專利名稱：活塞式高壓拉伸液壓螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種活塞式高壓拉伸液壓螺母。
背景技術(shù)：
機(jī)械設(shè)備安裝過程中，對(duì)于一些大型設(shè)備的固定，常常需要使用大尺寸的螺栓和 螺母，以保證零部件有較高的連接固定強(qiáng)度。如齒輪箱中分面、軸承座連接螺栓、各類設(shè)備 地腳以及一些大型零部件的固定連接螺栓。這類螺栓和螺母安裝的要點(diǎn)則主要是對(duì)其預(yù)緊 力的控制。
目前常用的螺栓緊固方法主要有以下幾類 1、力矩法適用液壓扳手等工具按給定的力矩對(duì)螺栓進(jìn)行緊固，以獲得必要的預(yù) 緊力； 2、螺母轉(zhuǎn)角法當(dāng)螺母與被聯(lián)接件貼緊后，再使螺母轉(zhuǎn)過一定角度以獲得必要的 預(yù)緊力； 3、測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)法使用液壓拉拔器拉拔或使用專用的電加熱棒加熱使螺栓膨 脹，使螺栓伸長(zhǎng)，然后以測(cè)量?jī)x器測(cè)量螺栓的彈性伸長(zhǎng)量，達(dá)到控制其預(yù)緊力的目的。 以上三類方法中無論那一種，其原理都是使螺栓在其彈性極限內(nèi)伸長(zhǎng)，利用螺栓 材料伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)變產(chǎn)生的彈性應(yīng)力，使螺栓達(dá)到預(yù)緊的目的。而在這幾類方法的實(shí)施過程 中，均需使用大量的專用工器具，如液壓扳手、拉拔器、電加熱棒、高壓油泵等；而且，在使 用上述方法對(duì)螺栓進(jìn)行緊固后，螺栓的拆卸也變得相當(dāng)困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種活塞式高壓拉伸液壓螺母，本液壓螺 母可替代通常使用的普通螺母，以滿足機(jī)械設(shè)備安裝過程中對(duì)大型螺栓的預(yù)緊要求，同時(shí) 避免了大量工器具的使用，也為螺栓的拆卸提供便利。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型活塞式高壓拉伸液壓螺母包括拉伸螺母、高壓
油管接口 、活塞、兩個(gè)環(huán)形密封件、鎖緊螺母、哈夫墊塊和螺母墊圈，所述拉伸螺母內(nèi)圈為階
梯形，所述拉伸螺母的階梯形肩部沿軸向突出一圓環(huán)，所述圓環(huán)內(nèi)圈與軸向平行，所述圓環(huán)
外圈是一斜面，所述圓環(huán)壁頂部厚度小于底部厚度，所述拉伸螺母設(shè)有所述圓環(huán)一端的外
圈設(shè)有外螺紋，所述拉伸螺母?jìng)?cè)面設(shè)有聯(lián)通所述拉伸螺母階梯形肩部的孔道，所述孔道連
接所述高壓油管接口 ，所述鎖緊螺母檸于所述拉伸螺母的外螺紋上，所述活塞一端設(shè)有與
所述拉伸螺母內(nèi)圈圓環(huán)形狀匹配的環(huán)形凹槽，所述活塞位于所述拉伸螺母設(shè)有圓環(huán)的內(nèi)圈
并突出圓環(huán)與環(huán)形凹槽重合，所述兩個(gè)密封件分別位于所述活塞外圈與拉伸螺母內(nèi)圈之間
以及所述突出圓環(huán)與環(huán)形凹槽與軸向平行的接觸面之間，所述螺母墊圈位于所述拉伸螺母
