CN105415282B - 一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，包括螺栓支撑杆、垫片支撑杆、滑块、盘丝、锥齿轮旋转件和外壳，盘丝和外壳分别内外套设于螺栓支撑杆上，外壳的顶面在径向上设有滑槽，锥齿轮旋转件设于外壳上，盘丝的顶端面设有第一丝扣，盘丝的底端面设有与锥齿轮旋转件啮合的锥齿，滑块的顶部放置于滑槽内，滑块的底部设有与第一丝扣啮合的第二丝扣，垫片支撑杆设于滑块上。与现有技术相比，本发明实现了单边安装，安装方式简单，加工精度要求低，成本低，具有较好的经济性，同时对螺栓杆部分无削弱，大大提高了其可承受载荷，具有较好的力学性能，应用前景广阔，可以广泛应用于土木建筑工程等。

Description

一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具
技术领域
本发明涉及土木建筑工程、机械装配技术领域，尤其是涉及一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具。
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，对于单边的安装方式仍是没有好的实现方法。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。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。本专利可以实现较大受力情况下的螺栓垫片的安装，承载性能好，同时操作过程十分方便，原理简单易懂，可以实现快速操作和生产运用。
中国专利CN103671447A公开了一种分体嵌套式单边螺栓紧固件，高强度螺栓尾部设置高强度螺栓操控杆；嵌套分离为若干部分，各嵌套部分尾部设置有嵌套操控杆；高强度螺栓和嵌套通过操控杆及安装盘进行定位安装。该分体嵌套式单边螺栓紧固件可以实现单侧作业从而完成结构件的连接与紧固，并可以实现重复利用。
中国专利CN104690684A公开了一种基于齿轮机构同步展开的分体单边螺栓紧固件安装工具，能实现若干分体式垫片同步安装功能。该安装工具是由手柄、内齿圈-齿轮-齿条传动机构、分体式垫片操作杆、弹簧、限位轴套和高强度螺栓支撑杆组成，分体式嵌套单边螺栓紧固件由高强度螺栓、分体式垫片、平垫片和螺母构成。该安装工具利用齿轮传动机构带动若干齿条同步向外侧移动相同距离，将若干分体式垫片导入并展开到空间相对狭小的安装孔壁内侧。然而该安装工具虽然能实现分体式垫片的安装，但是工具整体体积较大，安装过程复杂，无法进行工程上的大规模安装，对于市场化大规模使用仍存在一定的差距。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，实现了单边安装，安装方式简单，加工精度要求低，成本低，具有较好的经济性，同时对螺栓杆部分无削弱，大大提高了其可承受载荷，具有较好的力学性能，应用前景广阔，可以广泛应用于土木建筑工程等。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，用于安装分体嵌套式单边螺栓紧固件，所述分体嵌套式单边螺栓紧固件包括高强度螺栓、若干个分体式垫片、平垫片和螺母，该安装工具包括依次连接的螺栓支撑杆、垫片支撑杆、滑块、盘丝、锥齿轮旋转件和外壳，所述盘丝和外壳分别内外套设于螺栓支撑杆上，所述外壳的顶面在径向上设有滑槽，所述锥齿轮旋转件设于外壳上，所述盘丝的顶端面设有第一丝扣，盘丝的底端面设有与锥齿轮旋转件啮合的锥齿，所述滑块的顶部放置于滑槽内，滑块的底部设有与第一丝扣啮合的第二丝扣，初始状态下滑块处于滑槽的内端，锥齿轮旋转件带动盘丝转动使得滑块沿径向伸缩运动，所述垫片支撑杆设于滑块上，所述分体式垫片、垫片支撑杆、滑块、滑槽的数量均相同。
