CN108571510A - 一种翻转式单边螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翻转式单边螺栓紧固件，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翻转式垫片组件、套筒、垫圈、螺母，翻转式垫片组件包括翻转配合体以及多个沿翻转配合体的周向均匀布设在翻转配合体上并与翻转配合体转动连接的翻转式垫片，翻转式垫片与套筒相适配。与现有技术相比，本发明设计了特殊结构的翻转式垫片、翻转配合体及套筒，套筒斜面与垫片斜面相互配合，保证翻转式垫片在工作能够正确翻转，避免安装失效，使该紧固件能够通过多个翻转式垫片的翻转运动实现快速精确的单边固定连接，解决了某些特殊工况下的螺栓安装失效问题，且安装过程简单可靠，拆卸方便，可重复使用，力学性能好，可承受大的承载力。

Description

一种翻转式单边螺栓紧固件

技术领域

本发明属于单边螺栓技术领域，涉及一种翻转式单边螺栓紧固件。

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CN105422582A的中国专利公开了一种整体翻转式单边螺栓紧固件，其通过各个垫片的整体翻转实现单边紧固作业。该紧固件虽然能够解决嵌套式单边紧固件安装定位复杂的问题，但由于其自身的结构问题，实际安装时各个垫片的两端分别顶在螺栓端面和套筒端面之间，导致垫片经常会被螺栓端面顶住而无法正确翻转，影响紧固件的安装使用。

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翻转式单边螺栓紧固件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种翻转式单边螺栓紧固件，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翻转式垫片组件、套筒、垫圈、螺母，所述的翻转式垫片组件包括翻转配合体以及多个沿翻转配合体的周向均匀布设在翻转配合体上并与翻转配合体转动连接的翻转式垫片，所述的翻转式垫片与套筒相适配。当套筒的一端挤压翻转式垫片时，翻转式垫片绕翻转配合体转动，由平行于翻转配合体轴向的角度翻转至与翻转配合体的轴向相垂直，进而增加了翻转式垫片组件的外径，以直接作用在连接件表面，实现单侧连接紧固安装。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。

进一步地，所述的翻转式垫片的头端设有垫片斜面，尾端与翻转配合体转动连接，所述的套筒的端部设有与垫片斜面相适配的套筒斜面。当套筒向翻转式垫片方向运动时，通过套筒斜面与垫片斜面的配合，引导翻转式垫片正确翻转，使翻转式垫片与翻转配合体发生相对转动，以增大整个翻转式垫片组件的外径。

作为优选的技术方案，所述的套筒斜面与垫片斜面的倾斜度相同。

进一步地，所述的翻转配合体上沿周向均匀开设有多个与翻转式垫片相适配的垫片活动槽，所述的翻转式垫片的尾端位于垫片活动槽内。翻转式垫片的尾端能够在垫片活动槽内转动。

进一步地，所述的翻转式垫片的尾端设有与垫片活动槽相适配的垫片弧面。垫片弧面便于翻转式垫片的无障碍翻转。

进一步地，所述的垫片弧面为四分之一圆柱面。

进一步地，所述的翻转式垫片的尾端两侧均设有凸头，所述的垫片活动槽内开设有与凸头相适配的凹槽。凸头和凹槽的相互配合方式类似于榫卯结构，通过凸头与凹槽的配合，使翻转式垫片能够与翻转配合体发生相对转动。

进一步地，所述的凸头与凹槽之间为过盈配合。采用过盈配合，使凸头与凹槽之间有一定的预紧力，既能使翻转式垫片受力后能够正常转动，又能限制相互之间的自由相对运动，使整体结构稳定可靠，翻转转动灵活可控。

进一步地，所述的圆头螺栓包括圆头螺栓杆以及设置在圆头螺栓杆一端的圆头螺栓头，该圆头螺栓头与翻转配合体之间的配合面为平面。

作为优选的技术方案，所述的翻转配合体的一端设有与圆头螺栓头相适配的平面，另一端设有锥状凸台，所述的垫片活动槽开设在锥状凸台上。平面能够保证翻转配合体与圆头螺栓头端面的紧密贴合，锥状凸台能大大保证安装时紧固件的对中性。

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，所述的圆头螺栓及翻转配合体的直径均小于连接件安装孔的内径。