底部，所述哈夫墊塊套于所述活塞外圈并位于所述拉伸螺母與螺母墊圈之間。 上述圓環(huán)外圈斜面與軸向的角度可設(shè)為25度。 由于本實(shí)用新型活塞式高壓拉伸液壓螺母采用了上述技術(shù)方案，即在拉伸螺母內(nèi)圈設(shè)為階梯形，階梯形肩部沿軸向突出一圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)圈與軸向平行，圓環(huán)外圈為斜面，拉 伸螺母外側(cè)面至階梯形肩部設(shè)有連接高壓油管接口的孔道，拉伸螺母外圈底部設(shè)有螺紋， 鎖緊螺母檸于拉伸螺母底部螺紋上，活塞一端設(shè)有形狀與拉伸螺母圓環(huán)匹配的環(huán)形凹槽， 活塞位于拉伸螺母內(nèi)并圓環(huán)與凹槽重合，活塞外圈與拉伸螺母內(nèi)圈之間以及圓環(huán)與凹槽同 軸向平行的接觸面之間分別設(shè)有環(huán)形密封件，螺母墊圈設(shè)于拉伸螺母底部，哈夫墊塊套于 活塞外圈并位于拉伸螺母與螺母墊圈之間；本液壓螺母可替代通常使用的普通螺母，以滿 足機(jī)械設(shè)備安裝過程中對(duì)大型螺栓的預(yù)緊要求，同時(shí)避免了大量工器具的使用，也為螺栓 的拆卸提供便利。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
圖1為本實(shí)用新型活塞式高壓拉伸液壓螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如
圖1所示，本實(shí)用新型活塞式高壓拉伸液壓螺母包括拉伸螺母2、高壓油管接口 7、活塞3、兩個(gè)環(huán)形密封件8、鎖緊螺母4、哈夫墊塊5和螺母墊圈6，所述拉伸螺母2內(nèi)圈為 階梯形，所述拉伸螺母的階梯形肩部23沿軸向突出一圓環(huán)21，所述圓環(huán)21內(nèi)圈與軸向平 行，所述圓環(huán)21外圈是一斜面，所述圓環(huán)21壁頂部厚度小于底部厚度，所述拉伸螺母2設(shè) 有所述圓環(huán)21 —端的外圈設(shè)有外螺紋，所述拉伸螺母2側(cè)面設(shè)有聯(lián)通所述拉伸螺母階梯形 肩部23的孔道22，所述孔道22連接所述高壓油管接口 7，所述鎖緊螺母4檸于所述拉伸螺 母2的外螺紋上，所述活塞3 —端設(shè)有與所述拉伸螺母2內(nèi)圈圓環(huán)21形狀匹配的環(huán)形凹槽， 所述活塞3位于所述拉伸螺母2設(shè)有圓環(huán)21的內(nèi)圈并圓環(huán)21與環(huán)形凹槽重合，所述兩個(gè) 密封件8分別位于所述活塞3外圈與拉伸螺母2內(nèi)圈之間以及所述突出圓環(huán)21與環(huán)形凹 槽與軸向平行的接觸面之間，所述螺母墊圈6位于所述拉伸螺母2底部，所述哈夫墊塊5套 于所述活塞3外圈并位于所述拉伸螺母2與螺母墊圈6之間。 上述圓環(huán)21外圈斜面與軸向的角度可設(shè)為25度。 上述螺母墊圈6和活塞3套入螺栓1上，所述拉伸螺母2擰于螺栓1 。 本實(shí)用新型活塞式高壓拉伸液壓螺母在拉伸螺母內(nèi)圈設(shè)為階梯形，階梯形肩部沿 軸向突出一圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)圈與軸向平行，圓環(huán)外圈為斜面，拉伸螺母外側(cè)面至階梯形肩部設(shè) 有連接高壓油管接口的孔道，拉伸螺母外圈底部設(shè)有螺紋，鎖緊螺母檸于拉伸螺母底部螺 紋上，活塞一端設(shè)有形狀與拉伸螺母圓環(huán)匹配的環(huán)形凹槽，活塞位于拉伸螺母內(nèi)并圓環(huán)與 凹槽重合，活塞外圈與拉伸螺母內(nèi)圈之間以及圓環(huán)與凹槽同軸向平行的接觸面之間分別設(shè) 有環(huán)形密封件，螺母墊圈設(shè)于拉伸螺母底部，哈夫墊塊套于活塞外圈并位于拉伸螺母與螺 母墊圈之間。 