CN106763049B - 推胀拉拔式弹性固定连接器 - Google Patents

Abstract

一种推胀拉拔式弹性固定连接器包括一个螺钉头、一个膨胀套以及一个胀紧螺栓，该胀紧螺栓在安装于该膨胀套的安装通道后，将该螺钉头和该胀紧螺栓的连接端连接在一起，从而使该胀紧螺栓保持在该安装通道内。该推胀拉拔式弹性固定连接器通过简单的推拉动作，来将连接物体和被连接物体快速地且方便地进行连接和分离，以方便操作，并且该推胀拉拔式弹性固定连接器结构简洁、紧凑，连接件之间无间隙、安装后不会发生滑动的现象，紧固力强，容易加工，可重复使用，从而使该推胀拉拔式弹性固定连接器具有更好的经济性。

Description

推胀拉拔式弹性固定连接器

技术领域

本发明涉及一种固定连接器，特别涉及一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其中该推胀拉拔式弹性固定连接器能够使连接物体和被连接物体方便地连接和分离，并且在连接物体和被连接物体分离后该推胀拉拔式弹性固定连接器能够重复使用。

背景技术

固定连接器被广泛应用于各种工程机械和工程施工中，现有技术中已有多种机械固定连接方式，根据其可拆性又分为可拆连接和不可拆连接，可拆连接包括螺栓连接、键连接、销连接等，不可拆连接包括铆钉连接、焊接、胶接等，这些连接方式的优异与缺陷也各不相同，存在操作复杂、连接可靠性差、连接后有松动等现象。

不同于上述连接方式，另一种螺纹连接件—膨胀螺栓，可实现可靠连接，连接后不易松动。该膨胀螺栓通常由螺杆、胀管、平垫圈、弹簧垫和六角螺母组成，螺栓的一端外径较大，另一端开设有螺纹，螺母旋拧于螺栓上。螺杆套在胀管上，胀管临近螺栓外径较大的一端开有沿螺栓轴向设置的条形开口。使用时，须先用冲击电钻(锤)在固定体上钻出相应尺寸的孔，再把螺杆、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺杆、胀管、安装件与固定体之间胀紧成为一体。膨胀螺栓的原理是把膨胀螺栓打到地面或墙面上的孔中后，用扳手拧紧膨胀螺栓上的螺母，螺栓往外走，而外面的金属套却不动，于是，螺杆底下的大头就把金属套涨开，使其涨满整个孔，此时，膨胀螺栓就抽不出来了。然而膨胀套管受到螺杆的挤压变形后无法自行恢复，正因为套管无法取出，直接导致膨胀螺栓无法取出。因此普通膨胀螺栓安装后难以拔出，易毁坏墙体，并且该膨胀螺栓受到严重变形，不可重复利用。因此，本发明提供一种推胀拉拔式弹性固定连接器，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其中该推胀拉拔式弹性固定连接器能够使连接物体和被连接物体方便地连接和分离，并且在连接物体和被连接物体分离后该推胀拉拔式弹性固定连接器能够重复使用。

为了达到上述目的，本发明提供一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其中该推胀拉拔式弹性固定连接器包括：

一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该推胀拉拔式弹性固定连接器包括：

一个螺钉头，该螺钉头具有内螺纹结构；

一个膨胀套，该膨胀套具有一个第一端部、一个第二端部、一个安装通道以及至少两缺口，该第一端部和该第二端部相互对应以界定该膨胀套的长度，该安装通道连通于该第一端部和该第二端部，各个该缺口从该第二端部向该第一端部方向延伸，以使该膨胀套在该第一端部形成一定位部，和在该第二端部形成一自锁部；一个胀紧螺栓，该胀紧螺栓包括一个螺栓主体、一个操作端以及一个连接端，该操作端和该连接端分别设置于该螺栓主体的两个端部，并且该连接端具有外螺纹结构，该螺栓主体自该膨胀套的该第一端部开始安装于该安装通道，并且该胀紧螺栓的该操作端保留在该膨胀套的该第一端部，该胀紧螺栓的该连接端露出该膨胀套的该第二端部，该胀紧螺栓的该螺栓主体保留在该安装通道，该胀紧螺栓的该连接端的外螺纹结构和该螺钉头的内螺纹结构相互配合，以使该螺钉头安装于该胀紧螺栓的该连接端。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该膨胀套的该缺口的数量是四个，并且各个该缺口相互平行地沿着该膨胀套的长度方向从该第二端部向该第一端部方向延伸。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该膨胀套的的四个缺口沿着膨胀套周向均匀分布。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该螺栓主体的外表面的形状和该膨胀套的内表面的形状一致。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该螺栓主体包括一体形成的一个圆柱段以及一个圆锥段，该圆柱段和该操作端连接，该圆锥段和该连接端连接，该膨胀套具有一个圆柱表面以及一个圆锥表面，该圆柱表面是该定位部的内表面，该圆锥表面是该自锁部的内表面。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该操作端是一个圆柱盘。