进一步地，所述的套筒的外径小于或等于连接件安装孔的内径。

作为优选的技术方案，所述的套筒及翻转配合体的内径与圆头螺栓杆的直径相适配。

紧固件在安装前，翻转式垫片组件的外径小于连接件安装孔的内径；当翻转式垫片组件穿过连接件安装孔后，用套筒的一端挤压翻转式垫片，翻转式垫片向外侧翻转，直到所有的翻转式垫片形成呈平垫状，使翻转式垫片组件的外径大于连接件安装孔的内径，并使平垫状的翻转式垫片紧贴在连接件表面，实现单侧连接紧固安装。

安装紧固件时，圆头螺栓头和翻转式垫片组件由连接件的一侧穿过连接件安装孔后到达另一侧，之后推动套筒，通过套筒斜面挤压垫片斜面，使翻转式垫片发生整体翻转，进而使翻转式垫片组件的外径大于连接件安装孔的内径；之后回拉圆头螺栓杆，使各个翻转式垫片紧压在翻转配合体和连接件的侧壁之间，最后将螺母和垫圈旋紧在与圆头螺栓杆上，即完成紧固件的安装。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)设计了特殊结构的翻转式垫片、翻转配合体及套筒，套筒斜面与垫片斜面相互配合，保证翻转式垫片在工作能够正确翻转，避免安装失效；翻转式垫片和翻转配合体通过凸头及凹槽连接成一体，结构紧凑，使该紧固件能够通过多个翻转式垫片的翻转运动实现快速精确的单边固定连接，解决了某些特殊工况下的螺栓安装失效问题，且安装过程简单可靠，拆卸方便，可重复使用，力学性能好，可承受大的承载力；

2)翻转式垫片在安装前已经与翻转配合体连接在一起，与普通垫片相比，省去了普通垫片的安装过程，且安装完成后，圆头螺栓头内端面同时与多个呈平垫状的翻转式垫片接触，为周向多点受力，受力均匀，力学性能好，可承受大的承载力；

3)整体结构简单紧凑，加工费用低，安装装配方便，既不需要预先的垫片安装处理，也不需要额外的安装工具辅助，易于在实际操作中使用，能大大提高安装效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中翻转式垫片组件的结构示意图；

图3为本发明中翻转式垫片组件与套筒的配合结构示意图，其中，F表示对套筒施加的作用力；

图4为本发明中翻转式垫片的结构示意图；

图5为本发明中翻转配合体的结构示意图；

图6为本发明中紧固件安装时，翻转式垫片组件通过连接件安装孔前的结构示意图；

图7为本发明中紧固件安装时，翻转式垫片组件通过连接件安装孔后且翻转式垫片翻转前的结构示意图；

图8为本发明中紧固件安装时，翻转式垫片在套筒引导和连接件内壁下作用翻转时的结构示意图；

图9为本发明中紧固件安装完成后的结构示意图；

图中标记说明：

1—圆头螺栓、2—套筒、2a—套筒斜面、3—垫圈、4—螺母、5—翻转式垫片组件、5a—翻转式垫片、5b—翻转配合体、5c—垫片斜面、5d—垫片活动槽、5e—垫片弧面、5f—凸头、5g—凹槽、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所示的一种翻转式单边螺栓紧固件，该紧固件包括圆头螺栓1以及沿圆头螺栓1轴向依次套设在圆头螺栓1上的翻转式垫片组件5、套筒2、垫圈3、螺母4，如图2所示，翻转式垫片组件5包括翻转配合体5b以及多个沿翻转配合体5b的周向均匀布设在翻转配合体5b上并与翻转配合体5b转动连接的翻转式垫片5a，翻转式垫片5a与套筒2相适配。

如图3所示，翻转式垫片5a的头端设有垫片斜面5c，尾端与翻转配合体5b转动连接，套筒2的端部设有与垫片斜面5c相适配的套筒斜面2a。翻转配合体5b上沿周向均匀开设有多个与翻转式垫片5a相适配的垫片活动槽5d，翻转式垫片5a的尾端位于垫片活动槽5d内。翻转式垫片5a的尾端设有与垫片活动槽5d相适配的垫片弧面5e。垫片弧面5e为四分之一圆柱面。

