CN104033466B - 一种螺纹连接组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹连接组件，包括具有螺纹孔的被连接件和插装于所述螺纹孔的螺纹连接件，还包括位于所述螺纹孔的孔壁和所述螺纹连接件的本体之间的形状记忆合金部件，处于第一温度时，所述形状记忆合金部件抵紧所述本体和所述孔壁。当螺纹连接组件处于第一温度时，形状记忆合金部件抵紧螺栓杆和孔壁，为螺栓提供径向压力，而使螺栓与被连接件固定牢靠。当受到高频振动时，该径向压力将转变为螺栓与形状记忆合金部件，以及形状记忆合金部件与被连接件之间的较大的摩擦阻力，而阻止螺栓外窜。若螺纹连接组件在高温中工作，形状记忆合金部件具有向第一形态转变的趋势，而依然抵紧螺栓和孔壁，保证螺纹连接组件的工作性能。

Description

一种螺纹连接组件

技术领域

本发明涉及螺纹连接技术领域，特别涉及一种螺纹连接组件。

背景技术

在工程中，常用螺纹连接件，如螺栓、螺钉等连接两工件，而使得螺纹连接成为一种常见的连接形式。

以下以螺栓为例进行说明：第一工件和第二工件均具有螺纹孔，且二者的螺纹孔同轴时，将螺栓插装入上述螺纹孔并旋紧，即可实现两工件螺纹连接。本文中将第一工件、第二工件，以及连接二者的螺纹连接件称为螺纹连接组件。

通常，只要螺栓栓体上的螺纹牙形状与螺纹孔中的螺纹槽形状相适配，二者即能够互相旋紧。但是，在高温下，螺栓栓体和被连接工件均将发生严重蠕变，螺栓和螺纹孔不再互相配合；在受到高频率的振动时，被连接工件与螺栓相对窜动严重，以上两方面是导致两工件连接松动的主要因素。

现阶段本领域典型的做法是，将螺栓栓体外套垫圈之后再插装于螺纹孔，该方法虽然能够在一定程度上缓解高频振动对被连接工件与螺栓松动的影响，但是，在高温下，垫圈自身也将发生蠕变，而无法解决被连接件与螺栓的高温松动问题。还有一种典型的做法是，将螺纹牙加工成不同的形状，同时使得螺纹槽与其适配，以增强连接强度，但是，由于螺纹牙形状可能并不规则，或者具有特殊的角度等原因，长时间使用后，将缩短螺栓使用寿命，影响螺纹连接组件的工作性能，同时，该方法也无法避免高温蠕变的问题。

以上仅以螺栓为例进行说明，具有螺钉等其他螺纹连接件的螺纹连接组件同样存在相应的技术问题。

因此，如何使得螺纹连接组件具有较好的连接强度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种螺纹连接组件。该螺纹连接组件具有较好的连接强度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种螺纹连接组件，包括具有螺纹孔的被连接件和插装于所述螺纹孔的螺纹连接件，还包括位于所述螺纹孔的孔壁和所述螺纹连接件的本体之间的形状记忆合金部件，处于第一温度时，所述形状记忆合金部件抵紧所述本体和所述孔壁；处于第二温度时，所述形状记忆合金部件自由设置于所述本体和所述孔壁之间，所述第一温度高于所述第二温度。

当螺纹连接组件工作时，其处于第一温度，形状记忆合金部件抵紧螺栓杆和孔壁，在二者的挤压限制下，形状记忆合金部件应该不完全表现出第一形态，而是表现出向第一形态转变过程中的某一形态，此时，其具有变形趋势。正因为如此，形状记忆合金部件才能够为螺栓提供径向压力，而使螺栓与被连接件固定牢靠。

此时，由于螺栓受到较大的径向压力，当其受到高频振动而具有向外窜动的趋势时，该径向压力将转变为螺栓与形状记忆合金部件，以及形状记忆合金部件与被连接件之间的较大的摩擦阻力，而阻止螺栓外窜。

更重要的是，若螺纹连接组件在高温中工作，即第一温度为高温，也即记忆合金部件在高温下被加工为第一形态，则即使螺栓处于高温发生蠕变，由于形状记忆合金部件具有变形趋势，其也能够继续向第一形态转变，而依然抵紧螺栓和孔壁，保证螺纹连接组件的工作性能。

