CN103711757A - 一种旋转双嵌套式单边螺栓紧固件 - Google Patents

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本发明涉及一种旋转双嵌套式单边螺栓紧固件，由圆头螺栓、细长杆、内嵌套、外嵌套、抗剪套筒、垫圈和螺母构成，内、外嵌套头部均制有若干可径向收缩的支撑爪，内、外嵌套相互配合，安装时，先在安装一侧手握细长杆将圆头螺栓穿过安装孔，将叠放的双嵌套在细长杆处收缩并穿过安装孔，嵌套头部支撑爪自然弹开，外嵌套压在连接板内侧表面上，旋转并向安装侧拉回内嵌套使其支撑爪填充外嵌套支撑爪间的空隙，形成周向较均匀的内垫片，塞入抗剪套筒填充外嵌套尾部与安装孔间的缝隙，通过螺母与螺栓的螺纹传动将螺栓圆头压紧在内外嵌套头部组成的内垫片上，内外嵌套头部内表面压紧在安装孔内侧表面，有效实现结构件的单边连接与紧固。本发明可实现单侧作业、完成结构件的连接与紧固、具有较好的力学性能，且可实现重复利用。

Description

一种旋转双嵌套式单边螺栓紧固件
技术领域
本发明涉及一种可用于结构件连接紧固中进行单边安装的螺栓紧固件，属于土木建筑工程、机械装配技术领域。
背景技术
当前在土木建筑以及机械安装领域，对结构件连接紧固的安装需求量大。就目前普遍使用的螺栓而言，在对构件实施连接紧固作业时，工作人员需要同时在构件两侧作业，即在一侧插入带螺帽的螺栓，然后在另一侧用工具将螺母拧紧。这种连接紧固方法结构简单、操作方便、承载好，但仅适用于开口截面构件中，在某些特殊场合中，比如对封闭截面构件或不方便在另外一侧操作的构件进行连接紧固时，就无法使用这种常用的螺栓螺母连接紧固方法。比如：在钢管结构及钢管混凝土结构中，梁柱连接节点处，由于钢管柱为闭合截面，不能在两边进行操作，只能单侧连接安装，因此无法采用这种常用的螺栓螺母连接紧固法进行紧固安装。而目前国内市场上没有相应的单边螺栓产品，已公开的相关专利或是对螺栓杆削弱过多或是螺栓头受力点过少，国外市场已有类似产品，但上述既有专利或产品均难以在安装阶段对螺栓施加较大的预拉力以形成摩擦型螺栓连接接头，其承载的综合力学性能并不理想，在建筑结构抗震设计应用中受到很大限制。此外，国外类似产品价格昂贵，难以在国内大量采用。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种旋转双嵌套式单边螺栓紧固件，实现单边实施紧固作业，并提高螺栓承载的综合力学性能，还可根据需要，方便拆卸，可重复使用。
本发明提出的旋转双嵌套式单边螺栓紧固件，所述装置由圆头螺栓1a、细长杆1b、内嵌套2、外嵌套3、抗剪套筒4、垫圈5和螺母6构成，圆头螺栓1a尾部设置有细长杆1b，圆头螺栓1a靠近细长杆1b一端设置有螺纹；所述内嵌套2和外嵌套3头部均设有数量相等的可沿径向压缩的支撑爪；内嵌套2套于圆头螺栓1a外部，外嵌套3套于内嵌套2外部，且外嵌套3上的支撑爪和内嵌套2上的支撑爪完全叠合后，可构成一个嵌套整体；抗剪套筒4套于外嵌套3外以填充外嵌套3与安装孔之间的空隙，垫圈5伸入细长杆1b端，其外设置螺母6；所述螺栓紧固件使用时，在安装一侧手握细长杆将圆头螺栓1a插入所需紧固的构件的安装孔内，将叠放的内嵌套2和外嵌套3压入所述安装孔内，穿过安装孔安装到位后支撑爪便自然弹开，外嵌套3支撑爪底面压在连接板表面上后，旋转并向安装侧拉回内嵌套2使其支撑爪填充外嵌套3支撑爪间的空隙，两者支撑爪顶面位于同一平面上，形成一个周向较均匀的内垫片，向安装侧拉回圆头螺栓1a使其压紧在内嵌套2和外嵌套3头部支撑爪上，且内嵌套2和外嵌套3头部支撑爪压紧在连接板表面上，所述抗剪套筒4填塞入外嵌套与安装孔间的缝隙中，在安装孔外表面垫上所述垫圈5，所述螺母6与圆头螺栓1a螺纹连接，最后剪断细长杆1b，完成安装。
本发明中，内嵌套2与外嵌套3相互配合，内嵌套2尾部的外径小于或等于外嵌套3尾部的内径，所述叠合后双嵌套，安装时可将其往安装孔内压入，沿径向压缩使其外径小于安装孔孔径；内嵌套2相对于外嵌套3旋转一定角度并拉回，其头部的支撑爪嵌入外嵌套3头部支撑爪之间的空隙内，两者支撑爪顶面齐平，形成一个周向较均匀的内垫片；内嵌套2尾部的圆环状连续部分比外嵌套3相应部分短，保证拉回后两者尾部的底面位于同一平面上。
