一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，包括扭剪型高強(qiáng)螺栓和螺母；扭剪型高強(qiáng)螺栓一端螺栓頭另一端為梅花頭；螺栓頭和螺母之間依次套有第一套筒、第二套筒和墊片；第一套筒的材料的屈服強(qiáng)度高于第二套筒；在第一套筒與第二套筒上相對(duì)的端面處，第二套筒所屬一端位于第一套筒所屬一端的內(nèi)側(cè)，第二套筒上設(shè)置有薄弱處。組裝好本裝置并穿入待連接件的預(yù)留孔中，在可操作一側(cè)用扭剪扳手?jǐn)Q螺栓，在兩邊擠壓力的作用下使得第二套筒薄弱處首先屈服帶動(dòng)周圍形成擴(kuò)大頭從而鎖定待連接件、并能夠達(dá)到規(guī)范規(guī)定的摩擦型螺栓預(yù)緊力。本發(fā)明在強(qiáng)度上滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、裝配方便，可廣泛應(yīng)用于土木建筑工程、機(jī)械工程等領(lǐng)域。
【專利說明】一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程及機(jī)械連接緊固領(lǐng)域，特別是單側(cè)安裝操作的螺栓緊固件。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在土木工程和機(jī)械連接緊固領(lǐng)域，對(duì)于結(jié)構(gòu)件連接緊固的安裝需求量非常龐大。就當(dāng)前來看，傳統(tǒng)的也是被當(dāng)前普遍使用的螺栓分為螺桿和螺母兩部分，需要在一側(cè)插入螺桿并夾緊螺母，然后在另一側(cè)用工具將螺母擰緊。這使得在對(duì)構(gòu)件實(shí)施連接緊固作業(yè)時(shí)，工作人員需要在構(gòu)件兩側(cè)作業(yè)。這種連接緊固方法構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、承載力好，但僅局限適用于開口截面構(gòu)件的連接，對(duì)于某些閉口截面構(gòu)件或是不方便接觸到其中一面的構(gòu)件來說，許多情況下，在施工過程中需要開手孔，會(huì)進(jìn)一步削弱截面強(qiáng)度，導(dǎo)致螺栓強(qiáng)度達(dá)不到理論值；甚至還存在許多空間狹小的情況，致使接近被連接的工件其中一面受阻礙或受限時(shí)，即使開手孔也根本無法完成操作；更有很多閉口截面構(gòu)件，不允許開手孔導(dǎo)致無法解除到受阻礙一面。
[0003]例如，在鋼管結(jié)構(gòu)(方鋼管或圓鋼管)及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，梁柱連接節(jié)點(diǎn)處，由于柱截面為閉口截面，不能同時(shí)在兩邊進(jìn)行操作，只能在單側(cè)進(jìn)行操作連接安裝，因此傳統(tǒng)的螺栓螺母連接緊固件無法滿足類似結(jié)構(gòu)的緊固安裝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，解決現(xiàn)有技術(shù)中常見的螺栓無法進(jìn)行單邊緊固作業(yè)的不足。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，包括扭剪型高強(qiáng)螺栓和配套的螺母；扭剪型高強(qiáng)螺栓一端為突出栓桿的螺栓頭，另一端為梅花頭；所述螺母通過螺紋與扭剪型高強(qiáng)螺栓嚙合；從扭剪型高強(qiáng)螺栓的螺栓頭一端到螺母所在位置之間的螺栓桿上依次套有第一套筒、第二套筒和墊片；所述第一套筒材料的屈服強(qiáng)度高于第二套筒；在第一套筒與第二套筒上相對(duì)的端面處，第二套筒所屬一端位于第一套筒所屬一端的內(nèi)側(cè)；所述第二套筒的外徑小于螺母的外徑；所述第二套筒上設(shè)置有薄弱處，薄弱處發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于第二套筒上的其他位置。
[0007]在需要連接的兩個(gè)構(gòu)件的可操作一側(cè)開孔，該孔穿過靠近可操作一側(cè)的構(gòu)件并穿到另一個(gè)構(gòu)件內(nèi)部。將本發(fā)明的一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件中的第一套筒、第二套筒和墊片順次套上螺栓桿并用螺母擰上使得螺栓頭、第一套筒、第二套筒、墊片、螺母順次緊密接觸；將組裝好的緊固件的螺栓頭一側(cè)從孔中伸入到不可操作一側(cè)的構(gòu)件內(nèi)部，第一套筒和第二套筒均穿入孔中，墊片和螺母或者僅螺母由于直徑較大無法進(jìn)入孔中而抵在可操作一側(cè)的構(gòu)件表面。將該緊固件的梅花頭插進(jìn)扭剪扳手的內(nèi)套筒中，在梅花頭完全進(jìn)入扭剪扳手的內(nèi)套筒時(shí)內(nèi)套筒后退，然后把扭剪扳手的外套筒完全插到螺母上。