CN108571505B - 一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件及其安装工具，紧固件包括圆头螺栓以及沿圆头螺栓轴向依次套设在圆头螺栓上的螺母、垫圈、套筒、分体式垫片，分体式垫片包括多个沿周向依次首尾相连的垫片单体以及套设在垫片单体外部的橡胶圈，相邻两垫片单体之间设有圆角配合结构；安装工具包括操作杆以及手柄。与现有技术相比，本发明利用分体式垫片受力可变形收缩、撤去力后可自动回复原状的特性，使其能够在变形后通过相对狭小的连接件安装孔，并在到达连接件另一侧后受橡胶圈弹力作用而自动回复原状，在保证力学性能的前提下使紧固件的分体式垫片能够正常回复，实现在连接件单侧完成紧固件的快速精确安装工作。

Description

一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件

技术领域

本发明属于结构件连接紧固技术领域，涉及一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件及其安装工具。

背景技术

在土木建筑工程及机械安装领域中，结构件连接紧固的需求越来越大。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，而在某些特殊场合中，例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。目前，国内市场上没有相应的单边螺栓产品，而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；国外市场上虽然出现了类似产品，但该类产品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。

公开号为CN105437149A的中国发明专利涉及一种变形收缩自回复单边螺栓紧固件安装工具，其分体式垫片分为若干部分，各垫片通过外部的橡胶圈连为一体，圆头螺栓和分体式垫片通过引导杆和垫片夹进行安装。该紧固件安装工具虽然能够简化安装的过程和方式，但是其结构组装复杂，并且在垫片变形和自回复的过程中，容易由于四个分体式垫片的受力不均匀或者橡胶圈的弹力不均匀导致垫片无法正常回复，影响了正常使用。

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带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件及其安装工具。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，该紧固件包括圆头螺栓以及沿圆头螺栓轴向依次套设在圆头螺栓上的螺母、垫圈、套筒、分体式垫片，所述的分体式垫片包括多个沿周向依次首尾相连的垫片单体以及套设在垫片单体外部的橡胶圈，相邻两垫片单体之间设有圆角配合结构。垫圈为整体式垫圈。套筒和垫圈能够增大整个紧固件的静摩擦力，提高安装牢固度。

作为优选的技术方案，所述的分体式垫片包括至少4个垫片单体(如6个、8个等)，且至少4个垫片单体沿周向依次首尾相连，形成圆环状；橡胶圈位于圆环状的分体式垫片外部。分体式垫片受力挤压后尺寸变化大，容易放入安装孔中。

作为优选的技术方案，所述的垫片单体外部套设有至少一个橡胶圈。

进一步地，相邻两垫片单体分别为第一垫片单体、第二垫片单体，所述的圆角配合结构包括设置在第一垫片单体上的圆凸角以及设置在第二垫片单体上并与圆凸角相适配的圆凹角。各个垫片单体上对称地设置相啮合的圆凹角和圆凸角，变形时，相邻两垫片单体之间只有带圆角(圆凹角或圆凸角)的地方相接触，将各个垫片单体之间的线接触变为了面接触，保证了分体式垫片变形回复的稳定性，提高了安装成功率；圆角的设置是一一对应的，垫片单体之间能完全啮合，不影响其力学性能，同时各个垫片单体结构完全相同，便于用模具进行批量生产。

进一步地，所述的第一垫片单体上设有第一圆凸角及第一圆凹角，所述的第二垫片单体上设有与第一圆凸角相适配的第二圆凹角以及与第一圆凹角相适配的第二圆凸角。

进一步地，所述的第一圆凸角及第一圆凹角均设置在第一垫片单体的端部，并分别与第一垫片单体的内侧面、外侧面相连。

进一步地，所述的圆凸角及圆凹角的端面均呈半圆状，并且所述的圆凸角与圆凹角的直径相等。

作为优选的技术方案，所述的圆凸角及圆凹角的直径为0.8-1.2mm，进一步优选为1mm。

进一步地，所述的圆头螺栓上设有与分体式垫片相适配的限位凸缘，该限位凸缘的外径大于分体式垫片的内径。限位凸缘用于从外侧对分体式垫片进行卡设限位。

进一步地，该紧固件用于对连接件进行固定，所述的连接件上开设有连接件安装孔，所述的圆头螺栓的外径小于连接件安装孔的内径，所述的垫圈及分体式垫片的外径均大于连接件安装孔的内径，所述的套筒的外径小于或等于连接件安装孔的内径。圆头螺栓穿过连接件安装孔，垫圈及分体式垫片分别从两侧对连接件进行固定，套筒在连接件安装孔内进行支撑稳固。分体式垫片未受力时能保持圆形，外径大于连接件安装孔的内径；受外力挤压变形收缩后，变成一个类椭圆形，短轴长度小于连接件安装孔的内径，可穿过连接件安装孔；撤除外力后，分体式垫片在橡胶圈的弹力作用下可回复原状。

