汽车发动机螺纹螺栓螺帽知识与拆装.pdf

基础知识讲座 M a s t e rt h eB a s i c s 汽车发动机基础知识讲座本期问 题：t 螺栓、螺帽损坏原固? 2 拆装螺栓、 螺帽注意事I 舜? 玉螺栓、螺帽防松方法? 欢诬您积极反馈f 联乐方武蚋既l 啪d 如蝴1 1 你可知遣，j 、螺栓 百勺六用处? 栏目编辑：文二霞w e m o f or c h I n ac o m ， 汽车发动机螺纹、螺栓、螺帽知识与拆装( 下) ( 接卜期) 举一个非常典型的例子，一次在一个维 修厂维修人员遇到一辆奔驰5 0 0 、K E 系列的 发动机大修，揭缸盖时缸盖螺栓滑扣，缸盖螺 栓将发动机缸体相对应的螺纹承孔绞碎带出， 8 0 的螺栓都是如此。在处理这件事时，维修 人员第一次是采取将发动机缸体承孔螺纹加 大，配置以加大缸盖螺栓直径的做法，结果螺 栓的预紧力远没达到要求螺栓就全部断了1 虽 然断的部位稍有不同。第二次换上了相应螺 纹直径的柴油机缸盖螺栓，结果又将缸体承孔 螺纹绞碎带出。这样反复几次，最后发动机相 应的螺纹承孔已经和发动冷却水套几乎贯通， 如果不采取适当的措施缸体一定报废，这是 客户所不能接受的。这时维修人员采取了在缸 体承孔上镶丝套的做法，这种丝套内外都加工 有螺纹，外螺纹与加大直径的缸体螺纹承孔以 过盈配合相连接( 并涂以金属粘接剂) ，内螺纹 可以选用原来的标准直径的螺栓。 这是唯一可行的方法，但是这种丝套是 特殊合金金属加工的，是采购的商品成品， 而这种市面上供应的丝套大多数是为易损 的缸盖上的火花塞预备的。因此，丝套的长 度只有2 5 m m ，而缸盖螺栓要求旋合长度为 4 0 m m 以上，旋合长度就是说螺栓拧入缸体 的长度要达到4 0 m m 以上，才能到要求的预 紧力矩。结果尽管换了新的螺栓，预紧力矩 2 3 时，螺栓将丝套一并带出。这就是不了解 螺纹、螺栓知识的结果。笔者后来看到了这个 问题，用合金钢加工了一个长度4 2 m m 的丝 套，精度为中度，并经过调质处理，同时换上 新的缸盖螺栓装和后达到标准预紧力力矩。 文北京胡建军 还有一个我们经常遇到的例子，以往维 修人员为了防止发动机油底与机体之间结合 部位漏油，无论有密封垫还是没有密封垫， 装配油底壳时，所有的螺栓总是尽量紧得不 能再紧为止，结果越紧越是漏油，这是典型 的不按规范预紧螺栓的结果。超大的预紧力 使得油底壳和发动机缸体下部产生局部变 形，在热机时尤其严重。 2 螺栓、螺母和垫圈 螺栓、螺母和垫圈都设定有不同的性 能等级，具体依照哪一个性能等级是根据设 计要求定的。所以，发动机上所有螺栓、螺 母、垫圈都是依据特定的位置( 这些位置都 经过计算，预紧力矩也根据功能计算得来) 设计要求加工或选择的。 ( 1 ) 典璀螺纹、螺栓，螺母、垫圈的组成及特点 典型螺纹、螺栓、螺母、垫圈各部位的 名称及特点如下。 螺纹：螺纹牙顶角度是根据不同要求 设计成不同角度、形状，如三角形、梯形、圆 角形以及双线螺纹等( 图1 ) 。 图1 螺纹备部位的名称 螺栓：过度R 角是为了增强螺栓头部与 螺杆的强度( 图2 ) 。千万不要小看这个R 角， 我们在很多零部件形位变化结合部都会加 工一个R 角作为过渡，这个R 角起到增加局 部强度和应力扩散的重要作用，如有些外 加工点不规范，再磨削曲轴时磨完轴颈忘 了修正轴与曲拐之间的R 角，结果造成曲轴 断裂。