[發(fā)明專利]基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011153143.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112536581B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 盧婷;毛善斌;徐軍
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;G01N3/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

1.一種基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法，所述軸系產(chǎn)品包括：中心軸及套裝在中心軸外部的兩個以上零部件；

其特征在于，所述控制方法的具體步驟如下：

第一步，將軸系產(chǎn)品的中心軸安裝在拉力機上后，將模擬套筒安裝在中心軸上，并將載荷傳感器安裝在模擬套筒的端面，通過拉力機標定載荷傳感器的誤差；

第二步，將第一步中的軸系產(chǎn)品的中心軸、模擬套筒及載荷傳感器組成的整體從拉力機上拆卸后，安裝在螺紋緊固件試驗分析系統(tǒng)上，然后將壓緊螺母安裝在中心軸的端部，并壓緊在模擬套筒端面的載荷傳感器上；通過扭矩T擰緊壓緊螺母，進而對模擬套筒及其端面的載荷傳感器施加預緊力F；所述扭矩T通過螺紋緊固件試驗分析系統(tǒng)檢測得到；所述預緊力F通過載荷傳感器測量得到，載荷傳感器將測量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給應力應變測試儀顯示；通過調(diào)節(jié)扭矩T，得到扭矩T—預緊力F對應的關系曲線，并對所述扭矩T—預緊力F對應的關系曲線進行擬合，得到，

F＝kT，k為常數(shù)；公式(1)

根據(jù)扭矩T—預緊力F對應的關系曲線可確定扭矩T的最大值及其對應的預緊力F的最大值，即工程應用允許的最大預緊力；

第三步，將第二步的軸系產(chǎn)品的中心軸從螺紋緊固件試驗分析系統(tǒng)上拆卸后，再次安裝在拉力機上，并將模擬套筒和壓緊螺母拆除；對中心軸上的每個零部件分別進行壓緊試驗，找出在工程應用允許的最大預緊力的范圍內(nèi)軸系產(chǎn)品上影響裝配變形的零部件，作為變形體；

第四步，將所有的零部件均安裝在中心軸上，并將模擬套筒安裝在中心軸的端部，并壓緊在所有零部件組成的整體上；拉力機的加載端壓緊在模擬套筒的端面上，并對模擬套筒施加沿其軸向的加載力B，所述加載力B用于模擬壓緊螺母的預緊力F，即加載力B＝預緊力F；所述所有零部件組成的整體在加載力B的作用下發(fā)生變形，所述所有零部件組成的整體的變形量H通過拉力機行程變化測量得到；通過調(diào)節(jié)加載力B，得到預緊力F-變形量H對應的關系曲線；對所述預緊力F-變形量H對應的關系曲線進行擬合，得到

式中，a，b，c均為常數(shù)；

第五步，對公式(1)及公式(2)進行處理，建立壓緊螺母的扭矩T—中心軸上的零部件整體的變形量H的對應關系擬合公式，如下：

第六步，根據(jù)第三步的找到的變形體及第五步中的扭矩T—中心軸上的零部件的變形量H的關系，通過調(diào)節(jié)扭矩T或更換變形體來控制出發(fā)動機軸系產(chǎn)品的裝配變形量H。

2.如權利要求1所述的一種基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法，其特征在于，在第一步中，標定載荷傳感器的誤差的具體步驟如下：

將軸系產(chǎn)品的中心軸安裝在拉力機上后，將模擬套筒安裝在中心軸上，并將載荷傳感器安裝在模擬套筒的端面；拉力機的加載端壓緊在載荷傳感器上，并對載荷傳感器進行加載，通過拉力機提供的加載力的示值對載荷傳感器進行標定；即對載荷傳感器的示值與拉力機的示值進行對比，若兩者之間的誤差在±2％以內(nèi)，則表示載荷傳感器測量拉力機的加載力準確；若兩者之間的誤差不在±2％以內(nèi)，則需要重新校核載荷傳感器，直到兩者之間的誤差在±2％以內(nèi)。

3.如權利要求1所述的一種基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法，其特征在于，在第二步中，通過扭矩T擰緊壓緊螺母到最大預緊力的方法有兩種，第一種為：逐級均勻增加扭矩T，得到扭矩T—預緊力F對應的關系曲線；第二種為：一次施力到扭矩T最大值，得到扭矩T—預緊力F對應的關系曲線；對比兩種方法的扭矩T—預緊力F對應的關系曲線可知，兩個關系曲線完全相同；因此，扭矩T—預緊力F的對應關系與調(diào)節(jié)扭矩T的方式無關。

4.如權利要求1所述的一種基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法，其特征在于，在第三步中，所述壓緊試驗的具體步驟為：

將一個零部件A安裝在中心軸后，拉力機的加載端壓緊在該零部件A的端面上，并對該零部件A施加沿其軸向的加載力A，所述加載力A用于模擬壓緊螺母的預緊力F，即加載力A＝預緊力F，因此，所述拉力機提供的加載力A應小于或等于第二步得到的工程應用允許的最大預緊力；所述零部件A在加載力A的作用下發(fā)生變形，所述零部件A的變形量H通過拉力機行程變化測量得到；通過調(diào)節(jié)加載力A，得到預緊力F—變形量H對應的關系曲線。

5.如權利要求4所述的一種基于預緊力和扭矩關系的軸系產(chǎn)品裝配變形的控制方法，其特征在于，在第三步中，找到變形體的具體步驟如下：

對所有零部件進行壓緊試驗后，最終得到兩種類型的預緊力F—變形量H對應的關系曲線；一種類型為可擬合為直線的曲線；另一種為可擬合為有拐點的曲線，其中，可擬合為直線的曲線對應的零部件為變形體，變形體的受壓變形量H隨著預緊力F的增大會線性增大；有拐點的曲線對應的零部件為剛性體，剛性體的受壓變形量H在預緊力F小于或等于設定值A時，隨著預緊力F的增大會線性增大；但在預緊力F大于設定值A時，即使預緊力F增大，剛性體的受壓變形量H也保持不變；因此，在工程應用允許的最大預緊力范圍內(nèi)影響裝配變形的零部件為變形體，通過選配一個或一個以上變形體來控制整個軸系產(chǎn)品的裝配變形量。