CN105840611B - 一种用于单面安装的高强度螺栓组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于单面安装的高强度螺栓组件，属于紧固件技术领域，包括螺栓（1）、紧固套筒（2）、撑胀套筒（3）、弹簧垫圈（4）和膨胀螺母（5）。通过扳手右旋螺栓（1），驱动膨胀螺母（5）相对螺栓（1）右旋并右移，撑胀套筒（3）穿入弹簧垫圈（4），使弹簧垫圈（4）开口（42）张开，卡紧被连接件，可避免空转并防松，单面安装方便快捷。本发明通过弹簧垫圈（4）卡紧被连接件实现紧固，不消弱螺栓1的螺栓杆强度，连接强度高。本发明的螺栓（1）和紧固套筒（2）可重复使用，拆卸方便。本发明不仅可用于连接并紧固两个带有通孔的零件，而且可以代替膨胀螺栓，连接软质材料物体、内软外硬物体、中空薄壁物体或脆性易碎材料物体。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种螺栓组件，属于紧固件技术领域。
二、背景技术
螺栓是圆柱形带螺纹的紧固件，由头部和螺杆组成，需要与螺母配合，以连接并紧固两个带有通孔的零件，属于可拆卸连接。螺栓连接的不足是容易松动，无法单面安装。
为了解决无法单面安装的问题，目前出现了一种单面安装高强度防松螺栓系统（申请号为201520123494.2），能够通过液压拉力工具拉动螺杆尾部，使得锁环变形固定于母材一侧，螺杆最终被拉断，完成安装。也出现了盲操作式铆钉螺栓（申请号为201280020950.X），带有能够变形的插件，可以压紧固定，并带有断裂槽口，可拉断，可以通过旋拧拆卸。目前市场上也有用于空心幕墙专用的飞机膨胀螺栓，通过膨胀套圈的变形，使得直径增加固定。这类单面安装的螺栓都通过变形元件的变形，使其直径增大固定在不便安装的一侧，但是变形元件强度低，变形形状不可控，使得连接强度受限；另外拉断方式也无法用于脆性材料和易碎材料物体的连接。
目前也出现了一种多功能膨胀螺栓（申请号为201410331914.6），螺栓杆带有膨胀通道和膨胀缝，便于膨胀栓进入使得膨胀缝膨胀，倒钩件外胀，进行固定。也有一种螺栓（申请号为201210129422.X），螺杆带有同轴的导向孔，在垂直于轴线方向带有通槽，并带有挡块；推杆通过导向孔驱动挡块滑动，使得螺栓一端固定。还有一种膨胀螺栓（申请号为201410808366.1），在螺栓座上开有凹槽和螺纹通孔，通过螺纹杆的移动推动膨胀杆转动，使得一端固定。这类单面安装的螺栓都在螺杆开孔或开槽，连接横向移动组件，使得螺杆一端固定；螺杆的强度得到较大消弱，也不能太细，连接强度受限。
目前的膨胀螺栓也可用于单面安装，不能用于通孔物体的连接，主要用于带有盲孔的较厚较硬材料物体连接，如混凝土墙体、石材和硬质砖墙等。如果遇到软质材料物体、内软外硬物体或者中空薄壁物体，则会空转，无法固定，例如空心砖墙、面包砖和保温泡沫墙体等。
本发明在此基础上，提出一种用于单面安装的高强度螺栓组件。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种用于单面安装的高强度螺栓组件，安装和拆卸方便快捷，连接强度高；也可作为膨胀螺栓使用，能够避免空转；可用于软质材料物体、内软外硬物体、中空薄壁物体或脆性易碎材料物体的螺纹连接。
一种用于单面安装的高强度螺栓组件包括螺栓1、紧固套筒2、撑胀套筒3、弹簧垫圈4和膨胀螺母5，如图1所示。所述膨胀螺母5带有内螺纹，与螺栓1配合，可用扳手驱动螺栓1相对紧固套筒2右旋，膨胀螺母5右移，使得螺栓1、紧固套筒2、撑胀套筒3、弹簧垫圈4和膨胀螺母5压紧，能够单面安装，可避免空转并防松。所述撑胀套筒3为圆筒形结构，可挤压并撑胀弹簧垫圈4，使得弹簧垫圈4直径增大，压紧被连接件，实现被连接件的螺纹连接。
所述螺栓1带有螺栓头和螺栓杆；所述螺栓头为正六棱柱结构，可以扳手驱动旋转；所述螺栓杆在右侧与螺栓头刚性连接，在左侧带有外螺纹，与膨胀螺母5配合。
所述紧固套筒2为圆筒形结构，左侧带有外圆锥面，与撑胀套筒3压紧，右侧带有六角头，与所述螺栓1的螺栓头压紧。所述六角头为正六棱柱结构，在右侧带有沉孔，使得螺栓1穿过。
