CN109137903A - 一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件，该联接钢件的表面设有反向螺纹，反向螺纹分为左旋向的大螺距螺纹和右旋向的小螺距螺纹，右旋向小螺距螺纹在同一螺旋面上连续，大螺距螺纹段与岩体固结，小螺距螺纹段为岩体上的末端外露部分。该联接钢件能够适应锚固需求，打进岩体时具有较小的阻力同时端部的小螺距螺纹能够与紧固件形成良好的紧固效果。

Description

一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件

技术领域

本发明涉及明涉及岩土锚固及建筑工程技术领域，具体涉及一种采用热轧一次成型的具有双旋向螺纹的联接钢件。

背景技术

在社会基础建设中，如公路、铁路、桥梁、隧道、矿井、坝体等建设项目都离不开钢材，其中各类棒材钢是这些基础建设中不可缺少的。以矿井工程为例，矿井巷道位于一定的地质环境中，地下岩体在漫长复杂的地质运动中形成各种结构面，易于开裂，尤其在工程开挖的中后期，由于工作面附近的载荷变化引起应力场重新分布，岩体中的结构面或薄弱部位受应力发生移动，由较小蠕变演变为岩体的宏观断裂，导致工程事故。为了防止此类事故的发生，工程中常利用各类棒材钢对矿井巷道围岩施以锚固，即将棒材钢一端打入岩体内部并与岩体固结，末端外露并以紧固构件固定，通过棒材钢的轴向作用力，将围岩中一定范围岩体的应力状态由单向(或双向)受压转变为三向受压，从而提高其环向抗压强度，对岩体提供主动的支撑和约束作用，防止岩体坍塌。

常用的棒材钢主要为各类螺纹钢，但螺纹钢难以直接与紧固构件配合，因此需要对杆体末端二次冷加工，形成尾部螺纹，方可与紧固构件配合实现紧固。常采用的加工方法有两种，一种是机床车削法、另一种是延压滚丝法。车削法会导致车削部位截面积减小，承载力降低，螺纹钢整体性能下降；延压法也会造成尾部螺纹截面积减小，承载力下降，还易造成钢材应力集中，延伸率差，当动载荷较大时尾部常发生脆断。无论采用哪种冷加工手段，都会使螺纹钢的整体性能在尾部螺纹处形成瓶颈，并且其尾部螺纹段的长度是有限的(一般为100mm)，在围岩发生片帮致使尾部外露长度过长时，即使将紧固螺母拧到底也无法与岩面接触，导致锚固失效。此外，当需要多根钢筋联接使用时，由于螺纹钢的首尾螺距不同，难以通过螺纹连接实现联接使用。

中国专利CN102363152A公开了一种非冷加工联接用钢，该联接用钢通过热轧一次成型出具有小螺距的螺纹的钢件，由于联接用钢仅在端部与紧固件进行螺纹配合，其余部分的螺纹会使得钢件在打进岩体时增大运动阻力，同时也造成了工艺浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件，该联接钢件能够适应锚固需求，打进岩体时具有较小的阻力同时端部的小螺距螺纹能够与紧固件形成良好的紧固效果。

一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件，该联接钢件的表面设有反向螺纹，反向螺纹分为左旋向的大螺距螺纹和右旋向的小螺距螺纹，右旋向小螺距螺纹在同一螺旋面上连续，大螺距螺纹段与岩体固结，小螺距螺纹段为岩体上的末端外露部分。

进一步地，所述右旋向的小螺距螺纹为两段，分别位于左旋向的大螺距螺纹的两端。

进一步地，所述左旋向大螺距螺纹由横肋代替。

进一步地，所述右旋向小螺距螺纹的公称直径为12～25mm；牙型角β为55°或60°，螺距为3～6mm；螺纹高度为0.8～1.4mm。

进一步地，所述右旋向小螺距螺纹的公称直径优先选用16、18、20或22mm；牙型角β优先选用60°，螺距优选选用3、4或5mm；螺纹高度优先选用1.2、1.3或1.4mm。

进一步地，所述左旋向的大螺距螺纹的公称直径为12～25mm，螺纹顶宽优先选用0.9、1.0、1.1或1.3mm；螺纹侧面与钢件表面的夹角不小于45°；螺纹高度为0.8～1.2mm；螺纹间距为10～14mm。

进一步地，所述左旋向的大螺距螺纹的公称直径优先选用16、18、20或22mm，螺纹侧面与钢件表面的夹角选用α＝45°；螺纹高度优先选用1.0、1.1或1.2mm；螺纹间距优先选取10或12mm。