如图4、图5所示，翻转式垫片5a的尾端两侧均设有凸头5f，垫片活动槽5d内开设有与凸头5f相适配的凹槽5g。凸头5f与凹槽5g之间为过盈配合。

圆头螺栓1包括圆头螺栓杆以及设置在圆头螺栓杆一端的圆头螺栓头，该圆头螺栓头与翻转配合体5b之间的配合面为平面。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1及翻转配合体5b的直径均小于连接件安装孔6a的内径。套筒2的外径小于或等于连接件安装孔6a的内径。

安装前，将各个翻转式垫片5a的凸头5f放入翻转配合体5b的凹槽5g中，组成翻转式垫片组件5。套筒斜面2a可与垫片斜面5c相互作用，引导各个翻转式垫片5a同步翻转，翻转机理如图3所示。如图6所示，安装前将翻转式垫片组件5和套筒2套在圆头螺栓1的圆头螺栓杆上，并与圆头螺栓头一起从连接件安装孔6a的一侧穿过到达另一侧，如图7所示；之后顶住套筒2，并回拉圆头螺栓杆，套筒斜面2a会挤压翻转式垫片5a上的垫片斜面5c，引导翻转式垫片5a发生整体翻转，翻转后的翻转式垫片组件5的外径大于连接件安装孔6a的孔径，如图8所示；继续回拉圆头螺栓杆，使各个翻转式垫片5a紧压在翻转配合体5b和连接件6的内壁之间，最后将螺母4和垫圈3紧固完成安装，如图9所示。其中，翻转式垫片5a可通过凸头5f和凹槽5g之间的配合在翻转配合体5b上转动，垫片弧面5e能够保证翻转式垫片5a转动的平滑无障碍。

利用该紧固件进行连接件的单侧安装具体过程如下：

1、将翻转式垫片组件5、套筒2、垫圈3、螺母4依次套在圆头螺栓杆上；

2、将圆头螺栓头的一端伸入连接件安装孔6a中，直到翻转式垫片组件5整体通过连接件安装孔6a；

3、回拉圆头螺栓杆同时顶住套筒2，通过斜面的引导作用，使翻转式垫片5a同步向外翻转；

4、翻转式垫片5a发生翻转后外径大于连接件安装孔6a的孔径，继续回拉圆头螺栓杆，使翻转式垫片5a在连接件6内壁的作用下继续转动，直至完全呈平垫型；

5、最后旋紧螺母4，使其达到一定的预紧力，即完成整个单边螺栓紧固件的安装工作。

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 (10)

1.一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，该紧固件包括圆头螺栓(1)以及沿圆头螺栓(1)轴向依次套设在圆头螺栓(1)上的翻转式垫片组件(5)、套筒(2)、垫圈(3)、螺母(4)，所述的翻转式垫片组件(5)包括翻转配合体(5b)以及多个沿翻转配合体(5b)的周向均匀布设在翻转配合体(5b)上并与翻转配合体(5b)转动连接的翻转式垫片(5a)，所述的翻转式垫片(5a)与套筒(2)相适配。

2.根据权利要求1所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的翻转式垫片(5a)的头端设有垫片斜面(5c)，尾端与翻转配合体(5b)转动连接，所述的套筒(2)的端部设有与垫片斜面(5c)相适配的套筒斜面(2a)。

3.根据权利要求1所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的翻转配合体(5b)上沿周向均匀开设有多个与翻转式垫片(5a)相适配的垫片活动槽(5d)，所述的翻转式垫片(5a)的尾端位于垫片活动槽(5d)内。

4.根据权利要求3所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的翻转式垫片(5a)的尾端设有与垫片活动槽(5d)相适配的垫片弧面(5e)。

5.根据权利要求4所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的垫片弧面(5e)为四分之一圆柱面。

6.根据权利要求3所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的翻转式垫片(5a)的尾端两侧均设有凸头(5f)，所述的垫片活动槽(5d)内开设有与凸头(5f)相适配的凹槽(5g)。

7.根据权利要求6所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的凸头(5f)与凹槽(5g)之间为过盈配合。

8.根据权利要求1所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的圆头螺栓(1)包括圆头螺栓杆以及设置在圆头螺栓杆一端的圆头螺栓头，该圆头螺栓头与翻转配合体(5b)之间的配合面为平面。

9.根据权利要求1所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，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(1)及翻转配合体(5b)的直径均小于连接件安装孔(6a)的内径。

10.根据权利要求9所述的一种翻转式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述的套筒(2)的外径小于或等于连接件安装孔(6a)的内径。