一種單邊自緊螺栓緊固件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程及機(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。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種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，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種單邊自緊螺栓緊固件，包括扭剪型高強(qiáng)螺栓，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，螺栓頭與梅花頭之間的栓桿為全螺紋栓桿；在扭剪型高強(qiáng)螺栓的栓桿上從螺栓頭一端起依次緊密地套有套筒、墊片和螺母；所述套筒的外徑小于螺母的外徑，并且套筒內(nèi)部靠近螺栓頭的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述套筒內(nèi)部還設(shè)置有薄弱處，薄弱處位于內(nèi)螺紋以外的區(qū)域，薄弱處發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于套筒上的其他位置。
[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。將本實(shí)用新型的一種單邊自緊螺栓緊固件中的套筒擰進(jìn)螺栓桿至螺栓頭處，再將墊片套上螺栓桿并用螺母擰上使得螺栓頭、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，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)，一方面螺栓頭在不可操作一側(cè)擠壓套筒，另一方面螺母在可操作一側(cè)擠壓套筒。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，由于螺栓桿與套筒在靠近螺栓頭的部分有螺紋連接，可以防止該部分的套筒向外擴(kuò)張，以免套筒靠近螺栓頭的一端也因擠壓而過度向外擴(kuò)張導(dǎo)致套筒沖出螺栓頭，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，在本實(shí)用新型中，所述套筒的材料屈服強(qiáng)度大于200MPa且套筒的伸長(zhǎng)率在35%以上。套筒具有良好的形變能力，在其形變成后直徑大于開孔才能實(shí)現(xiàn)待緊固件不可操作一側(cè)的緊固。
[0009]進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型中，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。
[0010]有益效果:
[0011]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的扭剪型高強(qiáng)螺栓的基礎(chǔ)上設(shè)置上套接一個(gè)套筒，套筒在靠近螺栓頭的一端與螺栓桿以螺紋連接，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，螺栓頭與套筒靠螺紋連接咬住套筒使其與螺栓頭接觸處不會(huì)“溢”出螺栓頭；
[0012]本實(shí)用新型在強(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；
[0013]本實(shí)用新型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(guó)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。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型中扭剪型高強(qiáng)螺栓的示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中套筒示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型拼裝后的螺栓緊固件示意圖；
[0017]圖4為將螺栓頭一側(cè)伸入不可操作一側(cè)的示意圖；
[0018]圖5為將螺栓桿與扭剪扳手連接的示意圖；
[0019]圖6為第二套筒變形的示意圖；
[0020]圖7為梅花頭被剪斷的不意圖；
[0021]圖8為最終緊固好后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0023]一種新式扭剪型高強(qiáng)度單邊自緊螺栓緊固件，包括扭剪型高強(qiáng)度螺栓1、螺母6、套筒4和墊片5 ；
[0024]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2，另一端有易剪切的梅花頭3，梅花頭3與螺栓頭2之間的螺桿為全螺紋螺桿。
[0025]如圖2所示，套筒4由屈服強(qiáng)度大于200MPa且伸長(zhǎng)率在35%以上的材料制成，使得套筒4能夠較為容易形變但不斷裂，套筒4內(nèi)部靠近螺栓頭2的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述套筒4內(nèi)部還設(shè)置有薄弱處7，薄弱處7位于內(nèi)螺紋以外的區(qū)域并且未一圈環(huán)狀凹槽，薄弱處7發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于套筒4上的其他位置。
[0026]如圖3所示，將套筒4、墊片5和螺母6先后套在螺栓桿上，將套筒4擰緊至靠到螺栓頭2上，然后擰緊螺母6使得螺栓桿上的組件依次緊密貼合。
[0027]圖4所示，第一構(gòu)件8與第二構(gòu)件9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8與第二構(gòu)件9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8并穿到第二構(gòu)件9內(nèi)部，如圖3所示將本實(shí)用新型的緊固件拼裝之后，如圖5所示將螺栓頭2 —側(cè)伸入至孔中并將墊片5緊貼在第一構(gòu)件8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3插進(jìn)扭剪扳手的內(nèi)套筒中，在梅花頭3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6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，套筒4上的環(huán)狀凹槽7處開始變形帶動(dòng)套筒4膨脹成擴(kuò)大頭，螺栓桿無法從孔中移出并鎖住待連接的第一構(gòu)件8與第二構(gòu)件9 ;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3達(dá)到一定扭矩，梅花頭3剪斷，安裝完畢。
[0028]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(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，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，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)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種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)，扭剪型高強(qiáng)螺栓(I) 一端為突出栓桿的螺栓頭(2)，另一端為梅花頭(3)，螺栓頭(2)與梅花頭(3)之間的栓桿為全螺紋栓桿；在扭剪型高強(qiáng)螺栓(I)的栓桿上從螺栓頭(2) —端起依次緊密地套有套筒(4)、墊片(5)和螺母(6);所述套筒(4)的外徑小于螺母(6)的外徑，并且套筒(4)內(nèi)部靠近螺栓頭(2)的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述套筒(4)內(nèi)部還設(shè)置有薄弱處(7)，薄弱處(7)位于內(nèi)螺紋以外的區(qū)域，薄弱處(7)發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于套筒(4)上的其他位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:所述套筒(4)的材料屈服強(qiáng)度大于200MPa且套筒(4)的伸長(zhǎng)率在35%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的一種單邊自緊螺栓緊固件，其特征在于:所述薄弱處(7)為一圈環(huán)狀凹槽。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單邊自緊高強(qiáng)螺栓緊固件，包括扭剪型高強(qiáng)螺栓，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，螺栓頭與梅花頭之間的栓桿為全螺紋栓桿；從螺栓頭一端起依次緊密套有套筒、墊片和螺母；套筒內(nèi)部靠近螺栓頭的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；套筒內(nèi)部設(shè)置有薄弱處，薄弱處發(fā)生塑性變形的臨界強(qiáng)度低于套筒上其他位置。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。本裝置在強(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。
【IPC分類】F16B13-06, F16B23-00, F16B31-00
【公開號(hào)】CN204284137
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420794455
【發(fā)明人】范圣剛, 劉飛, 桂鶴陽, 孫文雋
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日