CN101874163A - 抗拉螺栓 - Google Patents

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哈里·萨尔斯
哈坎·尼纳斯
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Abstract

一种紧固螺栓(1)，该紧固螺栓包括：两个端部(2)，所述两个端部中的至少一个设置有螺纹；以及位于所述两个端部(2)之间的杆体(3)。所述杆体(3)的截面形状偏离于圆形。

Description

抗拉螺栓
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的紧固螺栓。
背景技术
在例如柴油机的发动机中，气缸盖的任务是关闭气缸套的上端并形成燃烧室的上部。气缸盖通过紧固螺栓被紧固在合适位置。为了确保气密结合，而必须在气缸周围以尽可能规则的间隔设置足够量的紧固螺栓。紧固螺栓的螺母被依次拧紧，处于分别适于每个发动机的相位以及具有给定的扭紧力矩。在较大的柴油机中，通常液压拧紧气缸盖用紧固螺栓的螺母，由此提供紧固螺栓精确的期望力。
用于气缸盖的紧固螺栓的类型是所谓的抗拉螺栓，其与普通螺栓的不同在于其杆体是加工得比螺栓端部薄的特定自由长度。该延伸部的长度相对于螺纹的尺寸限定，使得在将螺栓拉至其材料的屈服点时，在螺栓的杆体中产生屈服，并且螺纹的截面中的公称应力不允许超过允许值。螺栓的杆体被平滑地加工并且以合适的半径修圆过渡点。抗拉螺栓由高等级的合金钢制造，并且当在螺栓上施加高过渡载荷时使用这些高等级合金钢。现有技术方案中的问题是在发动机运行期间紧固螺栓振动以及由于该振动而对螺栓的损害。在活塞发动机中使用的其它紧固螺栓中也存在类似问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的紧固螺栓。
根据本发明的目的通过根据权利要求1的紧固螺栓来实现，所述紧固螺栓包括端部之间的杆体，所述杆体的截面形状偏离圆形。
由于杆体的截面形状偏离圆形，因此所述紧固螺栓的固有频率可形成为不等于(即高于和/或低于)活塞发动机中产生的共振频率，尤其是在以中速运行的活塞发动机中通常产生的共振频率。从而，紧固螺栓的振动小，因此由该振动造成的损害也较小。
附图说明
下面，参照所附的示意图通过举例来说明本发明，其中：
图1示出根据本发明的紧固螺栓；
图2a至2d以截面A-A示出根据图1的紧固螺栓的各种实施方式；
图3a示出根据本发明的第二紧固螺栓；
图3b以截面示出根据图3a的紧固装置；
图4a示出利用根据本发明的紧固螺栓附接到发动机体的活塞发动机用气缸盖；
图4b示出利用根据本发明的紧固螺栓附接到发动机体的活塞发动机用气缸盖；
图5a示出根据本发明的第三紧固螺栓；以及
图5b示出利用根据图5a的紧固螺栓附接到发动机体的活塞发动机用气缸盖。
具体实施方式
图1示出用于活塞发动机中的气缸盖的根据本发明的一个紧固螺栓1。活塞发动机的气缸盖通过紧固螺栓1附接到发动机体。紧固螺栓1的类型是所谓的双头螺栓，即，其两端部2均设置有螺纹。端部2的截面形状为圆形。杆体3设置在端部2之间。杆体3无螺纹。杆体3形成所谓的延伸部，借此当紧固螺栓1被拉紧至其材料的屈服点时，杆体3中产生屈服。因此，不允许端部的螺纹的截面中的名义拉力超过允许值。杆体3的截面形状偏离圆形或基本偏离圆形。杆体3为实心的。在杆体3与两个端部2之间具有过渡区域4，通过该过渡区域4将各种形状和大小的杆体3与端部2结合在一起。紧固螺栓1为一件式整体螺栓。紧固螺栓1例如由奥氏体钢制成。紧固螺栓1的长度通常为50-150cm。任选的是，紧固螺栓1可设置有螺栓头，借此螺栓的一个端部设置有螺纹而另一端设置有头部，例如设置有六角头(图5a和5b)。
图2a至2d示出根据图1的紧固螺栓的杆体的优选截面形状。在这些实施方式中，杆体3的截面积比端部2的截面积小。杆体3的截面形状偏离圆形或者基本偏离圆形。截面的形状在杆体3的整个长度上恒定。杆体3的截面形状相对于紧固螺栓的纵轴线5(中间轴线)可不对称。
杆体3的截面形状使得紧固螺栓1的弯曲钢度在各个横向方向上不相相等。在一个方向上，杆体3的弯曲刚度小于具有相同尺寸的截面积和圆形截面的杆体的弯曲刚度。则紧固螺栓1的固有频率比通常在活塞发动机中产生的共振频率小。在垂直于第一方向的另一个方向上，杆体3的弯曲刚度比具有相同尺寸的截面积和圆形截面的杆体的弯曲刚度高。则紧固螺栓1的固有频率比在活塞发动机中正常产生的共振频率高。
在图2a中，杆体3的截面形状为椭圆形。截面尺寸(即1(长度)和w(宽度))的比为1.5-3，优选为2.2-2.8。紧固螺栓1的纵轴线5穿过椭圆的中点。
在图2b中，杆体3的截面形状为四边形，优选为矩形。矩形的短边可以凸起。截面尺寸(即1(长度)和w(宽度))的比为1.5-2.5，优选为1.8-2.2。紧固螺栓1的纵轴线5穿过四边形的中点。
在图2c中，杆体3的截面形状为三角形，优选为等边三角形。三角形的边可以凸起。紧固螺栓1的纵轴线5穿过三角形的中点。
在图2d中，杆体3的截面形状为五边形，优选为等边五角形。紧固螺栓1的纵轴线5穿过五角形的中点。
在根据图3a和3b的实施方式中，紧固螺栓1的杆体3设置有细长槽9，该细长槽9与螺栓的纵轴线5平行。另外，杆体3的截面形状为圆形。具有三个槽9，并且它们相对于彼此以120度的角布置。槽9的宽度w与杆体3的半径R的比是0.8-1。类似地，槽9的深度d与杆体3的半径R的比是0.4-0.6。这样，杆体的弯曲刚度高，由此紧固螺栓1的固有频率比活塞发动机中通常产生的共振频率高。在其它方面，紧固螺栓1与图1中所示的紧固螺栓类似。
图4a示出通过螺母8和根据本发明的紧固螺栓1附接到活塞发动机的发动机体7气缸盖6。紧固螺栓1的杆体3比端部2窄。紧固螺栓的一端旋入发动机体7的螺纹中。杆体3的截面形状与图2a至2d或3b中所示的一个类似。
图4b示出紧固螺栓1，其杆体比端部2宽。在其它方面，该紧固螺栓与图1或图3中所示的紧固螺栓类似。杆体3的截面形状可以与图2a至2d或3b中所示的一个类似。气缸盖6通过紧固螺栓1和螺母8附接到活塞发动机1的发动机体7。如果气缸盖6的安装顺序允许，则可使用紧固螺栓1。
图5a和5b示出紧固螺栓1，其一个端部2设置有螺纹，另一端部设置有螺栓头10。气缸盖6通过紧固螺栓1附接到发动机体7。
紧固螺栓的杆体3的上述所有形状可通过锻造设置。根据图3a和3b的杆体中的槽9还可通过铣销设置。根据本发明的紧固螺栓1尤其使用于以中速运行的活塞发动机中。该类发动机的旋转速度为300-1200r/min。紧固螺栓1的固有频率比通常在发动机中产生的激发频率小和/或高。因此，紧固螺栓1的振动和由其造成的损害较小。除了用于将气缸盖附接至发动机体之外，紧固螺栓1还可为了其它目而使用于活塞发动机中，即，例如作为将发动机体保持在一起的锚固螺栓。紧固螺栓1还可使用在其它机器和设备中，在这些机器和设备中或者在其附近，螺栓以固有频率发生振动，螺栓的杆体具有传统的圆形截面。