作为对本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的进一步优选的实施例，该螺钉头在远离所述胀紧螺栓的一侧，呈锥台形。

本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器的优势在于：

本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器包括一个螺钉头、一个膨胀套以及一个胀紧螺栓，该胀紧螺栓在安装于该膨胀套的安装通道后，将该螺钉头和该胀紧螺栓的连接端连接在一起，从而使该胀紧螺栓保持在该安装通道内。该推胀拉拔式弹性固定连接器通过简单的推拉动作，来将连接物体和被连接物体快速地且方便地进行连接和分离，以方便操作，并且该推胀拉拔式弹性固定连接器结构简洁、紧凑，连接件之间无间隙、安装后不会发生滑动的现象，紧固力强，容易加工，可重复使用，从而使该推胀拉拔式弹性固定连接器具有更好的经济性。

该推胀拉拔式弹性固定连接器还具有以下优点：

1、本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器可以通过一个胀紧扳手用于安装和拆卸该推胀拉拔式弹性固定连接器，以提高安装和拆卸效率，并且避免对该推胀拉拔式弹性固定连接器造成损坏，显著提高该推胀拉拔式弹性固定连接器的使用寿命。

2、相对于普通的采用螺母扭紧的螺栓来说，本发明的该推胀拉拔式弹性固定连接器采用直接推进螺钉的方式使该胀紧套的自锁部膨胀以锁紧，从而该推胀拉拔式弹性固定连接器在将连接物体和被连接物体连接在一起后更美观。

3、该推胀拉拔式弹性固定连接器在膨胀过程中只发生弹性变形，在该推胀拉拔式弹性固定连接器拆卸后，能够快速恢复到原来的形状，以确保该膨胀套的再次使用，在提高工作效率的同时，并且使整个的该推胀拉拔式弹性固定连接器能够重复使用。

4、该推拉膨胀式固定连接器稳定、牢固、可靠，实现了快速联接，快速分离的需求。

5、该推胀拉拔式弹性固定连接器可根据需要设计出不同规格的固定连接器。

附图说明

为了获得本发明的上述和其他优点和特点，以下将参照附图中所示的本发明的具体实施例对以上概述的本发明进行更具体的说明。应理解的是，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被视为对本发明的范围的限制，通过使用附图，将对本发明进行更具体和更详细的说明和阐述。在附图中：

图1是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的示意图。

图2是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的胀紧螺栓的示意图。

图3是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的膨胀套的示意图。

图4是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的一个状态的示意图。

图5是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的另一个状态的示意图。

图6是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的一个使用状态的示意图。

图7是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的原理示意图之一。

图8是本发明的推胀拉拔式弹性固定连接器的原理示意图之二。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

如图1至图8所示，依本发明的发明精神提供一种推胀拉拔式弹性固定连接器，该推胀拉拔式弹性固定连接器包括一个胀紧螺栓10、一个膨胀套20以及一个螺钉头30，该胀紧螺栓10在安装于该膨胀套20之后，将该螺钉头30安装于该膨胀螺栓10的连接端，以形成该推胀拉拔式弹性固定连接器。

该膨胀套20具有一个第一端部21、一个第二端部22、一个安装通道23以及至少两个缺口24，该第一端部21和该第二端部22相互对应以界定该膨胀套20的长度，该安装通道23连通于该第一端部21和该第二端部22，各个该缺口24从该第二端部22向该第一端部21方向延伸，以使该膨胀套20在该第一端部21形成一定位部25，和在该第二端部22形成一自锁部26。

该胀紧螺栓10包括一个螺栓主体11、一个操作端12以及一个连接端13，该操作端12和该连接端13分别设置于该螺栓主体11的两个端部，该螺栓主体11自该膨胀套20的该第一端部21开始安装于该安装通道23，并且该胀紧螺栓10的该操作端12保留在该膨胀套20的该第一端部21，该胀紧螺栓10的该连接端13露出该膨胀套20的该第二端部22，该胀紧螺栓10的该螺栓主体11保留在该安装通道23，该胀紧螺栓10的该连接端13和该螺钉头30连接在一起。该操作端12可以是一个圆柱盘，以供通过该操作端12操作该推胀拉拔式弹性固定连接器。优选地，该胀紧螺栓10的该连接端13和该螺钉头30可以通过螺纹连接的结构连接在一起。更优选地，该胀紧螺栓10的该连接端13设有外螺纹结构，该螺钉头30设有内螺纹结构，并且该胀紧螺栓10的该连接端13的外螺纹结构和该螺钉头30的内螺纹结构相互匹配，以使该螺钉头30安装于该胀紧螺栓10的该连接端13。该螺钉头30在远离该胀紧螺栓的一侧，呈圆锥台形。