打開扭剪扳手的開關(guān)，扭剪扳手的內(nèi)套筒旋轉(zhuǎn)，開始擰緊螺栓，螺栓頭與螺母之間的距離有變小的趨勢(shì)，一方面螺栓頭帶動(dòng)第一套筒在不可操作一側(cè)擠壓第二套筒，另一方面螺母在可操作一側(cè)擠壓第二套筒。第二套筒上的薄弱處受力率先屈服帶動(dòng)周邊向外膨脹形成大于孔內(nèi)其他部分構(gòu)件的外徑的擴(kuò)大頭，由于第一套筒的屈服強(qiáng)度大且第二套筒與第一套筒接觸處由于位于第一套筒內(nèi)側(cè)，可以防止第二套筒與第一套筒接觸處向外擴(kuò)張，以免第二套筒靠近螺栓頭的一端過度向外擴(kuò)張導(dǎo)致第二套筒沖出螺栓頭，整體穩(wěn)定性無法保證；一般的扭剪型高強(qiáng)度螺栓都帶有梅花頭，梅花頭為易剪切部分，隨著緊固程度加深，旋轉(zhuǎn)速度逐漸減慢，最后使梅花頭部分達(dá)到一定扭矩，梅花頭處的易剪切部分剪斷，安裝完畢。
[0008]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，第一套筒與第二套筒上相對(duì)的端面均設(shè)置成楔形，并且第一套筒上的楔形設(shè)置在內(nèi)部，第二套筒上的楔形設(shè)置在外部，第一套筒上的楔形與第二套筒上的楔形匹配。第一套筒的楔形部位較薄稍稍向外擴(kuò)張包住第二套筒與第一套筒的接觸處防止兩個(gè)套筒的接觸處向外“溢”出。
[0009]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述第二套筒的材料為低屈服點(diǎn)鋼，屈服強(qiáng)度在10MPa?300MPa之間且伸長(zhǎng)率在35%以上；所述第一套筒的材料為高強(qiáng)鋼，屈服強(qiáng)度高于800Mpao
[0010]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，第二套筒上的薄弱處的具體實(shí)現(xiàn)方法有多種，比較簡(jiǎn)單的方式是采用削弱截面積的方式，如將薄弱處設(shè)置為一圈環(huán)狀凹槽。
[0011]有益效果:
[0012]本發(fā)明在傳統(tǒng)的扭剪型高強(qiáng)螺栓的基礎(chǔ)上設(shè)置兩個(gè)屈服強(qiáng)度不一樣的套筒，屈服強(qiáng)度低的套筒上面還設(shè)置有發(fā)生塑性變形臨界應(yīng)力最小的薄弱處，在安裝緊固套筒的過程中，薄弱處受擠壓后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)屈服強(qiáng)度較低的套筒的變形，形成擴(kuò)大頭抵在可操作一側(cè)的構(gòu)件的背面從而起到類似墊片的固定作用，屈服強(qiáng)度較大的套筒包住低屈服點(diǎn)鋼套與之接觸的一端防止向外“溢”出；
[0013]本發(fā)明在強(qiáng)度上滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，可以完全達(dá)到規(guī)范規(guī)定的摩擦型螺栓的預(yù)緊力，可以很好地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接，并且結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、裝配方便、易于操作，廣泛適用于土木建筑工程、機(jī)械工程等領(lǐng)域?qū)﹂]口截面進(jìn)行螺栓緊固作業(yè)，如方鋼管與圓鋼管的結(jié)構(gòu)等，只需要在可操作的單側(cè)安裝螺栓，從而實(shí)現(xiàn)了單邊作業(yè)，節(jié)點(diǎn)安裝完成后，可靠性尚、能有效提尚節(jié)點(diǎn)承載力；
[0014]本發(fā)明的緊固螺栓的綜合力學(xué)性能強(qiáng)，緊固效果優(yōu)良，可以施加與國內(nèi)現(xiàn)有高強(qiáng)度螺栓同等的預(yù)拉力形成摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接接頭。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中緊固件螺桿示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中第一套筒示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中第二套筒示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明拼裝后的螺栓緊固件示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施中結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為將螺栓頭一側(cè)伸入不可操作一側(cè)的示意圖；
[0021]圖7為將螺栓桿與扭剪扳手連接的示意圖；
[0022]圖8為第二套筒變形的示意圖；