Claims (15)

1.一种用于活塞发动机的气缸盖的紧固螺栓(1)，所述紧固螺栓包括：两个端部(2)，所述两个端部中的至少一个设置有螺纹；以及位于所述两个端部(2)之间的杆体(3)，所述紧固螺栓的特征在于，所述杆体(3)的截面形状偏离于圆形。
2.根据权利要求1所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面形状为椭圆形。
3.根据权利要求2所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面的长度(1)与宽度(w)的比为1.5-3，优选为2.2-2.8。
4.根据权利要求1所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面形状为四边形。
5.根据权利要求4所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面的长度(1)与宽度(w)的比为1.5-2.5，优选为1.8-2.2。
6.根据权利要求1所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面形状为三角形。
7.根据权利要求1所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面形状为五边形。
8.根据前述权利要求中任一项所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)设置有细长槽(9)。
9.根据权利要求8所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)设置有三个细长槽(9)。
10.根据权利要求8或9所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述槽(9)的深度(d)与所述杆体的半径(R)的比为0.4-0.6。
11.根据权利要求8、9或10所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述槽(9)的宽度(w)与所述杆体的半径(R)的比为0.8-1。
12.根据前述权利要求中任一项所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面积比所述端部(2)的截面积小。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面积比所述端部(2)的截面积大。
14.根据前述权利要求中任一项所述的紧固螺栓(1)，其特征在于，所述杆体(3)的截面形状相对于所述紧固螺栓的纵轴线(5)不对称。
15.一种活塞发动机，所述活塞发动机包括发动机体(7)和附接到所述发动机体(7)的气缸盖(6)，所述活塞发动机的特征在于，所述气缸盖(6)通过根据权利要求1至14中任一项所述的紧固螺栓(1)附接到所述发动机体(7)。
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