所述撑胀套筒3在左侧带有外圆锥面31，在外圆周面右侧带有撑胀槽32，如图3所示。在图3中，虚线圆中画的是箭头所指部位的剖面图。所述外圆锥面31可挤压并撑胀弹簧垫圈4，使得弹簧垫圈4直径增大。所述撑胀槽32深度小于筒壁厚度，可在紧固套筒2的挤压下产生应力集中并胀裂，使得紧固套筒2穿入撑胀套筒3，便于紧固。
所述弹簧垫圈4为圆环形结构，在左侧带有外倒角41，带有相对轴线倾斜的开口42，在右侧带有内倒角43，如图3所示。所述外倒角41与膨胀螺母5压紧，确保与膨胀螺母5的连接可靠，防止弹簧垫圈4的直径增大过多而滑脱。所述开口42在压紧撑胀套筒3时张开，便于直径增大，使得弹簧垫圈4压紧被连接件。所述内倒角43与所述撑胀套筒3的外圆锥面31压紧，便于撑胀套筒3穿入弹簧垫圈4，使得弹簧垫圈4直径增大。
所述膨胀螺母5在外圆周面带有折弯槽51，在中心处带有螺纹孔52，与螺栓1的螺栓杆配合，在外圆周面右侧带有均匀分布的轴向通槽53，如图3所示。所述螺纹孔52在轴向通槽53左端向右延伸成圆锥光孔。所述折弯槽51与膨胀螺母5的轴线垂直，与轴向通槽53数量相等，在与弹簧垫圈4的外倒角41压紧时，产生应力集中，便于膨胀螺母5右侧沿径向向外弯曲，膨胀。所述螺纹孔52带有内螺纹，与螺栓1在螺栓杆左端的外螺纹配合。所述轴向通槽53的数量不低于2，便于膨胀螺母5右侧膨胀。
采用本发明的安装过程是：（1）首先在至少两个被连接件上钻同心的通孔；调整被连接件的相对位置，确保被连接件的通孔同心。（2）将本发明的螺栓组件从右侧插入通孔，确保撑胀套筒3左侧的外圆锥面31露出被连接件长度足够。然后以扳手右旋所述螺栓1的螺栓头，驱动膨胀螺母5相对螺栓1的螺栓杆右旋，使得膨胀螺母5右移。如果螺栓1空转，可以另一个扳手卡住紧固套筒2的六角头，确保相对转动。（3）由于膨胀螺母5右移，使得膨胀螺母5压紧弹簧垫圈4，弹簧垫圈4右移，使得撑胀套筒3的外圆锥面31穿入弹簧垫圈4，使得弹簧垫圈4的开口42张开，直径增加，卡紧在被连接件的左侧。（4）如果被连接件间距减少或者厚度减少较多，撑胀套筒3的左端到达并压紧膨胀螺母5，进一步右旋可使得紧固套筒2左侧的外圆锥面压紧撑胀套筒3，使得撑胀槽32胀裂，紧固套筒2穿入撑胀套筒3，实现紧固。本发明螺栓组件的连接状态如图2所示。
本发明的螺栓组件在被连接件间距和厚度变化不大时，可省掉撑胀套筒3，可以紧固套筒2直接撑开弹簧垫圈4，实现紧固。本发明的螺栓组件可代替公知的膨胀螺栓，用于石材和钢筋混凝土等硬质材料物体的连接，也可用于软质材料物体、内软外硬物体、中空薄壁物体或脆性易碎材料物体的连接。
本发明的有益效果是：通过扳手右旋所述螺栓1的螺栓头，驱动膨胀螺母5相对螺栓1的螺栓杆右旋并右移，撑胀套筒3的外圆锥面31穿入弹簧垫圈4，使得弹簧垫圈4的开口42张开，直径增加，卡紧被连接件，实现紧固，避免空转并防松，单面安装方便快捷。本发明通过弹簧垫圈4卡紧被连接件，实现紧固，可保护被连接件表面，防止划伤，不消弱螺栓1的螺栓杆强度，比公知的飞机螺栓连接强度高。本发明的螺栓1和紧固套筒2可重复使用，拆卸方便。本发明的螺栓组件不仅可用于连接并紧固两个带有通孔的零件，可拆卸，而且可以代替膨胀螺栓，连接软质材料物体、内软外硬物体、中空薄壁物体或脆性易碎材料物体。
四、附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明的安装状态示意图；
图3为膨胀套筒3、弹簧垫圈4和膨胀螺母5的结构示意图。
附图标记说明：螺栓1、紧固套筒2、撑胀套筒3、外圆锥面31、撑胀槽32、弹簧垫圈4、外倒角41、开口42、内倒角43、膨胀螺母5、折弯槽51、螺纹孔52和轴向通槽53。
五、具体实施方式
以下结合附图和具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细地说明。
图1为本发明的总体结构示意图，包括螺栓1、紧固套筒2、撑胀套筒3、弹簧垫圈4和膨胀螺母5。所述螺栓1优选中碳钢棒料，经过冷镦、挤压、搓丝、精加工和热处理成形。螺栓1的螺栓头和螺栓杆的连接位置设计过渡圆弧，便于成形，避免应力集中，提高强度。为了避免腐蚀，提高强度，也可采用不锈钢、高碳钢和合金钢等材料。