有些普通螺栓，在一时找不到合适的 替代时，不得已选择同样但长度稍长的截 短代用，但往往忽略在截断处的断面边缘 磨削一个4 5 0 倒角( 螺纹入角) 。这个倒角很 重要，不仅是螺栓便于旋入，而且可以减弱 甚至去除剪削力。螺栓的公称直径是指螺 杆的最大直径，一般用大写字母M 表示，螺 栓的有效直径用d l 表示，是指螺杆的螺纹 处最小直径，也就是螺纹根部的直径，主要 用于计算螺栓的抗拉强度的大小。螺孔的 直径用d o 或用d w 表示。螺栓的长度是指螺 杆杆长度，不包括螺杆头部在内，一般来讲 螺栓长度按旋紧件的旋合长度+ 垫片厚度 + 5 m m 余量。 图2 螺栓各部位的名称 螺母：螺帽非接触面必须加工有倒角， 接触面按需要可加工也可不加工倒角( 图3 ) 。 D 代表内螺纹公称直径，d w 代表牙底直径， M 螺帽的厚度，S 螺帽的公称尺寸，E 螺帽的 对角尺寸。汽车上常用多种形式的螺母( 图4 ) ， 每种形式有特定的用途。 图3 螺母的组成特点 曩r 万方数据 栏目编辑：文二霞 w e m o f or c h m ac 州H 眵舶堡L 一8 、一一 垃形义 M a s t e rt h eB a s i c s 标准方形螺母 囝 j 1 l 紧螺母 99 蝶形螺母 图4 汽车上常用多种形式的螺母 垫圈：它是介于连接件表面和螺栓、螺 管螺栓、排气管螺栓等。还有一些复杂的物 母之间的一个部件，能使工件在孔口处的受 理机制会导致螺栓断裂在此不去一一介绍。 力更均匀一致，不致应力集中，根据功用不同 笔者见过一个维修人员用普通螺栓代替连杆 常用垫圈有以下几种：平垫圈；高强度 螺栓，无知的行为造成极其严重的后果。 垫圈，由高强度锰钢制成这种垫圈的一面内 滑扣( 撸扣) ：扭力过大、螺栓与螺纹 圈有倒角，使用时有倒角的一面朝向螺母或 孔的螺纹不匹配，比如同样螺距但螺纹的形 螺栓头部没有倒角的一面紧贴工件；弹性 状不一样；同样螺纹但螺距不一样( 1m m 和 垫圈，主要用于螺栓和螺母的防松；) 斜垫 1 2 5 m m 很难用肉眼区分，必须用螺纹规比 片，垫片表面有一定斜度与工作面相配合。汽 对) ；金属与非金属组合，比如铝合金缸体如 车上用的垫圈如图5 所示。 扭力过大、进水腐蚀、氧化极易产生粘铰以 砌嚣黧嚣誊处 理的缺陷；疲劳过度。 莲变形、变软、锈蚀( 氧化) ：组合件位 。燃?“州甜f“揣F“”型篙”。2 蒜一 置错移迫使螺栓弯曲变形、不当外力冲击造 图5 汽车上用的垫圈成弯曲变形、伸长变形等；变软一般是由于 ( 2 ) 螺栓、螺帽损坏原冈 疲劳过度或高温退火造成；锈蚀多是由于氧 螺栓、螺帽出现折断、滑扣( 撸扣) 、裂化、酸碱腐蚀等造成。 纹、变形、变软、锈蚀( 氧化) 的原因如下。 = 、拆装工且 折断：螺栓在拧紧时因承受拉力引起 发动机维修工具可分为两部分：一部分 延长，导致螺栓或螺母支撑面承受很大的载 是专用工具，另一部分就是螺栓、螺帽的拆装 荷( 产生相应的应力) ，而且产生的压缩载荷会 工具，它们有呆板手( 开口扳手) 、梅花扳手、 产生载荷集中效应，或因螺栓伸长( 应变) 超棘轮扳手、套筒( 电动) 、活动扳手、钢丝钳、管 过了弹性极限，于是因塑性屈服产生永久性钳、螺丝起子、扭力扳手、接杆、加长杆等。 