孔內徑在約190～210 N·m力矩范圍內，變化量最小，在約210 N·m力矩下，圓度最好。因此該連桿部件的連桿螺栓擰緊力矩，確定在190～210 N·m之間，復緊力矩可取中間值為200 N·m。

3 操作要點的歸納

根據本試驗方法，推算連桿螺栓的擰緊力矩，可歸納為以下操作要點：

（1）選擇合格同類的連桿部件不少于3件，樣本容量越多，試驗結果越準確。

（2）每只連桿部件測量點不少于3個，測量點越多，結果越準確，各件連桿部件的測量點位置盡可能相同。

（3）每次遞增相同的力矩，每次增加的力矩越小（建議范圍10～50 N·m），結果越準確。當連桿螺栓出現屈服時，停止試驗。

（4）力矩較小時，連桿部件內徑幾乎無變化，連桿螺栓屈服時數據數據波動大，準確性差，均不考慮列入試驗數據統計范圍。

（5）列出連桿螺栓力矩與連桿大頭內徑和圓度變化關系圖表，在內徑變化量最小和內徑圓度最好的力矩范圍內，確定連桿螺栓擰緊力矩值范圍。

（6）在確定連桿螺栓擰緊力矩值范圍上，一般取該范圍中間值為復緊力矩值。如考慮連桿螺栓制造的差異性，可在中間值基礎上在±（5%～10%）幅度內確定復緊力矩值，具體根據實施情況而定。

4 結束語

連桿螺栓力矩直接影響發動機的可靠性、工作性能和安全性，是發動機最重要的4種力矩之一，目前國內外有不少連桿螺栓力矩推算和研究的方法。本文通過試驗，分析連桿螺栓力矩與復圓度關系趨勢，推算連桿螺栓擰緊力矩，實踐表明這是一種行之有效的方法。

[1]蔣向佩，等.汽車柴油機構造與使用[M].北京：機械工業出版社，1992.

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