进一步地，该膨胀套20的该缺口24的数量是四个，并且各个该缺口24相互平行地沿着该膨胀套20的长度方向从该第二端部22向该第一端部21方向延伸。优选地，该膨胀套20的四个缺口沿着膨胀套周向均匀分布。

更进一步地，该螺栓主体11的外表面的形状和该膨胀套20的内表面的形状一致。优选地，该螺栓主体11包括一体形成的一个圆柱段111以及一个圆锥段112，该圆柱段111和该操作端12连接，该圆锥段112和该连接端13连接，该膨胀套20具有一个圆柱表面27以及一个圆锥表面28，该圆柱表面27是该定位部25的内表面，该圆锥表面28是该自锁部26的内表面，在该螺栓主体11保持在该安装通道23时，该螺栓主体11的该圆柱段111对应于该膨胀套20的该圆柱表面27，该螺栓主体11的该圆锥段112对应于该膨胀套20的该圆锥表面28。

在安装该推胀拉拔式弹性固定连接器时，首先将该胀紧螺栓10的该连接端13插入到该膨胀套20的该安装通道23内，并且使该胀紧螺栓10的该螺栓主体11保留在该安装通道23内、该操作端12保留在该膨胀套20的该第一端部21形成的该定位部25、该连接端13露出该膨胀套20的该第二端部22形成的该自锁部26，使该螺钉头30的该内螺纹结构和该胀紧螺栓10的该连接端13的该外螺纹结构相互配合，以将该螺钉头30安装于该胀紧螺栓10的该连接端13。

以该螺钉头30先插入到一个墙壁40的一个安装孔41的方式，将该推胀拉拔式弹性固定连接器插入到该安装孔41内，然后使用胀紧扳手安装在该胀紧螺栓10的该操作端12，当轴向挤压力作用于该操作端12上时，即可向该墙壁40的该安装孔41的内部推动该胀紧螺栓10，其中该螺栓主体11的该圆柱段111向外挤压该自锁部26，以使该自锁部26向外膨胀，从而将该推胀拉拔式弹性固定连接器固定在该墙壁40的该安装孔41内。可以理解的是，该推胀拉拔式弹性固定连接器通过该胀紧螺栓10的该螺栓主体11和该膨胀套20的轴向的互相压紧，在接触锥面上产生一定接触压力和静摩擦力，而达到使该推胀拉拔式弹性固定连接器固定在该墙壁40的该安装孔41的目的。

在拆卸该推胀拉拔式弹性固定连接器时，将胀紧扳手重新安装在该胀紧螺栓10的该操作端12，以使胀紧扳手拉着该操作段12向外运动，从而使该胀紧螺栓10的该螺栓主体11的该圆柱段111拉出该自锁部26，以使该自锁部26回复到原来的状态。

下面根据材料力学与理论力学的原理，分析在安装该推胀拉拔式弹性固定连接器的3个阶段中，该胀紧螺栓10与膨胀套20的不同受力情况，并以此推导出该推胀拉拔式弹性固定连接器的设计尺寸。

推进该胀紧螺栓10后，该膨胀套20发生弹性变形、内径增大，固连在该安装孔41中，该膨胀套20与该胀紧螺栓10在轴向发生自锁，该推胀拉拔式弹性固定连接器稳固地联接了连接件与被连接件。

假设该膨胀套20与连接件的径向间隙为Δ，该膨胀套20的长度为l，作用在该胀紧螺栓上10的推力为P，该膨胀套20与该胀紧螺栓10以及连接体内孔面间的摩擦系数分别为μ₁、μ₂，斜面锥角α，在该推胀拉拔式弹性固定连接器安装好后，该膨胀套20与胀紧扳手间的轴向挤压力为T。长度l由连接件与被连接件所需的实际连接长度决定，可以根据所需l的长度不同来设计不同型号的该推胀拉拔式弹性固定连接器，P的大小与所固定的负载和连接孔的材料有关，摩擦系数μ₁、μ₂的值由所选材料确定，锥角θ的大小可自行设计，但需满足斜面自锁条件(即θ≤tanμ₂)，所需P的大小可以根据该推胀拉拔式弹性固定连接器安装的条件确定，与该膨胀套20和连接件间的径向挤压力N₂有关。则对于某工况下安装的该推胀拉拔式弹性固定连接器，上述的l、μ₁、μ₂、θ、N₂均为已知条件。