本液壓螺母的安裝過程，首先將需緊固的螺栓螺紋清理干凈；將螺母墊圈和活塞 套入螺栓；鎖緊螺母擰入拉伸螺母的外螺紋后將拉伸螺母擰于螺栓上，按照螺栓要求的緊 固力矩計(jì)算螺栓理論伸長(zhǎng)量，并加工相應(yīng)厚度的哈夫墊塊；使用高壓油泵通過高壓油管接 口向液壓螺母中打入液壓油，此時(shí)拉伸螺母與活塞間產(chǎn)生相對(duì)位移并將螺栓拉伸；待螺栓 拉伸到規(guī)定長(zhǎng)度后，將哈夫墊塊安裝到拉伸螺母與螺母墊圈之間；撤去高壓油泵壓力，將鎖緊螺母鎖緊防止哈夫墊塊移位；完成上述緊固工作后，將拉伸螺母孔道使用悶頭堵死，螺母 整體加罩殼保護(hù)，防止污染。 本液壓螺母的主要工作原理為液壓螺母組裝好后通高壓油，在壓力較低 (<40MPa)時(shí)，由于密封的作用高壓油進(jìn)入液壓螺母后保持在螺母兩道密封之間。通過圓 環(huán)斜面的作用將液壓油壓力產(chǎn)生兩個(gè)分力，一個(gè)是沿著螺栓長(zhǎng)度方向的軸向力，另一個(gè)是 垂直于螺栓長(zhǎng)度方向的徑向力。在軸向力的作用下，活塞與拉伸螺母發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，螺栓 長(zhǎng)度被拉伸，當(dāng)伸長(zhǎng)量達(dá)到緊固力矩要求后，在拉伸螺母與螺母墊圈之間安裝預(yù)先加工好 的哈夫墊塊，使螺栓伸長(zhǎng)變形不能恢復(fù)，從而達(dá)到螺栓預(yù)緊的目的。在徑向力的作用下，由 于拉伸螺母與活塞的密封面存在間隙，拉伸螺母與活塞發(fā)生徑向的微量位移，消除密封面 間隙，增加密封面密封性能；當(dāng)壓力逐漸增大時(shí)(> 40MPa)，拉伸螺母與活塞的斜面部位發(fā) 生微變形，使密封面緊密結(jié)合，通過對(duì)接觸面表面粗糙度的要求，使密封面形成機(jī)械形式密 封，保證液壓螺母在高壓下的密封性能。通過上述兩方面的作用，通過高壓力實(shí)現(xiàn)螺栓的預(yù)
本液壓螺母中，螺栓的伸長(zhǎng)量，即哈夫墊片的厚度可通過如下公式計(jì)算
4T M L
肌=- -
0,2d ASE
式中AL:螺栓伸長(zhǎng)量 M:螺栓要求緊固力矩 d:螺栓的中徑 L :螺栓原始長(zhǎng)度 As :螺栓有效截面積 E:螺栓材料彈性?！?過如下公式計(jì)算
M/ P一
(對(duì)于鋼鐵材料，可取206X 109Pa)高壓油泵輸入壓力可通 其中M :螺栓要求緊固力矩 d:螺栓的中徑 Dl:圓環(huán)內(nèi)徑 D2 :活塞外徑 L:圓環(huán)斜面長(zhǎng)度 a :圓環(huán)斜面與軸向的夾角 本液壓螺母中，圓環(huán)斜面角度a的選擇至關(guān)重要，其需考慮 (1)高壓油壓力通過a角度的斜面作用，加強(qiáng)螺母密封性能高壓泵輸入的液壓 油壓力作用在斜面上，在螺母的徑向產(chǎn)生分力，使活塞與螺母裝有密封件的兩個(gè)接觸面緊 密貼合，增強(qiáng)螺母密封面的密封性能。 (2)同時(shí)在這個(gè)力的作用下，活塞和拉伸螺母上的斜面部分在其材料彈性極限內(nèi) 發(fā)生微量彈性變形，使得螺母密封面結(jié)合更加緊密，因此，需要保證一定的徑向力；而在液 壓油壓力釋放掉之后，彈性變形又要可恢復(fù)，不能對(duì)螺母本身造成損傷。綜合上述兩點(diǎn)，a角度應(yīng)選擇在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。 通過反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)于鋼鐵材料，選用a角度為20° ，在此角度下，使用極限耐受壓 力為40MPa的普通密封件可實(shí)現(xiàn)高達(dá)200MPa的密封性能。
權(quán)利要求一種活塞式高壓拉伸液壓螺母，其特征在于本螺母包括拉伸螺母、高壓油管接口、活塞、兩個(gè)環(huán)形密封件、鎖緊螺母、哈夫墊塊和螺母墊圈，所述拉伸螺母內(nèi)圈為階梯形，所述拉伸螺母的階梯形肩部沿軸向突出一圓環(huán)，所述圓環(huán)內(nèi)圈與軸向平行，所述圓環(huán)外圈是一斜面，所述圓環(huán)壁頂部厚度小于底部厚度，所述拉伸螺母設(shè)有所述圓環(huán)一端的外圈設(shè)有外螺紋，所述拉伸螺母?jìng)?cè)面設(shè)有聯(lián)通所述拉伸螺母階梯形肩部的孔道，所述孔道連接所述高壓油管接口，所述鎖緊螺母擰于所述拉伸螺母的外螺紋上，所述活塞一端設(shè)有與所述拉伸螺母內(nèi)圈圓環(huán)形狀匹配的環(huán)形凹槽，所述活塞位于所述拉伸螺母設(shè)有圓環(huán)的內(nèi)圈并突出圓環(huán)與環(huán)形凹槽重合，所述兩個(gè)密封件分別位于所述活塞外圈與拉伸螺母內(nèi)圈之間以及所述突出圓環(huán)與環(huán)形凹槽與軸向平行的接觸面之間，所述螺母墊圈位于所述拉伸螺母底部，所述哈夫墊塊套于所述活塞外圈并位于所述拉伸螺母與螺母墊圈之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式高壓拉伸液壓螺母，其特征在于所述圓環(huán)外圈斜面 與軸向的角度是25度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種活塞式高壓拉伸液壓螺母，其拉伸螺母內(nèi)圈設(shè)為階梯形，階梯形肩部沿軸向突出一圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)圈與軸向平行，圓環(huán)外圈為斜面，拉伸螺母外側(cè)面至階梯形肩部設(shè)有連接高壓油管接口的孔道，拉伸螺母外圈底部設(shè)有螺紋，鎖緊螺母擰于拉伸螺母底部螺紋上，活塞一端設(shè)有形狀與拉伸螺母圓環(huán)匹配的環(huán)形凹槽，活塞位于拉伸螺母內(nèi)并圓環(huán)與凹槽重合，活塞外圈與拉伸螺母內(nèi)圈之間以及圓環(huán)與凹槽同軸向平行的接觸面之間分別設(shè)有環(huán)形密封件，螺母墊圈設(shè)于拉伸螺母底部，哈夫墊塊套于活塞外圈并位于拉伸螺母與螺母墊圈之間；本液壓螺母可滿足機(jī)械設(shè)備安裝過程中對(duì)大型螺栓的預(yù)緊要求，同時(shí)避免了大量工器具的使用，也為螺栓的拆卸提供便利。
文檔編號(hào)F16B39/12GK201436411SQ20092007484
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者吳迪, 唐永良, 徐炎虹 申請(qǐng)人:上海寶鋼設(shè)備檢修有限公司