所述紧固套筒2为圆筒形结构，左侧带有外圆锥面，右侧带有六角头，优选低碳钢管材，经热挤压成形；也可先将紧固套筒2的六角头单独成形，然后与金属管材焊接，再进行机械加工。所述六角头在右侧带有沉孔，优选铣削成形。
所述撑胀套筒3左侧带有外圆锥面31，在外圆周面右侧带有撑胀槽32，如图3所示，优选低碳钢管材经拉伸成形。所述撑胀槽32优选铣削加工。
所述弹簧垫圈4为圆环形结构，在左侧带有外倒角41，带有相对轴线倾斜的开口42，在右侧带有内倒角43，如图3所示；优选弹簧钢线材，经过滚压和卷绕成形，然后进行热处理和表面处理。
所述膨胀螺母5在外圆周面带有折弯槽51，在中心处带有螺纹孔52，在外圆周面右侧带有均匀分布的轴向通槽53，如图3所示。所述螺纹孔52在轴向通槽53左端向右延伸成圆锥光孔。所述膨胀螺母5优选中碳钢棒料，经冷镦、攻丝、铣削和热处理加工成形。所述折弯槽51和轴向通槽53数量相等，优选4个，优选铣削加工成形。
经过拉伸实验证明，本发明的强度薄弱环节在于膨胀螺母5与螺栓1螺栓杆的螺纹配合。为了提高本发明的螺栓组件强度，可增加螺纹配合长度和加工精度，改善热处理工艺。
在满足本发明的结构和性能要求的条件下，改变材料和加工工艺，都在本本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于单面安装的高强度螺栓组件，包括螺栓（1）、紧固套筒（2）、撑胀套筒（3）、弹簧垫圈（4）和膨胀螺母（5），其特征在于所述紧固套筒（2）为圆筒形结构，左侧带有外圆锥面，与撑胀套筒（3）压紧，右侧带有六角头，与所述螺栓（1）的螺栓头压紧；所述撑胀套筒（3）为圆筒形结构，在左侧带有外圆锥面（31），在外圆周面右侧带有撑胀槽（32）；可挤压并撑胀弹簧垫圈（4），使得弹簧垫圈（4）直径增大，压紧被连接件，实现被连接件的螺纹连接；所述弹簧垫圈（4）为圆环形结构，在左侧带有外倒角（41），带有相对轴线倾斜的开口（42），在右侧带有内倒角（43）；所述膨胀螺母（5）在外圆周面带有折弯槽（51），在中心处带有螺纹孔（52），在外圆周面右侧带有均匀分布的轴向通槽（53）；所述膨胀螺母（5）带有内螺纹，与螺栓（1）配合，可用扳手驱动螺栓（1）相对紧固套筒（2）右旋，膨胀螺母（5）右移，使得螺栓（1）、紧固套筒（2）、撑胀套筒（3）、弹簧垫圈（4）和膨胀螺母（5）压紧，能够单面安装，避免空转并防松；本发明的螺栓组件可连接并紧固两个带有通孔的零件，可拆卸，可连接软质材料物体、内软外硬物体、中空薄壁物体或脆性易碎材料物体。
2.按照权利要求1所述的一种用于单面安装的高强度螺栓组件，其特征在于所述螺栓（1）带有螺栓头和螺栓杆；所述螺栓头为正六棱柱结构，可以扳手驱动旋转；所述螺栓杆在左侧带有外螺纹。
3.按照权利要求1所述的一种用于单面安装的高强度螺栓组件，其特征在于所述六角头为正六棱柱结构，在右侧带有沉孔。
4.按照权利要求1所述的一种用于单面安装的高强度螺栓组件，其特征在于所述撑胀槽（32）深度小于筒壁厚度，可胀裂，使得紧固套筒（2）穿入撑胀套筒（3），便于紧固。
5.按照权利要求1所述的一种用于单面安装的高强度螺栓组件，其特征在于所述外倒角（41）与膨胀螺母（5）压紧，确保与膨胀螺母（5）的连接可靠；所述开口（42）在压紧撑胀套筒（3）时张开，便于直径增大；所述内倒角（43）与所述撑胀套筒（3）的外圆锥面（31）压紧，便于撑胀套筒（3）穿入弹簧垫圈（4），使得弹簧垫圈（4）直径增大。
6.按照权利要求1所述的一种用于单面安装的高强度螺栓组件，其特征在于所述螺纹孔（52）在轴向通槽（53）左端向右延伸成圆锥光孔；所述折弯槽（51）与膨胀螺母（5）的轴线垂直，与轴向通槽（53）数量相等，在与弹簧垫圈（4）的外倒角（41）压紧时，便于膨胀螺母（5）右侧沿径向向外弯曲；所述轴向通槽（53）的数量不低于2，便于膨胀螺母（5）右侧膨胀。
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