CN102094881B - 一种轨道交通车辆用螺栓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆用螺栓，其包括螺帽、螺纹部、以及固定连接在所述螺帽与螺纹部之间的螺杆，所述螺杆包括同轴间隔设置的细径螺杆和粗径螺杆，所述螺帽、细径螺杆、粗径螺杆和螺纹部的连接中至少有一个是通过过渡螺杆连接。本发明的轨道交通车辆用螺栓结构简单，制造方便，使用方法与其他普通螺栓一样，但其在受交变载荷工况下疲劳寿命大大提高。

Description

一种轨道交通车辆用螺栓

技术领域

本发明涉及紧固件技术，尤其涉及一种适用于轨道交通车辆的变径螺栓。 

背景技术

螺栓连接是现代结构中最常用的连接方式，它具有质量稳定、安全高效的特点。 

疲劳断裂是受拉螺栓普遍而严重的强度失效模式。螺栓疲劳破坏一般发生在三个部位：1)螺栓头与杆的过渡处，2)螺栓杆上螺纹到光杆部分的过渡处，3)与螺母旋合的螺纹部分。在整个螺栓的疲劳破坏中，头部占60％，螺纹占25％，螺纹与杆部交接处占15％。螺栓之所以发生疲劳破坏，是因为上述三个部位都是应力集中部位。 

对于承受交变载荷的螺栓，更容易发生疲劳断裂。大量实践统计表明，承受交变载荷的螺栓联接80％以上的失效为疲劳破坏。在航空、航天或轨道交通等领域，如果联结螺栓发生疲劳破坏失效，将会引发重大安全事故。 

为了保证航空、航天、交通等重要领域的联结安全存在交变载荷部位的联结安全，需要对螺栓结构进行改进，以提高螺栓的疲劳寿命。 

发明内容

本发明提供一种轨道交通车辆用螺栓，用以解决现有技术中的缺陷，实现减少交变载荷对螺栓关键部位的冲击，螺栓的整体疲劳强度得以大幅提高，进而提高螺栓的使用寿命。 

本发明提供的一种轨道交通车辆用螺栓，其包括螺帽、螺纹部、以及固定连接在所述螺帽与螺纹部之间的螺杆，所述螺杆包括同轴间隔设置的细径螺杆和粗径螺杆，所述螺帽、细径螺杆、粗径螺杆和螺纹部的连接中至少有一个是通过过渡螺杆连接；所述过渡螺杆的侧面为一段圆锥面和一段圆弧面；

所述细径螺杆的个数为3个或3个以上时，位于螺杆中部的细径螺杆长度最长，靠近螺纹部一侧的细径螺杆长度最短，靠近所述螺帽一侧的细径螺杆长度居中。 

进一步地，所述细径螺杆的个数为1-5个。 

进一步地，所述螺纹部的螺纹大径是d，螺纹小径是d1；所述细径螺杆的直径比螺纹部的螺纹小径d1小Δ，所述Δ的值大于螺纹大径与螺纹小径之差d-d1。 

进一步地，所述螺栓采用一体成型的加工方式铸造而成，以便满足较大的工作强度。 

本发明轨道交通车辆用螺栓结构简单、合理、紧凑，制造方便，使用方法与其他普通螺栓一样，但其在受交变载荷工况下疲劳寿命大大提高。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1为本发明轨道交通车辆用螺栓的结构示意图; 

图2为图1的A部位放大图。 

结合附图，本发明实施例中附图标记如下： 

1-螺帽      2-细径螺杆    3-粗径螺杆 

4-螺纹部    5-过渡螺杆 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

图1为本发明轨道交通车辆用螺栓的结构示意图；图2为图1的A部位放大图。由图可见：本发明提供的轨道交通车辆用螺栓，包括螺帽1、螺纹部4、以及固定连接在螺帽1与螺纹部4之间的螺杆，螺杆包括同轴间隔设置的细径螺杆2和粗径螺杆3，螺帽1、细径螺杆2、粗径螺杆3和螺纹部4的连接中至少有一个是通过过渡螺杆5连接。 

