[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响

针对航空发动机装配过程中出现的螺栓预紧力误差大、控制精度低等问题,基于TC4钛合金单螺栓连接工艺实验,分析了不同拧紧策略对装配预紧力大小及稳定性的影响,具体包括扭矩法、扭矩-转角法等拧紧方法和拧紧速度。在扭矩法的基础上,研究了分步拧紧对预紧力的影响。以单螺栓连接结构和航空发动机典型的法兰螺栓连接结构为研究对象,探索了螺栓预紧力短时衰减规律。结果表明,重复拧紧时扭矩-转角法预紧力标准差大致是扭矩法的三分之一,使用扭矩-转角法、采用分步拧紧和提高拧紧转速均可使拧紧扭矩系数K值趋于平稳,降低预紧力分散程度,提高预紧力控制精度;预紧力在拧紧完成后的短时间内会发生衰减,前5～10min衰减最快,大致占总衰减量的80%,20～30min后预紧力保持稳定。     

航空发动机盘轴连接结构螺栓组弹性相互作用的规律

螺栓连接是航空发动机转子盘轴结构最常用的1种连接方式,螺栓之间的弹性相互作用对螺栓残余预紧力往往具有显著影响,进而影响盘轴间预紧力及界面压力一致性。首先分析了螺栓组弹性相互作用基本原理,建立残余预紧力随预紧过程演化模型;结合航空发动机低压涡轮轴盘连接特征,建立螺栓组弹性相互作用简化分析模型,分析材料属性,盘轴厚度、螺栓孔中心距、螺栓孔大小、螺栓数量等盘轴尺寸,以及初始预紧力、拧紧顺序等工艺参数对螺栓组弹性相互作用的影响,并结合试验进行验证,研究结果为盘轴连接结构设计及工艺设计提供理论依据。     

拧螺栓和拧螺母对螺纹轴向预紧力的影响研究

为了研究拧螺栓和拧螺母对轴向预紧力的影响,基于被连接件材料为钢-钢、钢-铝连接结构,将六角法兰面螺栓和六角法兰面螺母分别压钢状态进行拧紧试验,并利用超声波预紧力测量仪监测拧紧实现的轴向预紧力,结果表明拧螺栓较拧螺母实现的预紧力大。经分析导致该现象主要原因为螺栓法兰面实际锥度比螺母法兰面锥度小,即螺栓法兰面较螺母内外圈高度差小,导致前者支承面摩擦内径更小,同目标扭矩条件下扭矩系数小则转化的轴向预紧力更大。结合有限元分析,验证实测样件法兰面不同锥度受载条件下的应力分布情况,钢板最大应力集中位置为支承面摩擦内径,与试验结果相吻合。     

螺纹润滑对螺纹副扭矩系数的影响及拧紧工艺探讨

采用螺栓螺母的螺纹连接结构具有广泛的运用,扭矩法拧紧则是螺纹连接各类拧紧中的最为广泛运用的拧紧方法。为了保障采用扭矩法拧紧的螺纹连接副的可靠性和稳定性,需要对螺纹连接副的扭矩和预紧力关系进行试验和研究。在制订装配工艺时,也需要结合螺纹副的实际情况和螺纹部位的润滑状态等选用合适的装配工艺。本文针对M12的镀锌螺栓,选用不同类型的螺母和螺纹润滑介质研究其扭矩和预紧力关系。结果表明,不同润滑介质对螺纹副的扭矩和预紧力关系有一定影响,对于不同类型的螺母,其影响程度也不同。同时通过分析差异性,对螺纹副的工艺选择进行了一定探讨,为如何选择合理的装配工艺提供了一定启发。     

航空发动机转子装配螺栓自动拧紧机设计与分析

传统航空发动机转子装配螺栓拧紧设备自动化程度低,对发动机装配效率及装配质量影响较大。结合国内航空发动机转子装配螺栓拧紧设备现状,基于Pro/E软件设计了一种新型航空发动机转子装配螺栓自动拧紧机。并运用ANSYS Workbench对关键承力构件进行分析,得到其最大应力、应变及变形,据此可对关键结构件进行强度和刚度校核。     

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究

针对风电机组高强度螺栓装配工艺复杂、装配效率较低的问题,运用超声波法测量螺栓预紧力的方法,以2.0MW机组的变桨轴承与轮毂的连接螺栓为研究对象,分析了5种不同扭矩拧紧工艺条件下螺栓的预紧效果,并比较研究了"预紧次数"和"二硫化钼涂抹方式"对高强度螺栓预紧力的影响。研究结果表明:分3次预紧和分2次预紧螺栓时,螺栓的预紧效果基本相同,可将螺栓装配工艺中分3次预紧优化为分2次预紧,节省装配时间;二硫化钼涂抹方式对螺栓预紧力影响较大,全涂抹时螺栓获得的预紧力更贴近目标值。     