使用时，高强度螺栓拧入螺栓支撑杆，分体式垫片插入垫片支撑杆中，若干个分体式垫片交替错开叠放，高强度螺栓和分体式垫片分别从连接件安装孔一侧穿入到另一侧，旋转锥齿轮旋转件使得滑块沿着径向向外运动，拉动螺栓支撑杆使得高强度螺栓插入安装孔内，且高强度螺栓的螺栓头平面将分体式垫片合并到同一平面内，再将垫片支撑杆与分体式垫片分离，平垫片和螺母分别套入高强度螺栓，并拧紧螺母，最后卸下螺栓支撑杆。
所述滑块上设有配合孔，所述垫片支撑杆包括第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆，所述第一垫片支撑杆的长度小于第二垫片支撑杆的长度，第一垫片支撑杆与配合孔固定连接，所述第二垫片支撑杆上套设有卡环和弹簧，第二垫片支撑杆与配合孔间隙配合，卡环通过弹簧连接滑块，初始状态下，第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆交替错开设置。
所述第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆成对均布设置。
还包括套设在螺栓支撑杆上的把手筒，所述把手筒连接外壳，把手筒上设有用于锁定螺栓支撑杆位置的把手塞。
所述盘丝的底端面外缘为锥面，所述锥齿设于锥面上。
所述锥齿轮旋转件包括相连接的锥齿轮部件和旋转件，所述旋转件设于外壳上，所述锥齿轮部件与锥齿啮合。
所述滑块的底部形状为工字型。
所述螺栓支撑杆与高强度螺栓螺纹连接。
所述分体式垫片与垫片支撑杆螺纹连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过两种垫片支撑杆将分体式垫片上下交替错开叠放，使其能通过相对狭小的连接件安装孔，并通过滑块、盘丝与锥齿轮旋转件之间的配合，实现分体式垫片在连接件安装孔另一侧同步展开到安装位置，因此该安装工具只需单侧工作，即可完成螺栓快速、高效的连接紧固安装作业，便于在建筑及工业现场进行批量化作业；
2、本发明使用锥齿轮传动方式，确保分体式垫片能精准、快速到达安装位置，同时对螺栓支撑杆部分无削弱，大大提高了其可承受载荷；
3、本发明在滑块运动上采用螺纹传动，确保其运动具有较高稳定性，使安装过程更加平稳，分体嵌套式单边螺栓紧固件安装完成之后，高强度螺栓头部为周向多点均匀受力，力学性能比较好；
4、本发明使用方便快捷、尺寸较小、重量轻、方便携带、造价低廉、装配方便、易于实施，能反复利用安装工具，重复使用率高；
5、本发明结构紧凑，工具总体尺寸较小，能够在较为狭小的空间内进行单边螺栓的安装。
6、本发明可施加与国内既有高强度螺栓同等的预拉力，从而形成摩擦型高强度螺栓连接接头。
7、螺栓支撑杆与高强度螺栓螺纹连接，分体式垫片与垫片支撑杆螺纹连接，通过可拆卸式连接方式保证两两之间紧密配合，不易脱落。
8、设置把手筒，把手筒与外壳固定连接，通过把手筒上的把手塞使得螺栓支撑杆可以下拉或保持螺栓支撑杆位置不变，相比直接人为操作螺栓支撑杆，把手筒使得螺栓支撑杆的操作更加准确、规范。
9、滑块的形状采用工字型，第一滑槽的形状与滑块的形状相匹配，工字型使得滑块不易从第一滑槽脱落。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明安装过程示意图；
其中，(3a)为步骤3)操作后的结构示意图，(3b)为步骤5)操作后的结构示意图；
图4为利用本发明安装完成后的分体嵌套式单边螺栓紧固件效果示意图。