有益效果：

1、本发明的产品由钢坯直接通过加热轧制一次成型，无需进行二次加工，避免了其他产品因冷加工而出现的应力集中或者金属纤维断裂现象，较冷加工产品强度更高、韧性更强，且产品整体性能一致，避免了因冷加工而出现的性能瓶颈问题。

2、本发明的右旋向的小螺距螺纹螺旋升角小，自锁性能极好，可有效防止与其配合的紧固构件松动脱落。当右旋向的小螺距螺纹为一段时，可用于矿井、隧道等建设项目的支护材料，将产品左旋向的大螺距螺纹段一段直接插入在岩体钻好的孔底部，再进行搅拌粘结剂时，由于其旋向为左旋向(搅拌机具工作方向大多为右旋向)，可产生向岩体孔底部的推力。进而将粘合剂压实，提高其粘合力。同时，外露右旋向小螺距螺纹段，可直接与紧固构件配合达到预紧，实现支护效果。当右旋向的小螺距螺纹为两段时，产品可用于公路、桥梁、住宅、大厦等建筑项目中，由于其前后两端具有右旋向螺纹，可实现螺纹连接，避免了同类产品通过焊接连接带来的性能下降等弊端。

3、通过对右旋向的小螺距螺纹参数的规定，根据螺旋升角γ计算公式:γ＝arctan(螺距/π*螺纹中径)，当选取la＝5mm，ha＝1.4mm,,Da1＝16mm时，可得知，右旋向段的螺旋升角γ＝5.22°，小于螺纹副的当量摩擦角8.5°，使得右旋向的小螺距螺纹自锁性能可靠牢固。

附图说明

图1为本发明的联接钢件采用一段小螺距螺纹的结构示意图。

图2为本发明的联接钢件采用两段小螺距螺纹的结构示意图。

图3为右旋向小螺距螺纹段纵断面示意图。

图4为右旋向小螺距螺纹段横断面示意图。

图5为左旋向大螺距螺纹段纵断面示意图。

图6为左旋向大螺距螺纹段横断面示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件，一段设有右旋向小螺距螺纹，且在同一螺旋面上连续，同时有一段设有左旋向大螺距的横肋或者螺纹。

根据产品结构，一段为左旋向，一段为右旋向，总长度为L；右旋向一段记为La，左旋向一段记为Lb。

如附图2所示，右旋向小螺距螺纹为两段，位于左旋向大螺距螺纹的两端，其长度分别为La1和La2。

如附图3所示，右旋向小螺距螺纹的牙型角β优先选用60°；螺距la优选选取la＝3、4、5；螺纹高度Ha＝1.3±0.2，优选选取h＝1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm。

如附图4所示，Da1为产品内径，定义为公称直径。Da1范围为14-25mm，优先选取Da1＝16、18、20、22mm；Da2为螺纹中经，且Da2＝Da1+Ha。

如附图5所示，b为左旋向大螺距横肋顶宽，范围为0.8-1.4mm，优先选取b＝0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.3mm；α为横肋侧面与钢件表面的夹角，其值应不小于45°，优先选取α＝45°。Hb为横肋或螺纹高度，其值范围为1.0-1.5mm，优先选取1.0mm、1.1mm、1.2mm。Lb为横肋间距，lb范围为8-12mm，优先选取lb＝10mm、12mm。

如附图6所示，Db为产品内径，定义为公称直径。Db范围为14-25mm，优先选取Db＝16、18、20、22。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有双旋向螺纹的非冷加工联接钢件，其特征在于，该联接钢件的表面设有反向螺纹，反向螺纹分为左旋向的大螺距螺纹和右旋向的小螺距螺纹，右旋向小螺距螺纹在同一螺旋面上连续，大螺距螺纹段与岩体固结，小螺距螺纹段为岩体上的末端外露部分。

2.如权利要求1所述的联接钢件，其特征在于，所述右旋向的小螺距螺纹为两段，分别位于左旋向的大螺距螺纹的两端。

3.如权利要求1或2所述的联接钢件，其特征在于，所述左旋向大螺距螺纹由横肋代替。

4.如权利要求3所述的联接钢件，其特征在于，所述右旋向小螺距螺纹的公称直径选用16、18、20、22mm；牙型角β选用60°，螺距选用3、4或5mm；螺纹高度选用1.2、1.3、1.4或1.5mm。

5.如权利要求4所述的联接钢件，其特征在于，所述左旋向的大螺距螺纹的公称直径选用16、18、20或22mm，螺纹顶宽选用0.9、1.0、1.1或1.3mm；螺纹侧面与钢件表面的夹角选用α＝45°；螺纹高度选用1.0、1.1或1.2mm；螺纹间距选取10或12mm。