航空结构中螺栓连接预紧力设计研究

螺栓预紧力表示的是螺栓在拧紧过程中,螺栓与其他连接件之间在拧紧力矩的作用下沿螺栓轴线方向的力。影响螺栓预紧力的因素有很多,比如:螺母与连接件之间产生的静摩擦力、螺母与螺栓之间产生的静摩擦力以及螺栓的拧紧力矩。航空结构中有许多部位需要螺栓连接的,因此,研究航空结构中的螺栓预紧力对于飞机整体的稳定性有一定的帮助。     

螺距误差下的螺纹副应力分布及其对装配预紧力的影响研究

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布.最后,通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系,验证了仿真模型以及上述理论的准确性.     

固体火箭发动机夹具力矩计算方法的研究

固体火箭发动机在进行径向振动试验时,通常通过上、下弧座固定在振动台面上,若对弧座连接螺栓预紧力的施加不合理,则会对发动机造成不同程度的损伤。从固体火箭发动机安装弧座连接螺栓的预紧力开始分析,研究了一种螺栓最大拧紧力矩、最小拧紧力矩的计算方法,提出推荐拧紧力矩,并通过某型号固体火箭发动机振动试验实例验证了该方法的可行性。为固体火箭发动机径向振动试验提供了一种可参考的螺栓拧紧力矩确定方法,且对于今后的发动机径向夹具设计具有重要的指导意义。     

某发动机连杆螺栓拧紧工艺开发

为了获得稳定的螺栓预紧力,对某发动机连杆螺栓的拧紧工艺进行正向设计开发。选取弹性区转角法作为该螺栓的拧紧方式,计算动态力矩及拉应力作为拧紧工艺的理论基础。采用装配试验分析系统进行实物拧紧试验,先通过拧断试验初定工艺,再在样机上进行发动机耐久试验,然后在生产装配线上进行拧紧工艺验证,从而得出该拧紧工艺的有效性。     

多螺栓连接结构预紧力实验研究

开展多螺栓连接结构预紧力实验研究,获得了其在纯拧紧力矩作用下的预紧力及其响应规律。研究采用应变片测试方法,首先对单螺栓连接结构进行了预紧力实验,获得了不同拧紧力矩条件下螺杆上的轴向应变、轴向应力及预紧力,并通过与经验公式计算结果比较,验证了预紧力测试方法的合理性。在此基础上,开展了多螺栓连接结构预紧力实验研究。为比较相同拧紧力矩条件下,多螺栓连接结构与单螺栓连接结构预紧力水平间的差异,定义了预紧力比例因子K_(pro)。实验结果表明,由于螺栓组内部各螺栓间的相互影响,其预紧力水平明显低于单螺栓结构,并与螺栓拧紧状态相关。就本文所采用的多螺栓连接结构而言,在拧紧力矩较低、螺栓尚未完全拧紧时,K_(pro)为0.7~0.8,其预紧力水平为单螺栓结构的0.7~0.8倍;当拧紧力矩较高、螺栓处于稳定的拧紧状态时,K_(pr)为0.6左右,其预紧力约为单螺栓结构的0.6倍。     

拧紧转速对螺栓联接可靠性分析

为了探究不同拧紧转速对螺栓联接效果的影响,利用螺栓多功能紧固分析系统对螺栓在转速为20 r/min、30 r/min、40 r/min、50 r/min、60 r/min、70 r/min的条件下进行扭矩—夹紧力试验,并对螺栓摩擦面进行温度监测。结果表明:在干摩擦条件下,随着拧紧转速的增加,螺栓的摩擦系数逐渐降低;同时引起摩擦面温度逐渐升高,摩擦系数减小。摩擦系数降低导致扭矩系数减小,则扭矩转化的轴向夹紧力较大,充分发挥了螺栓的使用效能。因此,在螺栓的实际装配过程中,适当提高拧紧转速对于保证螺栓联接可靠性具有重要意义。     