图中：1、高强度螺栓，2、螺栓支撑杆，3、分体式垫片，3a、第二垫片，3b、第一垫片，4、垫片支撑杆，5、卡环，6、弹簧，7、滑块，8、外壳，9、把手筒，10、把手塞，11、盘丝，12、锥齿轮旋转件，13、内构件，14、外构件，15、平垫片，16、螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，用于辅助安装分体嵌套式单边螺栓紧固件，分体嵌套式单边螺栓紧固件包括依次连接的高强度螺栓1、若干个分体式垫片3、平垫片15和螺母16，该安装工具利用锥齿轮式的传动实现分体式垫片3的径向展开和闭合，具体包括螺栓支撑杆2、垫片支撑杆4、滑块7、盘丝11、锥齿轮旋转件12和外壳8，盘丝11和外壳8分别内外套设于螺栓支撑杆2上，外壳8的顶面在径向上设有滑槽，锥齿轮旋转件12设于外壳8上，盘丝11的顶端面设有第一丝扣，盘丝11的底端面设有与锥齿轮旋转件12啮合的锥齿，滑块7的顶部放置于滑槽内，滑块7的底部设有与第一丝扣啮合的第二丝扣，初始状态下滑块7处于滑槽的内端，锥齿轮旋转件12带动盘丝11转动使得滑块7沿径向伸缩运动，垫片支撑杆4设于滑块7上，分体式垫片3、垫片支撑杆4、滑块7、滑槽的数量均相同，其中：
滑块7上设有配合孔，垫片支撑杆4包括成对均布设置的第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆，第一垫片支撑杆的长度小于第二垫片支撑杆的长度，长度差使得分体式垫片3在空间位置上布置合理，便于垫片进入安装孔，第一垫片支撑杆与配合孔固定连接，第二垫片支撑杆上套设有卡环5和弹簧6，第二垫片支撑杆与配合孔间隙配合，卡环5通过弹簧6连接滑块7，第二垫片支撑杆可在卡环5和弹簧6的限制下沿轴向伸缩，初始状态下，第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆交替错开设置，进而使得分体式垫片3交替错开设置，当分体式垫片3合并到同一平面内，第二垫片支撑杆的长度被卡环5压缩，弹簧6被压缩产生的反作用力使得第二垫片支撑杆的底端紧靠配合孔的底面，以保证第二垫片支撑杆与滑块7之间不发生相对运动。
还包括套设在螺栓支撑杆2上的把手筒9，把手筒9连接外壳8，把手筒9上设有用于锁定螺栓支撑杆2位置的把手塞10。
盘丝11的底端面外缘为锥面，锥齿设于锥面上。锥齿轮旋转件12包括相焊接的锥齿轮部件和旋转件，通过转动旋转件带动锥齿轮部件转动，旋转件设于外壳8上，锥齿轮部件与锥齿啮合，形成锥齿轮副，将锥齿轮旋转件12旋转运动转换为滑块7的直线运动。
滑块7的底部形状为工字型。滑槽的形状与滑块7的底部形状保持一致，工字型的设计使得滑块7始终在滑槽内运动，防止滑块7掉落。
螺栓支撑杆2与高强度螺栓1螺纹连接。分体式垫片3与垫片支撑杆4螺纹连接。
分体嵌套式单边螺栓紧固件和锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具相互配合使用，以四个分体式垫片3的分体嵌套式单边螺栓紧固件的安装过程为例，包括以下步骤：
S1：将四个分体式垫片3两两相对并拢分两组与长度不同的垫片支撑杆4连接，与第一垫片支撑杆对应连接的分体式垫片3是第一垫片3b，与第二垫片支撑杆对应连接的分体式垫片3是第二垫片3a；
S2：先将螺栓支撑杆2从安装工具内部穿过，同时与高强度螺栓1螺纹连接，调整高强度螺栓1的位置，使其不会干涉分体式垫片3的运动，然后在安装工具尾部的把手塞10将螺栓支撑杆2的位置锁定；
S3：将整体安装工具由外侧向内侧穿过连接件上的安装孔，连接件包括内外设置的内构件13和外构件14，并保证高强度螺栓1位于内构件13的内侧，同时在安装孔留出足够的空间便于分体式垫片3的展开，如图(3a)所示；
S4：转动锥齿轮旋转件12使滑块7径向展开，直到第一垫片3b与安装孔相抵；
S5：通过螺栓支撑杆2将高强度螺栓1回抽，即从内构件13内侧向外回抽，从而使高强度螺栓1的螺栓头将各个分体式垫片3紧压在连接件内侧孔壁上，如图(3b)所示；
S6：将平垫片15和螺母16穿过螺栓支撑杆2，进行螺母16和高强度螺栓1之间的螺纹连接；
S7：拆下螺栓支撑杆2，完成内构件13和外构件14的单边连接与紧固。安装好后的单边螺栓紧固件如图4所示。

Claims (9)