[0023]圖9為梅花頭被剪斷的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0025]一種新式扭剪型高強(qiáng)度單邊自緊螺栓緊固件，包括帶梅花頭1-2的扭剪型高強(qiáng)度螺栓1、螺母2、第二套筒3、第一套筒4和墊片5 ；
[0026]如圖1所示，扭剪型高強(qiáng)度螺栓I 一端有大于螺桿的螺栓頭1-1，另一端有易剪切的梅花頭1-2，梅花頭1-2與螺栓頭1-1之間有螺紋。
[0027]如圖2所示，第二套筒3采用低屈服點(diǎn)鋼制備而成，并且第二套筒3 —端的外側(cè)設(shè)置為楔形，所述第二套筒3的內(nèi)腔在中間部位設(shè)置有環(huán)狀凹槽3-1，第二套筒3的屈服強(qiáng)度在10MPa?300MPa之間，環(huán)狀凹槽3-1處發(fā)生塑性變形的臨界應(yīng)力最小，同時(shí)還要求第二套筒的伸長(zhǎng)率在35%以上，使得第二套筒3能夠較為容易形變但不斷裂；第一套筒4采用高強(qiáng)鋼制備而成，第一套筒4材料的屈服強(qiáng)度800Mpa以上，并且第一套筒4 一端的內(nèi)側(cè)設(shè)置成與第二套筒3相匹配的楔形。如圖3所示，將第一套筒4和第二套筒3先后套在螺栓桿上，第二套筒3的楔形被第一套筒4的楔形包裹在內(nèi)部。然后將店鋪5和螺母2依次套到螺栓桿上并擰緊螺母2使得螺栓桿上的組件依次緊密貼合。
[0028]圖4所示，第一構(gòu)件7與第二構(gòu)件8是需要緊固的兩個(gè)構(gòu)件，這兩個(gè)構(gòu)件之間形成閉口截面的形式，在第一構(gòu)件7與第二構(gòu)件8的可操作一側(cè)開孔，使得孔穿過靠近可操作一側(cè)的第一構(gòu)件7并穿到第二構(gòu)件8內(nèi)部，如圖3所示將本發(fā)明的緊固件拼裝之后，如圖5所示將螺栓頭1-1 一側(cè)伸入至孔中并將墊片5緊貼在第一構(gòu)件7的表面進(jìn)行準(zhǔn)確定位；如圖6所示，將該緊固件的梅花頭1-2插進(jìn)扭剪扳手的內(nèi)套筒中，在梅花頭1-2完全進(jìn)入扭剪扳手的內(nèi)套筒時(shí)內(nèi)套筒后退，然后把扭剪扳手的外套筒完全套到螺母2上；如圖7所示，打開扭剪扳手的開關(guān)，內(nèi)套筒旋轉(zhuǎn)，開始擰緊螺栓，第二套筒3上的環(huán)狀凹槽3-1處開始變形帶動(dòng)第二套筒3膨脹成擴(kuò)大頭6，螺栓桿無法從孔中移出并鎖住待連接的第一構(gòu)件7與第二構(gòu)件8 ;如圖8所示，隨著緊固程度加深，旋轉(zhuǎn)速度逐漸減慢，最后使梅花頭1-2達(dá)到一定扭矩，梅花頭1-2剪斷，安裝完畢。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:包括扭剪型高強(qiáng)螺栓(I)和配套的螺母(2);扭剪型高強(qiáng)螺栓(I) 一端為突出栓桿的螺栓頭，另一端為梅花頭；所述螺母(2)通過螺紋與扭剪型高強(qiáng)螺栓(I)嚙合；從扭剪型高強(qiáng)螺栓(I)的螺栓頭一端到螺母(2)所在位置之間的螺栓桿上依次套有第一套筒(4)、第二套筒(3)和墊片(5);所述第一套筒(4)的材料的屈服強(qiáng)度高于第二套筒(3);在第一套筒(4)與第二套筒(3)上相對(duì)的端面處，第二套筒(3)所屬一端位于第一套筒(4)所屬一端的內(nèi)側(cè)；所述第二套筒(3)的外徑小于螺母(I)的外徑；所述第二套筒(3)上設(shè)置有薄弱處，薄弱處發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于第二套筒(3)上的其他位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:第一套筒(4)與第二套筒(3)上相對(duì)的端面均設(shè)置成楔形，并且第一套筒(4)上的楔形設(shè)置在內(nèi)部，第二套筒(3)上的楔形設(shè)置在外部，第一套筒(4)上的楔形與第二套筒(3)上的楔形匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:所述第二套筒⑶的材料為低屈服點(diǎn)鋼，屈服強(qiáng)度在10MPa?300MPa之間且第二套筒(3)的伸長(zhǎng)率在35%以上；所述第一套筒(4)的材料為高強(qiáng)鋼，第一套筒(4)的屈服強(qiáng)度高于800Mpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一條所述的一種扭剪型單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:所述薄弱處為一圈環(huán)狀凹槽。
【文檔編號(hào)】F16B13/10GK104454866SQ201410777461
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】范圣剛, 舒贛平, 劉飛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)