优选地，所述本体包括无螺纹的光杆，所述光杆位于所述螺纹连接件的尾部，所述形状记忆合金部件设置于所述光杆与所述孔壁之间。

优选地，所述孔壁具有沿插装方向设置的台阶面；所述形状记忆合金部件放置于所述台阶面上。

优选地，所述台阶面的侧壁高度与所述光杆的高度相同。

优选地，处于第二温度时，所述形状记忆合金部件的高度小于所述光杆的高度。

优选地，处于所述第二温度时，所述形状记忆合金部件呈与所述螺纹孔同轴的圆筒形。

优选地，处于所述第一温度时，所述形状记忆合金部件为具有六棱柱形内腔的中空圆柱体。

优选地，所述螺纹连接件为螺栓。

附图说明

图1为本发明提供的螺纹连接组件的结构示意图；

图2为图1中的A部位放大图；

图3为图1中形状记忆合金部件处于第二温度时的横断面示意图，示出其与螺栓具有预定间隙；

图4为图1中形状记忆合金部件处于第一温度时的一种实施方式的横断面示意图，示出其抱紧螺栓；

图5为图1中形状记忆合金部件处于第一温度时的另一种实施方式的横断面示意图，示出其抱紧螺栓。

图1-图5：

被连接件1、台阶面11、螺栓2、形状记忆合金部件3

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明提供的螺纹连接组件的结构示意图。

如图1所示，该螺纹连接组件包括被连接件1和螺栓2，被连接件1具有螺纹孔，螺栓2能够插装于该螺纹孔而与被连接件1连接；螺栓杆与螺纹孔的孔壁之间还设置有形状记忆合金部件3。此处所述的螺纹孔是指，被连接件1具有的与螺栓2配合的孔，孔壁可以全部具有螺纹，也可以部分具有螺纹。

形状记忆合金部件3是一种根据温度记忆形状的合金，在不同的温度下，一旦被加工至某一形态，当其再次处于该温度时，将始终具有该形态。本发明在第一温度和第二温度下分别对该形状记忆合金部件3进行人为加工，使其分别具有第一形态和第二形态，其中第一温度高于第二温度。

在工程中，第二温度一般为操作温度，即组装螺纹连接组件时所处的温度，通常为常温；而第一温度为螺纹连接组件的工作温度，比如，若将其置于柴油机的排气管，则第一温度即为排气管工作时所处的高温。在上述温度加工完毕后，恢复至第二温度，即操作温度，组装螺纹连接组件，以待使用。

当螺纹连接组件工作时，其处于第一温度，形状记忆合金部件3抵紧螺栓杆和孔壁，在二者的挤压限制下，形状记忆合金部件3应该不完全表现出第一形态，而是表现出向第一形态转变过程中的某一形态，此时，其具有变形趋势。正因为如此，形状记忆合金部件3才能够为螺栓2提供径向压力，而使螺栓2与被连接件1固定牢靠。

当螺纹连接组件非工作时，其处于第二温度，与处于第一温度时不同，该形状记忆合金部件3在该第二温度下将完全体现出上述第二形态，并且，具有该第二形态时，其自由地位于被连接件1与螺栓2之间，即被连接件1与螺栓2不对形状记忆合金部件3的自然形态产生挤压作用。

比如：

组装该螺纹连接组件时，形状记忆合金部件3、螺栓2、被连接件1等应该均处于操作温度，即第二温度，此时，由于形状记忆合金部件3与螺栓2和被连接件1并不互相干涉，因此，可以轻易地将三者组装。

螺纹连接件工作完毕后，其所处的温度将逐渐降低，直至恢复到第二温度(操作温度)，此时，形状记忆合金部件3恢复至第二形态，可以轻易地从螺纹连接组件中拆卸，并将螺栓2与被连接件1分离，使螺栓2和被连接件1能够重复使用。

处于第一温度(工作温度)时，由于螺栓2受到较大的径向压力，当其受到高频振动而具有向外窜动的趋势时，该径向压力将转变为螺栓2与形状记忆合金部件3，以及形状记忆合金部件3与被连接件1之间的较大的摩擦阻力，而阻止螺栓2外窜。