取该膨胀套20的一个纵截面及与其接触的该胀紧螺栓10的部分进行受力分析。

第一阶段：该胀紧螺栓10的进入过程，该膨胀套20开始与连接体接触，如图7所示。

对于该胀紧螺栓10：轴向P＝N₁sinθ+f₁cosθ (1)

f₁＝μ₁N₁ (2)

对于该膨胀套20：轴向T+f₂＝f₁cosθ+N₁sinθ (3)

径向N₂+f₁sinθ＝N₁cosθ (4)

f₂＝μ₂N₂ (5)

其中，N₂、f₂分别为该膨胀套20与连接件间的接触压力、滑动摩擦力。

联立方程(2)、(3)、(4)、(5)，由于N₂的大小与所加负载的大小有关，负载大，则N₂大，负载小则N₂小，在分析的过程中N₂为已知量，则可通过联立方程求的T和N₁。再把N₁带入到方程(1)中，则求的P的大小。

其中θ和μ₁都是常数。

分析并可以知道，当P越大的时候，N₂也越大，该膨胀螺栓10的锁紧能力越强。

第二阶段：P撤离后，该推胀拉拔式弹性固定连接器发生自锁，然而该膨胀套20的变形不变，使得压力N₂依然保持不变，连接体稳固连接，如图8所示。

钢对钢的摩擦系数通常在0.1-0.15之间，在此，该膨胀螺栓10要实现自锁，tanθ必须小于摩擦系数μ，因此取tanθ＝0.1，即该膨胀螺栓10向前运动10mm,则该膨胀套20被压紧1mm。为了让该推胀拉拔式弹性固定连接器能轻松的放入连接空中，通常连接孔的直径比固定连接器的外径要大1mm,又由于该推胀拉拔式弹性固定连接器的锥面，导致要让连接孔被胀满，螺钉向前运动的距离至少为即该膨胀套20的外面在周向开了4个槽，那么该膨胀套20在周向的拉应力比较小，分析时可以把该膨胀套20的每瓣当作挤压模型进行分析。假设胀紧套每瓣的接触面积为S，弹性模量为E，厚度为x,压缩量为Δx，

该膨胀螺栓10总的向前运动的距离为即斜面的长度必须大于该膨胀螺栓10总的向前运动的距离。

该膨胀螺栓10的直径主要取决于横向负载的重量，当横向负载大时，直径取的比较大，通过剪切强度计算可以求出，

至此，实际工况所需的该推胀拉拔式弹性固定连接器的各项重要参数都可根据上述算法设计出来。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但该内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该推胀拉拔式弹性固定连接器包括：

一个螺钉头，该螺钉头具有内螺纹结构；

一个膨胀套，该膨胀套具有一个第一端部、一个第二端部、一个安装通道以及至少两缺口，该第一端部和该第二端部相互对应以界定该膨胀套的长度，该安装通道连通于该第一端部和第二端部，各个该缺口从该第二端部向该第一端部方向延伸，以使该膨胀套在该第一端部形成一定位部，和在该第二端部形成一自锁部；一个胀紧螺栓，该胀紧螺栓包括一个螺栓主体、一个操作端以及一个连接端，该操作端和该连接端分别设置于该螺栓主体的两个端部，并且该连接端具有外螺纹结构，该螺栓主体自该膨胀套的该第一端部开始安装于该安装通道，并且该胀紧螺栓的该操作端保留在该膨胀套的该第一端部，该胀紧螺栓的该连接端露出该膨胀套的该第二端部，该胀紧螺栓的该螺栓主体保留在该安装通道，该胀紧螺栓的该连接端的外螺纹结构和该螺钉头的内螺纹结构相互配合，以使该螺钉头安装于该胀紧螺栓的该连接端；

该螺栓主体的外表面的形状和该膨胀套的内表面的形状一致；

该螺栓主体包括一体形成的一个圆柱段以及一个圆锥段，该圆柱段和该操作端连接，该圆锥段和该连接端连接，该膨胀套具有一个圆柱表面以及一个圆锥表面，该圆柱表面是该定位部的内表面，该圆锥表面是该自锁部的内表面。

2.如权利要求1所述的一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该膨胀套的该缺口的数量是四个，并且各个该缺口相互平行地沿着该膨胀套的长度方向从该第二端部向该第一端部方向延伸。

3.如权利要求2所述的一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该膨胀套的缺口沿膨胀套周向均匀分布。

4.如权利要求1所述的一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该操作端是一个圆柱盘。

5.如权利要求1所述的一种推胀拉拔式弹性固定连接器，其特征在于，该螺钉头在远离所述胀紧螺栓的一侧呈锥台形。