变形使预紧力和夹紧力失效，加之循环变载 ( 1 ) 拆装注意事项 荷作用在螺栓脉动载荷的反复作用下，应力拆装应注意以下事项。 水平过高、幅值也过高就会长生疲劳断裂。 注意工具的优先使用次序。在拆装螺 螺栓折断一是由于扭力过大，超过其所承受 钉时，应尽可能使用开口板手、梅花扳手或套 的负载；二是其由于螺栓预紧力不够，加之 筒( 注意1 5 k P a 以上应使用梅花扳手，有规定 承受轴向力的同时还要承受组合件的横向 的一定要使用带刻度显示的扭力板子) ，尽可 剪切力；三是由于环境因素如频繁变化的高 能少用活动扳手或钳子，以免“圆角”。 温、应力、氧化、硫化、碱化、腐蚀等所致；四 螺纹大多数是右旋的，少数是左旋的 是材料和加工工艺不符；五是拆装( 强拆强( 如：曲轴前传动盘紧固螺钉) 。拆装时还要注 拧) 不当。比如经常遇到的缸盖螺栓、排气歧 意：对于重要部件的螺钉，必须严格遵守它 园圃胆 们的力矩规定值；拆卸螺钉时，要按种类和 次序摆放好，为分析故障和装复机器创造条 件：拆放螺栓时应尽量轻拿轻放，以防意外 损伤螺纹，同时培养我们文明操作习惯：拆 取断头螺栓时，一定要使专用工具，尽量不要 使用錾刀榔头敲击。 关于生锈螺纹的拆卸技术。可以先紧 下再松；可以喷洒螺纹松动剂或机油；可以 用喷灯均匀加热后再松。 r 蓟装配螺栓、螺帽、垫圈一定要将其表 面反复清理干净，尤其螺纹表面，要用铜刷 清除杂质，更要注意组件不通的螺纹盲孔内 的清理，盲孔里面的金属杂质和液体是造成 组件紧而不紧的重要原因。 、萤英制螺纹和公制螺纹，只有极少数规 格是对应的，如5 8 和1 6 、9 ，1 6 和1 4 。 r 工具和螺钉不要混用。同时，对螺栓 做相应的检查和比对，将结果进行记录。 ( 2 ) 螺栓、螺母的分级 螺栓的头部制有记号，用来辨认其强 度级( 图6 ) 。通常英制螺栓，其头部制有径向 射线来标明强度。径线数加2 即为螺栓的强 度。这种分级称为S A E 级。米制螺栓在其头 部标有数字，数字越大，螺栓的强度越大。 螺母基本同样，但5 级强度一般不标注。螺 栓的强度等级一般有两位数组成，二位数中 间以点来分隔，由这个数字可以确定：最小 抗拉强度和最小抗压强度。 圉国 。 扫二彭龟罗 暑蕞嚣i 毒譬青豫 妒 。器零零零莲汐 ， 7 圈6 常用螺栓、螺母标记示意图 螺栓的强度是指成品螺栓的强度等 级，螺母和垫圈的强度等级一般随螺栓 而配套，通常我们用一个带小数点的一 ( F 转第1 0 5 页) 螭紧毁 一 煅 7 角 一 声 始力铆弹 廖一 万方数据 兰雪编辑：文二霞 w 已 m o i or f j h7 ay 为了长久之讹我们还将原厂螺塞M 侣的六角，加套一个M 1 6 的六 角( 旧螺帽) 焊固，让它永远耐用不滑角( 图5 ) 。 图4 选用六角套筒 图5 改良六角套筒 三、再说“小“ 事 汽修人都知道，发动机缸体是大的，车架更大。但亦有无数的 “小”，才能成其为一辆整车。 近日在维修作业中，偶遇一辆东风水星厢式客车后驱动桥的鼓式 制动器故障，制动鼓异响，拆检后发现，制动器的一个小小的调节器 ( 左) 脱落与鼓摩擦。 感谢故障，没有故障，哪来技术，通过诊治，实践收获。认识制动调 节器，不坏不做，坏了才做，感恩“干年等一回”。