进一步地，所述的垫片单体的一侧设有凸台，该凸台的外径小于或等于连接件安装孔的内径。凸台与连接件安装孔相配合，提高了分体式垫片与连接件安装孔的同轴度，使圆头螺栓和分体式垫片的受力更为均匀，力学性能好。

一种用于带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件的安装工具，该安装工具包括操作杆以及设置在操作杆一端的手柄，所述的操作杆的另一端与圆头螺栓的端部可拆卸连接。操作杆便于将圆头螺栓送入连接件安装孔，以及对圆头螺栓进行回拉。操作杆可根据需要进行拆卸，并可重复使用。手柄用于预先放置套筒、垫圈、螺母。

作为优选的技术方案，所述的圆头螺栓的端部开设有与操作杆一端相适配的螺孔。

进一步地，所述的操作杆上设有与分体式垫片相适配的顶针。顶针用于将操作杆上的分体式垫片顶入安装孔。

作为优选的技术方案，所述的操作杆上开设有用于放置和固定顶针的环形槽。

安装紧固件时，圆头螺栓和受挤压变形的分体式垫片从连接件安装孔一侧穿过并到达连接件安装孔另一侧，之后分体式垫片在橡胶圈的弹力作用下回复原状；回拉手柄，进而通过操作杆回拉圆头螺栓，圆头螺栓使分体式垫片紧压在连接件侧面上，并使凸台卡入连接件安装孔内进行定位；最后将套筒、垫圈、螺母依次套入圆头螺栓的尾部，并拧紧螺母，即完成了紧固件在连接件上的安装。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明利用分体式垫片受力可变形收缩、撤去力后可自动回复原状的特性，使其能够在变形后通过相对狭小的连接件安装孔，并在到达连接件另一侧后受橡胶圈弹力作用而自动回复原状，在保证力学性能的前提下使单边螺栓紧固件的分体式垫片能够正常回复，从而实现在连接件单侧完成单边螺栓紧固件的快速精确安装工作；

2)在垫片单体上对应设置的圆凹角和圆凸角能在垫片变形收缩和自回复过程中限制垫片单体的部分运动，使分体式垫片变形时既不影响各个垫片单体之间的相对运动，同时将接触点限制在圆角处，提高分体式垫片收缩和回复的准确性，保障了安装精度，提高了安装准确性，减小了分体式垫片失效的概率，实现高效率高质量的单边紧固作业，并且便于分体式垫片的批量生产，大大提高了效率；

3)安装工具总体尺寸较小，能够在较为狭小的空间内进行紧固件的安装，且能反复利用；

4)对于现场安装环境及安装工人的要求较低，提高了建筑及工业现场安装的效率，便于批量化快速作业，能满足各种不同位置的连接件的紧固安装作业，应用的范围更为广泛。

附图说明

图1为本发明中紧固件及安装工具的结构示意图；

图2为本发明中分体式垫片受力变形时的结构示意图；

图3为本发明中分体式垫片未变形时的结构示意图；

图4为本发明中垫片单体的结构示意图；

图5为本发明中紧固件安装时，顶针顶住分体式垫片时的结构示意图；

图6为本发明中紧固件安装时，分体式垫片通过连接件安装孔前变形收缩的结构示意图；

图7为本发明中紧固件安装时，分体式垫片通过连接件安装孔后自回复成原状的结构示意图；

图8为本发明中紧固件安装完成时的结构示意图；

图中标记说明：

1—手柄、2—操作杆、3—顶针、4a—圆头螺栓、4b—套筒、4c—垫圈、4d—螺母、4e—限位凸缘、5—分体式垫片、5a—垫片单体、5b—橡胶圈、5c—圆凹角、5d—圆凸角、5e—凸台、6—连接件、6a—连接件安装孔。

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。

实施例：

如图1所示的一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓4a以及沿圆头螺栓4a轴向依次套设在圆头螺栓4a上的螺母4d、垫圈4c、套筒4b、分体式垫片5，如图2、图3所示，分体式垫片5包括四个沿周向依次首尾相连的垫片单体5a以及套设在垫片单体5a外部的橡胶圈5b，相邻两垫片单体5a之间设有圆角配合结构。分体式垫片5的四个垫片单体5a通过橡胶圈5b连为一体，它具有四个变形区域A、B、C、D，这一结构使得它具有如下变形特性：当向相对的两个变形区域施加压力时可收缩变形，撤去力后可自动回复原状。因此，在安装过程中对分体式垫片5相对的两个变形区域施加和卸去压力，就可以实现可靠的变形与回复。