本实施例提供的轨道交通车辆用螺栓如图可见：螺帽1的一侧顺序的设置有过渡螺杆5-细径螺杆2-过渡螺杆5-粗径螺杆3-过渡螺杆5-细径螺杆2-过渡螺杆5-粗径螺杆3-过渡螺杆5-细径螺杆2-过渡螺杆5-螺纹部4，共有三个细径螺杆2和两个粗径螺杆3。细径螺杆2个数的多少主要取决于所述螺杆的长度，所述螺杆的长度越长，细径螺杆2的个数也就越多。但如果细径螺杆2的个数多于五个，会有较大的应力集中在过渡螺杆5处，将影响制造加工本发明的轨道交通车辆用螺栓的经济性。粗径螺杆3的长度基本相等，为3-5mm，细径螺杆2的长度不同，位于螺杆中部的细径螺杆2最长，靠近螺纹部4一侧的细径螺杆2最短，而靠近螺帽1的细径螺杆2长度居中。 

本领域技术人员可以理解，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆锥的直径称为螺纹大径(也称螺纹外径)，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆锥的直径称为螺纹小径(也称螺纹内径)。螺纹部4的螺纹大径是d，螺纹小径是d1；所述细径螺杆2的直径比螺纹部4的螺纹小径d1小Δ，Δ的具体大小应该与本发明的轨道交通车辆用螺栓的公称直径Md相适应，所述Δ的值大于螺纹大径与螺纹小径之差d-d1。所述Δ的值为0.2-3mm。 

过渡螺杆5侧边靠近细径螺杆2的一段为圆弧面，背离细径螺杆2的一 段为圆锥面。本领域技术人员可以理解，如果轨道交通车辆用螺栓的公称直径Md较大，例如大于8mm，为了减小轨道交通车辆用螺栓变径过渡处的应力集中，所述过渡螺杆5侧边优选用一段圆锥面和一段圆弧面进行过渡；如果螺杆的直径较小，则可只用一段圆弧面进行过渡。按照从细径螺杆2到粗径螺杆3的方向，一般先用圆弧面再用圆锥面进行过渡。这里的“圆锥面”和“圆弧面”的角度、弧度需要通过有限元优化计算满足使应力分布最优，其中所述圆锥面与螺杆主轴的夹角的补角为θ，优选地θ为25°；所述圆弧面的圆弧半径为R，优选地R为5-15mm。 

与传统螺栓相比，本发明的轨道交通车辆用螺栓应力集中部位转移至细径螺杆2部位，而细径螺杆2部位的应力又小于疲劳破坏极限，因此，从理论上讲，本发明的轨道交通车辆用螺栓能够承受无限次交变载荷作用而不受破坏。本发明的轨道交通车辆用螺栓能够减少交变载荷对螺栓易疲劳破坏部位的冲击，轨道交通车辆用螺栓的整体疲劳强度得以大幅提高，进而提高轨道交通车辆用螺栓的使用寿命。 

同时本实施例轨道交通车辆用螺栓采用一体成型的加工方式铸造而成，可满足较大工作强度需求。 

此外本发明不仅适用于轨道交通车辆用螺栓减少交变载荷的冲击，对于其他类似的紧固件装置，只要采用了具有变径结构和过渡连接的连接关系，均应属于本发明的保护范围。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (4)

1.一种轨道交通车辆用螺栓，包括螺帽、螺纹部、以及固定连接在所述螺帽与螺纹部之间的螺杆，其特征在于：所述螺杆包括同轴间隔设置的细径螺杆和粗径螺杆，所述螺帽、细径螺杆、粗径螺杆和螺纹部的连接中至少有一个是通过过渡螺杆连接；所述过渡螺杆的侧面为一段圆锥面和一段圆弧面；

所述细径螺杆的个数为3个或3个以上时，位于螺杆中部的细径螺杆长度最长，靠近螺纹部一侧的细径螺杆长度最短，靠近所述螺帽一侧的细径螺杆长度居中。

2.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于：所述细径螺杆的个数为1-5个。

3.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于：所述螺纹部的螺纹大径是d，螺纹小径是d1；所述细径螺杆的直径比螺纹部的螺纹小径d1小Δ，所述Δ的值大于螺纹大径与螺纹小径之差d-d1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的轨道交通车辆用螺栓，其特征在于：采用一体成型的加工方式铸造而成。

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