当螺纹连接组件在高温中工作时，即第一温度为高温时，也即形状记忆合金部件3在高温下被加工为第一形态，则即使螺栓2发生蠕变，由于形状记忆合金部件3具有变形趋势，其也能够继续向第一形态转变，而依然抵紧螺栓2和孔壁，保证螺纹连接组件的工作性能。

可见，无论是在高温的状况下，还是受到外力而振动的状况下，或是螺纹损坏的状况下，该螺纹连接组件均可以增强被连接件1与螺栓2的连接强度。

应当理解，此处所述的第一形态为当形状记忆合金部件3不受外力作用时，其具有的自然形态，也就是说，形状记忆合金部件3的第一形态仅体现在螺纹连接组件之外，而在组装入螺纹连接组件之后，形状记忆合金部件3由于受到挤压，将无法完全体现该第一形态。另外，应该根据螺栓2与被连接件1提供的放置空间，合理设计形状记忆合金部件3的第一形态和第二形态。

进一步地，螺栓2自其头部插入被连接件1，与头部相对的另一端为其尾部，其尾部具有无螺纹的光杆，形状记忆合金部件3设置于光杆与被连接件1之间，如此，既不影响螺栓2的螺纹部分的旋合能力，还能够牢靠固定形状记忆合金部件3。

当然，将形状记忆合金部件3设置于螺栓2的螺纹部分与被连接件1之间也是可以的，只是，可能减弱螺栓2紧固被连接件1的能力。

该方案对螺栓2的光杆施加径向压力，进而转变为上述摩擦阻力，而与常规的加强连接强度的方式不同，不依靠于螺栓2的螺纹，充分利用原本对连接强度不起作用的光杆。

请参考图2，图2为图1中的A部位放大图。

如图2所示，进一步地，被连接件1的孔壁具有沿螺栓2的插装方向设置的台阶面11，该台阶面11的侧壁高度可以与光杆相同，也可以小于光杆，优选为二者高度相同，如此，在不影响螺栓2旋紧能力的基础上，可以尽量大地为形状记忆合金部件3提供放置空间。

并且，处于第二温度时，台阶面11的侧壁与形状记忆合金部件3可以具有预定间隙，以方便形状记忆合金部件3拆装，也可以恰好贴合，只要不影响第二形态即可。

另外，该台阶面11开设在被连接件1上，台阶面11、台阶面11侧壁、螺栓2的侧壁，三者为形状记忆合金部件3提供放置空间；当然，该台阶面11也可以设置于螺栓2的侧壁上，但是，相较于螺栓2，被连接件1结构尺寸较大，开设台阶较方便。

当然，也可以不具有上述台阶面11，而将形状记忆合金部件3夹在螺纹孔与螺栓2之间，并根据二者之间的空隙大小确定形状记忆合金部件3的体积。

在上述方案的基础上，处于第二温度时，形状记忆合金部件3的高度可以小于光杆的高度，也即二者可以具有预定的高度差。当处于第一温度时，形状记忆合金部件3的高度可能较其处于第二形态时高，上述高度差能够为形状记忆合金部件3的形态变化预留空间，而防止变形后的形状记忆合金部件3顶起螺栓2，避免螺栓2受力外退。

请参考图3、图4与图5，图3为图1中形状记忆合金部件处于第二温度时的横断面示意图，示出其与螺栓具有预定间隙；图4为图1中形状记忆合金部件处于第一温度时的一种实施方式的横断面示意图，示出其抱紧螺栓；图5为图1中形状记忆合金部件处于第一温度时的另一种实施方式的横断面示意图，示出其抱紧螺栓。

如图3所示，上述各方案中，形状记忆合金部件3的第二形态均可以为与螺纹孔同轴的圆筒形。形状记忆合金部件3处于螺栓2的外周壁与螺纹孔的孔壁之间，二者形成一圆环形空间，对形状记忆合金部件3设置合适的半径和厚度后，其能够与该空间适配。在此基础上，形状记忆合金部件3还可以具有最大的体积，以及与螺纹孔的孔壁和螺栓2的外周壁的接触面积，因此，当处于第一温度时，变形后的形状记忆合金部件3能够完全抱紧螺栓2，并与孔壁均匀挤压，使得螺栓2与被连接件1的连接更为牢靠。