相邻两垫片单体5a分别为第一垫片单体、第二垫片单体，如图4所示，圆角配合结构包括设置在第一垫片单体上的圆凸角5d以及设置在第二垫片单体上并与圆凸角5d相适配的圆凹角5c。第一垫片单体上设有第一圆凸角及第一圆凹角，第二垫片单体上设有与第一圆凸角相适配的第二圆凹角以及与第一圆凹角相适配的第二圆凸角。第一圆凸角及第一圆凹角均设置在第一垫片单体的端部，并分别与第一垫片单体的内侧面、外侧面相连。圆凸角5d及圆凹角5c的端面均呈半圆状，并且圆凸角5d与圆凹角5c的直径相等。

圆头螺栓4a上设有与分体式垫片5相适配的限位凸缘4e，该限位凸缘4e的外径大于分体式垫片5的内径。

该紧固件用于对连接件6进行固定，连接件6上开设有连接件安装孔6a，圆头螺栓4a的外径小于连接件安装孔6a的内径，垫圈4c及分体式垫片5的外径均大于连接件安装孔6a的内径，套筒4b的外径小于或等于连接件安装孔6a的内径。垫片单体5a的一侧设有凸台5e，该凸台5e的外径小于或等于连接件安装孔6a的内径。

用于该紧固件的安装工具包括操作杆2以及设置在操作杆2一端的手柄1，操作杆2的另一端与圆头螺栓4a的端部可拆卸连接。操作杆2上设有与分体式垫片5相适配的顶针3。

以有四个垫片单体5a的单边螺栓紧固件为例，其利用安装工具对连接件6进行安装的具体过程如下：

1、套筒4b、垫圈4c、螺母4d依次穿过操作杆2后放置在手柄1上；

2、四个垫片单体5a通过橡胶圈5b连为一体，形成分体式垫片5，并将分体式垫片5穿入操作杆2后由顶针3顶住，如图5所示；

3、圆头螺栓4a通过其端部螺孔与操作杆2的一端连接；

4、如图6所示，对分体式垫片5的两个相对变形区域处施加压力，使分体式垫片5发生变形；

5、圆头螺栓4a连同扁平状的分体式垫片5随着操作杆2上的顶针3带动，共同从连接件6安装孔的外侧穿入内侧，脱离孔壁后在橡胶圈5b的弹力作用下回复原状，如图7所示；

6、回拉操作杆2，使分体式垫片5上与连接件6接触的凸台嵌入连接件安装孔6a，使得圆头螺栓4a将分体式垫片5紧压在连接件6表面；

7、接着将套筒4b、垫圈4c、螺母4d套入圆头螺栓4a的尾部，拧紧螺母4d，最后卸下操作杆2，即完成单边螺栓紧固件的安装，如图8所示。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，该紧固件包括圆头螺栓(4a)以及沿圆头螺栓(4a)轴向依次套设在圆头螺栓(4a)上的螺母(4d)、垫圈(4c)、套筒(4b)、分体式垫片(5)，所述的分体式垫片(5)包括多个沿周向依次首尾相连的垫片单体(5a)以及套设在垫片单体(5a)外部的橡胶圈(5b)，相邻两垫片单体(5a)之间设有圆角配合结构；

相邻两垫片单体(5a)分别为第一垫片单体、第二垫片单体，所述的圆角配合结构包括设置在第一垫片单体上的圆凸角(5d)以及设置在第二垫片单体上并与圆凸角(5d)相适配的圆凹角(5c)；

所述的第一垫片单体上设有第一圆凸角及第一圆凹角，所述的第二垫片单体上设有与第一圆凸角相适配的第二圆凹角以及与第一圆凹角相适配的第二圆凸角；

所述的第一圆凸角及第一圆凹角均设置在第一垫片单体的端部，并分别与第一垫片单体的内侧面、外侧面相连；

所述的圆凸角(5d)及圆凹角(5c)的端面均呈半圆状，并且所述的圆凸角(5d)与圆凹角(5c)的直径相等。

2.根据权利要求1所述的一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的圆头螺栓(4a)上设有与分体式垫片(5)相适配的限位凸缘(4e)，该限位凸缘(4e)的外径大于分体式垫片(5)的内径。

3.根据权利要求1所述的一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，该紧固件用于对连接件(6)进行固定，所述的连接件(6)上开设有连接件安装孔(6a)，所述的圆头螺栓(4a)的外径小于连接件安装孔(6a)的内径，所述的垫圈(4c)及分体式垫片(5)的外径均大于连接件安装孔(6a)的内径，所述的套筒(4b)的外径小于或等于连接件安装孔(6a)的内径。

4.根据权利要求3所述的一种带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的垫片单体(5a)的一侧设有凸台(5e)，该凸台(5e)的外径小于或等于连接件安装孔(6a)的内径。

5.一种用于如权利要求1至4任一项所述的带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件的安装工具，其特征在于，该安装工具包括操作杆(2)以及设置在操作杆(2)一端的手柄(1)，所述的操作杆(2)的另一端与圆头螺栓(4a)的端部可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于带圆角的变形收缩自回复分体式单边螺栓紧固件的安装工具，其特征在于，所述的操作杆(2)上设有与分体式垫片(5)相适配的顶针(3)。

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