本发明中，抗剪套筒4起到填充外嵌套3与安装孔间的间隙的作用，其内径略大于外嵌套3的外径，其外径不超过安装孔的孔径。
本发明单边螺栓紧固件的结构特点是：
内嵌套2与外嵌套3相互配合，安装前，两者的支撑爪及开槽部分可完全叠合，安装时，内嵌套头部的支撑爪嵌入外嵌套3头部支撑爪之间的空隙内，两者支撑爪顶面齐平，形成一个周向较均匀的内垫片，增大了圆头螺栓头部的周向承压面积；抗剪套筒用于填充外嵌套3与安装孔间缝隙，改善螺栓的力学性能。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、  本发明只需一侧作业，便可完成螺栓的连接紧固作业；
2、  对螺栓杆部分无削弱，大大提高了其可承受载荷；
3、  就螺栓头部受力形式而言，由嵌套式单边螺栓的周向多点均匀受力改进为周向均匀受力，因而改善其力学性能，以实现更高的预紧力水平；
4、  安装完成后，双嵌套头部结构简单、承载均匀、抗压、抗剪等力学性能较好；
5、  利用抗剪套筒减小安装孔与螺栓之间的空隙，降低安装孔较大对结构承载的负面影响，改善所述螺栓连接的力学性能；
6、  本发明结构简单、造价低廉、装配方便、易于实施，方便拆卸，可重复使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中圆头螺栓示意图；
图3a为本发明中内嵌套的示意图；图3b为图3a的俯视图，图3c为图3a的主视图；
图4a为本发明中外嵌套的示意图；图4b为图4a的俯视图，图4c为图4a的主视图；
图5a、5b、5c为本发明安装过程示意图；
图6为本发明安装完成后的主视图；
图7为图6的左视图。
图中标号：1a圆头螺栓、1b细长杆、2内嵌套、3外嵌套、4抗剪套筒、5垫圈、6螺母、7第一连接板、8第二连接板、9a安装孔外侧、9b安装孔内侧、9c安装孔。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：本发明由圆头螺栓1a、细长杆1b、内嵌套2、外嵌套3、抗剪套筒4、垫圈5和螺母6构成。内嵌套2与外嵌套3相互配合，安装前，两者的支撑爪及开槽部分可完全叠合，所述叠合后双嵌套，安装时可将其往安装孔内压入，沿径向压缩使其外径小于安装孔孔径，压入安装孔后，旋转并拉回内嵌套2，其头部的支撑爪嵌入外嵌套3头部支撑爪之间的空隙内，两者支撑爪顶面齐平，形成一个周向较均匀的内垫片，增大了圆头螺栓头部的承压面积；抗剪套筒4用于填充外嵌套3与安装孔间缝隙，改善螺栓的力学性能。
安装方式：
1、将圆头螺栓从安装孔外侧9a伸入，穿过安装孔9c后进入到安装孔内侧9b即密闭空间，借助细长杆1b使圆头螺栓1a位于第一连接板7的内侧，从而在安装孔部位留出足够空间便于内嵌套2和外嵌套3的安装；
2、将内嵌套2和外嵌套3叠合后，从安装孔外侧将其套在细长杆1b上，并用手或安装工具往安装孔内压缩两嵌套头部的支撑爪，以便其进入安装孔内，支撑爪被推至安装孔内侧一面时则会自然弹开；随后，将外嵌套3支撑爪底面压在第一连接板7内侧表面上，旋转并向安装孔外侧9a拉回内嵌套2，使其支撑爪嵌入外嵌套3支撑爪间的空隙中，两者支撑爪顶面齐平；通过细长杆1b将圆头螺栓1a抽回，将圆头螺栓1a压紧在内嵌套2和外嵌套3头部支撑爪上，而内嵌套2和外嵌套3头部支撑爪又压紧在安装孔内侧9b，第一连接板7内表面上；
3、在安装孔9c及外嵌套3尾部间的空隙内填塞抗剪套筒4；
3、在安装孔外侧表面9a即第二连接板8外表面垫上垫圈5，将其套在细长杆1b上；
4、在垫圈5外侧、细长杆1b上套入螺母6，使螺母6与圆头螺栓1a形成螺纹连接，并紧固螺母6；
5、剪去细长杆1b，完成第一连接板7和第二连接板8之间的连接与紧固；
6、拆卸时，拧松螺母6后，取下螺母6和垫圈5，从安装孔外侧9a将圆头螺栓1a、内嵌套2和外嵌套3敲入到安装孔内侧9b密闭空间内，第一连接板7和第二连接板8实现分离。