该水星车款老旧，配件 无望。咋办? 走改的道路，我们寻来长城车的配件，切总长，开缺口，三 下五除二，成功了 见照片。真是“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”。 M a s t e rf h eB a s i c s目击豳! 哑j I 旦 通过这次维修改装的全过程，实实在在让公司全体技工，开眼 界，长手艺。面对技术，不论“巴顿将军”，或是“好兵帅克”，零件坏 了就是坏了，要么买，买不到就要修，技术面前人人平等，没有将军 与士兵之别。恕老朽斗胆，汽修厂小的难题，技高学富的人是不屑一 顾的，就在这不顾之下，会溜走大量有价值的技术。在买不到配件之 时，就是汽修厂展现内功的时候了。该调节器是三个小零件组成，有 左( 反牙螺纹) 、右( 顺牙螺纹) 之分。它是自动调节制动衬片与鼓间隙 的一个巧件( 图6 ) 。调节螺杆、单向棘轮、弹性钢片。 它的工作原理是：调整螺杆为正、反牙，都是M 10 ，单向棘轮3 0 齿，弹片( 图7 ) 每拨动一齿，螺杆就伸长0 0 5 m m ，从而实现自动调节补 尝衬片与鼓的间隙( 图8 ) 。 图6 调节器的组成图7 调节器弹片图8 弹片上移和回位 综上所述，小零件，大学问。我们在维修工作中不要小零件，更不 要忽视基础知识的重要性。函 ( 卜接第1 0 3 页) 组数字表示，其中小数点左边的数字表示 其抗拉强度的1 ，小数点右边的数字表示 屈服强度比，例如：1 0 9 级螺栓抗拉强度就 是1 0 1 0 0 = 1 0 0 0 N m m ：，屈服强度就是 1O O O 0 9 = 9 0 0 N m m 2 。我们通常使用的螺 栓等级有4 8 、5 6 、8 8 、1 0 9 、1 2 9 等若干种， 选择多大的螺栓需要通过力学计算来确定。 米制螺栓、螺帽拧紧力矩规范由于篇幅 所限可查阅相关资料和机械设计手册。注 意：同样直径的细牙螺栓要比粗牙螺栓的强 度约提高1 0 。 ( 3 ) J i I 服力矩螺栓 还要格外引起注意的是：一些重要部位 常常使用称为“屈服力矩螺栓”。屈服力矩螺 栓是那些被紧固到预先设定的屈服或伸长 点。当一个螺栓根据它的力矩规范被拧紧的 时候，它是不会被拉伸到它的弹性极限的。当 屈服力矩螺栓被制造者拧紧的时候，他们有 一些微小的伸展，因此，他们比一般标准螺栓 拧得紧。一旦被拉伸，它们将不会回到原始尺 寸，因此，再次使用时它们就应该用和其他相 同硬度的新螺栓代替。通常这些屈服力矩螺 栓使用在主轴承和汽缸盖上。而且，通常汽 车制造厂家建议在替换新螺栓时，其拧紧螺 栓时使用力矩角度计，通过测量旋转的度数 来测量加在螺栓上的力矩。也就是维修手册 上常说的将某螺栓分几次，并每次旋转多少 角度。汽车上常用的通用紧固件如图7 所示。 崂 锄卿 ；皑 田黼0 瓣 、f _ 、螺IJ州火蝶 0 嫩 f 儿蚓IJ l jJ 2 蝶 ；J 呻卿 徊劬皿 憎j “I _ 、蠼lJ鼢川_ 、皑f 图7 汽车上常用的通用紧固件 四、螺栓螺母的防松方法 螺栓螺母的具体防松方法介绍如下。 ( 1 ) 锁钢丝，这是一种在不太重要的场合经 常使用的方法，通过螺栓头部预留的孔穿过一 根相应粗细的钢丝，与其配合的工件或相邻的 螺栓相互绞紧