1.一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，用于安装分体嵌套式单边螺栓紧固件，所述分体嵌套式单边螺栓紧固件包括依次连接的高强度螺栓(1)、若干个分体式垫片(3)、平垫片(15)和螺母(16)，该安装工具包括螺栓支撑杆(2)和垫片支撑杆(4)，其特征在于，还包括滑块(7)、盘丝(11)、锥齿轮旋转件(12)和外壳(8)，所述盘丝(11)和外壳(8)分别内外套设于螺栓支撑杆(2)上，所述外壳(8)的顶面在径向上设有滑槽，所述锥齿轮旋转件(12)设于外壳(8)上，所述盘丝(11)的顶端面设有第一丝扣，盘丝(11)的底端面设有与锥齿轮旋转件(12)啮合的锥齿，所述滑块(7)的顶部放置于滑槽内，滑块(7)的底部设有与第一丝扣啮合的第二丝扣，初始状态下滑块(7)处于滑槽的内端，锥齿轮旋转件(12)带动盘丝(11)转动使得滑块(7)沿径向伸缩运动，所述垫片支撑杆(4)设于滑块(7)上，所述分体式垫片(3)、垫片支撑杆(4)、滑块(7)、滑槽的数量均相同；
使用时，高强度螺栓(1)拧入螺栓支撑杆(2)，分体式垫片(3)插入垫片支撑杆(4)中，若干个分体式垫片(3)交替错开叠放，高强度螺栓(1)和分体式垫片(3)分别从连接件安装孔一侧穿入到另一侧，旋转锥齿轮旋转件(12)使得滑块(7)沿着径向向外运动，拉动螺栓支撑杆(2)使得高强度螺栓(1)插入安装孔内，且高强度螺栓(1)的螺栓头平面将分体式垫片(3)合并到同一平面内，再将垫片支撑杆(4)与分体式垫片(3)分离，平垫片(15)和螺母(16)分别套入高强度螺栓(1)，并拧紧螺母(16)，最后卸下螺栓支撑杆(2)。
2.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述滑块(7)上设有配合孔，所述垫片支撑杆(4)包括第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆，所述第一垫片支撑杆的长度小于第二垫片支撑杆的长度，第一垫片支撑杆与配合孔固定连接，所述第二垫片支撑杆上套设有卡环(5)和弹簧(6)，第二垫片支撑杆与配合孔间隙配合，卡环(5)通过弹簧(6)连接滑块(7)，初始状态下，第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆交替错开设置。
3.根据权利要求2所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述第一垫片支撑杆和第二垫片支撑杆成对均布设置。
4.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，还包括套设在螺栓支撑杆(2)上的把手筒(9)，所述把手筒(9)连接外壳(8)，把手筒(9)上设有用于锁定螺栓支撑杆(2)位置的把手塞(10)。
5.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述盘丝(11)的底端面外缘为锥面，所述锥齿设于锥面上。
6.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述锥齿轮旋转件(12)包括相连接的锥齿轮部件和旋转件，所述旋转件设于外壳(8)上，所述锥齿轮部件与锥齿啮合。
7.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述滑块(7)的底部形状为工字型。
8.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述螺栓支撑杆(2)与高强度螺栓(1)螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种锥齿轮传动式单边螺栓紧固件安装工具，其特征在于，所述分体式垫片(3)与垫片支撑杆(4)螺纹连接。
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