Claims (2)

1.一种旋转双嵌套式单边螺栓紧固件，所述装置由圆头螺栓(1a)、细长杆(1b)、内嵌套(2)、外嵌套(3)、抗剪套筒(4)、垫圈(5)和螺母(6)构成，圆头螺栓(1a)尾部设置有细长杆(1b)，圆头螺栓(1a)靠近细长杆(1b)一端设置有螺纹；其特征在于所述内嵌套(2)和外嵌套(3)头部均设有数量相等的可沿径向压缩的支撑爪；内嵌套(2)套于圆头螺栓(1a)外部，外嵌套(3)套于内嵌套(2)外部，且外嵌套(3)上的支撑爪和内嵌套(2)上的支撑爪完全叠合，构成一个嵌套整体；抗剪套筒(4)套于外嵌套(3)外以填充外嵌套(3)与安装孔之间的空隙，垫圈(5)伸入细长杆(1b)端，其外设置螺母(6)；所述螺栓紧固件使用时，在安装一侧手握细长杆将圆头螺栓(1a)插入所需紧固的构件的安装孔内，将叠放的内嵌套(2)和外嵌套(3)压入所述安装孔内，穿过安装孔安装到位后支撑爪便自然弹开，外嵌套(3)支撑爪底面压在连接板表面上后，旋转并向安装侧拉回内嵌套(2)使其支撑爪填充外嵌套(3)支撑爪间的空隙，两者支撑爪顶面位于同一平面上，形成一个周向较均匀的内垫片，向安装侧拉回圆头螺栓(1a)使其压紧在内嵌套(2)和外嵌套(3)头部支撑爪上，且内嵌套(2)和外嵌套(3)头部支撑爪压紧在连接板表面上，所述抗剪套筒(4)填塞入外嵌套与安装孔间的缝隙中，在安装孔外表面垫上所述垫圈(5)，所述螺母(6)与圆头螺栓(1a)螺纹连接，最后剪断细长杆(1b)，完成安装。
2.根据权利要求1所述的旋转双嵌套式单边螺栓紧固件，其特征在于：用抗剪套筒（4）填充外嵌套（3）与安装孔间的间隙，其内径略大于外嵌套（3）的外径，其外径不超过安装孔孔径。
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