拧紧策略及其对螺栓预紧力影响研究

随着飞机结构越来越多地采用整体机加件和复合材料构件,螺栓在主承力结构的连接中起着尤为重要的作用。螺栓拧紧在螺栓连接中是最为重要的环节,拧紧过程中产生的轴向力使螺栓被拉长,被连接件被压缩,而这个轴向力就是预紧力,预紧力作为螺栓拧紧中最为关键的因素,对螺栓连接的可靠性、结构力学性能和疲劳寿命有着非常显著的影响。现常采用扭矩法对螺栓进行拧紧,其中预紧力是通过拧紧扭矩转化得到,该过程受摩擦系数影响显著,而拧紧工艺参数亦会影响摩擦系数,使得预紧力与拧紧力矩的转化关系更加复杂。对不同的拧紧方法进行了比较的同时,发现不同拧紧方法对于预紧力的影响不尽相同,对于预紧力的控制也不尽相同。研究拧紧方法、拧紧工艺参数对拧紧力矩-预紧力转化关系的影响,对于精准获得所需的预紧力有积极的作用。因此,就国内外拧紧策略及其对预紧力影响的研究现状进行综述,主要涉及拧紧方法、拧紧方法对预紧力的影响、拧紧工艺参数对预紧力的影响等三个方面。     

轨道交通车辆中螺栓安装预紧力精度分析及控制措施

介绍了轨道交通装备螺栓连接特点,分析了引起螺栓安装预紧力散差的主要因素,采用单一变量试验法研究了拧紧工具、拧紧工艺、摩擦因数等因素对预紧力精度的影响。提出了提高螺栓预紧力精度的措施,为提升轨道交通行业螺栓连接质量提供了参考依据。     

发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究

螺栓连接的拧紧工艺对整机装配品质有很大影响。扭矩控制法和扭矩/转角控制法是控制螺栓预紧力的两种常用方法。分析了这两种方法的特点及影响因素,在以发动机连杆加工和装配中的螺栓拧紧为对象,通过试验研究了这两种方法对连杆大头孔圆度的影响,试验结果表明扭矩/转角控制法具有更高的控制精度。     

基于视觉引导的航空发动机低压涡轮轴自动化装配系统研究

针对航空发动机低压涡轮轴传统手工装配存在的劳动强度大、装配效率低下、人工拧紧预紧力偏差大等问题,设计并研制了一套航空发动机低压涡轮轴自动化装配系统.实现了涡轮轴装配的轴孔自动调姿对接、安装止口自动加热测温、螺母自动拧紧等自动化装配工艺流程,并开发了相应的软件控制系统.针对狭小空间内轴孔装配位姿难以测量的难题,利用双目结...     

工程车辆车轮螺栓预紧力衰减研究

文中以某工程车辆为例,对车轮螺栓在紧急制动工况下预紧力衰减进行研究。首先对车辆车轮螺栓的预紧力及拧紧力矩进行了理论计算。不同类型螺母、不同螺母厚度、不同紧固方式、不同扭矩系数在紧急制动工况下轴向预紧力衰减不同,使用力矩扳手方式紧固的螺栓在试验后的预紧力不满足设计要求;在冲击载荷下施必牢螺母预紧效果良好,30mm厚度螺母剩余预紧力较大,满足要求。最后在试验的基础上对理论计算最小紧固力矩进行修正,为设计人员理论计算的数据更接近真实工况提供支撑。研究表明：冲击载荷下选择30 mm厚度防松螺母,采用拧紧机拧紧的紧固方法可以得到满足要求的剩余预紧力。     

螺栓预紧力测量装置的设计与应用

市面销售的M5、M6螺栓拧紧测量设备仅能测量拧紧扭矩且价格昂贵,针对该现状,研发螺栓预紧力测量装置。该装置包括:安装板、压力块、内螺纹柱、压力传感器、连接螺栓。将该装置应用于螺栓拧紧过程的监控,实现了对拧紧扭矩和预紧力的同时检测,实时调整设备的拧紧扭矩,使得螺栓装配预紧力达到设计要求。测量装置为螺栓连接,易损件互换性强;结构设计精巧,仅用市面销售的普通压力传感器即能达到预紧力测量要求,成本低廉。该装置特别适合于有M5、M6螺栓装配的小微制造企业采用。     

控制螺栓预紧力矩的液压装置

工程上普遍采用螺栓来紧固结构。为了增强联接的刚性、紧密性及防松能力,必须对每个紧固螺栓进行拧紧,给予一定的预紧力。预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的,一般工程上采用控制拧紧力矩的方法很多,例如:使用测力矩扳手或定力矩扳手,装配时测量螺栓的伸长量,规定开始拧紧后的扳动角度和圈数等。理论上计算拧紧力矩 T 的公式为 T=T_1+T_2,式中:T_1为螺旋副间的摩擦力矩,T_2为螺母与支承面间的摩擦力矩。由于摩擦力不稳定等种种因素,加在扳手上的力难于准确控制。有时会把螺栓拧得过紧,给以后工作留下隐患;有时会把螺栓拧得太松,而未达到原先要求的预紧。出现上述情况,我们要力求避免。现介绍一种能合理地控制预紧力的液压式预紧螺栓联接方法。