当然，处于第二温度时，也可以将形状记忆合金部件3加工为离散的、具有相同形状的、相同尺寸的独立块体，将这些独立块体沿螺栓2的外周壁均匀布置，只是，与上述方案相比较，该方案中的形状记忆合金部件3具有较小的体积，则变形后与螺栓2的接触面积较小，二者的连接可靠度稍差。

图3中示出的形状记忆合金部件3与螺栓2外周壁具有间隙，该预定间隙的具体数值可以通过试验确定。

如图4与图5所示，处于第一温度时，形状记忆合金部件3抵紧在螺栓2外周壁与螺纹孔的孔壁之间，此时，其呈具有六棱柱形内腔的中空圆柱体。需要指出的是，该具有六棱柱形内腔的中空圆柱体并非第一形态，比如，第一形态的轮廓形状与此时相同，但是，其内腔尺寸较小(如图中虚线所示)；或者，第一形态的轮廓形状与此时完全不同，只要能够使得第一温度下，处于螺栓2外周壁与孔壁之间的形状记忆合金部件3内腔呈六棱柱形，并且，该内腔能够抱紧螺栓2即可。此处所述的六棱柱形包括各边为直边的六棱柱形(如图4所示)，还包括各边为曲边的六棱柱形(如图5所示)。

当然，此时上述六棱柱形内腔也可以由五棱柱形、四棱柱形等替代。

对比图3与图4、图5可以看出，螺栓2外周壁与孔壁之间的形状记忆合金部件3处于第一温度时与处于第二温度时相比，其部分内腔尺寸缩小，而部分内腔尺寸增大。如此，只要第一形态的轮廓尺寸设计合理，尺寸缩小的内腔部分即可提供足够的抱紧力而抱紧螺栓2，同时，内腔中尺寸增大者将弥补尺寸缩小者给形状记忆合金部件3带来的高度损失，即并不减小形状记忆合金部件3与螺栓2抱紧时的接触面积，甚至可以增大该接触面积，这对二者牢靠固定十分有利。

本文中所述的螺栓2可以由螺钉等其他的螺纹连接件替代，螺栓杆由螺钉等螺纹连接件的本体替代，而本文所述的螺纹连接组件包括形状记忆合金部件3、螺纹连接件以及被连接件1。

以上对本发明所提供的一种螺纹连接组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种螺纹连接组件，包括具有螺纹孔的被连接件(1)和插装于所述螺纹孔的螺纹连接件，其特征在于，还包括位于所述螺纹孔的孔壁和所述螺纹连接件的本体之间的形状记忆合金部件(3)，处于第一温度时，所述形状记忆合金部件(3)抵紧所述本体和所述孔壁；处于第二温度时，所述形状记忆合金部件(3)自由设置于所述本体和所述孔壁之间，所述第一温度高于所述第二温度；

处于所述第二温度时，所述形状记忆合金部件(3)呈与所述螺纹孔同轴的圆筒形；

处于所述第一温度时，所述形状记忆合金部件(3)为具有六棱柱形内腔的中空圆柱体。

2.如权利要求1所述的螺纹连接组件，其特征在于，所述本体包括无螺纹的光杆(21)，所述光杆位于所述螺纹连接件的尾部，所述形状记忆合金部件(3)设置于所述光杆与所述孔壁之间。

3.如权利要求2所述的螺纹连接组件，其特征在于，所述孔壁具有沿插装方向设置的台阶面(11)；所述形状记忆合金部件(3)放置于所述台阶面(11)上。

4.如权利要求3所述的螺纹连接组件，其特征在于，所述台阶面(11)的侧壁高度与所述光杆的高度相同。

5.如权利要求4所述的螺纹连接组件，其特征在于，处于第二温度时，所述形状记忆合金部件(3)的高度小于所述光杆的高度。

6.如权利要求1-5中任一项所述的螺纹连接组件，其特征在于，所述螺纹连接件为螺栓(2)。