CN110259795B - 一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木建筑工程及机械装配技术领域，涉及一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓杆、套体、抗剪套筒、垫圈和螺母；所述圆头螺栓杆一端为圆头螺帽另一端为梅花头；所述套体是由光滑套管、弹性体和阻挡体共同构成的整体；所述套体中的弹性体均匀分布有四道切缝，将环状弹性体均匀分割为四份，每个弹性体端部连接有阻挡体，四个阻挡体共同组成一个环状体；所述螺母通过螺纹与扭剪型圆头螺栓啮合。本发明结构简单，安装方便快捷。

Description

一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件

技术领域

本发明具体涉及一种由单方向放入即可拧紧的螺栓装置，适用于建筑中封闭截面构件进行单侧拧紧的连接。属于土木建筑工程以及机械装配技术领域。

背景技术

目前，在土木工程领域和机械装配技术领域，对于结构构件连接紧固的安装需求量很大。传统的螺栓分为螺栓杆和螺母两部分，安装时需要施工人员在构件两侧同时作业，这种连接紧固方法结构简单，操作方便，紧固性能好，但是仅适用于开口截面构件的连接，而在某些特殊连接中，例如H型钢梁与空心钢管柱之间的连接，这种紧固方法就难以适用。在多数情况下，封闭截面螺栓的安装需要开手孔，这样的做法会进一步削弱构件的截面面积，降低了构件强度。之前国内工程项目中使用过长度能贯穿整个钢管柱截面的特制螺栓，俗称对穿螺栓，对穿螺栓的连接节点，一方面需要在钢管壁上两侧打孔，削弱了截面面积；另一方面，对穿螺栓对螺栓孔洞的预留精度要求较高，故工厂加工精度要求较高，现场安装难度大，施工效率随之降低，且在构件边角和角柱节点处难以应用，这种弊端使该形式螺栓的使用严重受限，故工程中并未广泛推广。普通的膨胀螺栓因难以实现螺栓预紧力的施加，紧固效果也无法达到较大荷载下的设计要求。就目前已公开的相关专利而言，或是对螺栓杆削弱过多，或是螺栓端部受力过于集中，而且很多单边螺栓构造复杂，制作精度要求较高，在实际工程应用中受到很大限制。国外市场已有类似产品，但其价格昂贵，无法在国内大量使用。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓杆、套体、抗剪套筒、垫圈和螺母；所述圆头螺栓杆一端为圆头螺帽另一端为梅花头；所述套体是由光滑套管、弹性体和阻挡体共同构成的整体；所述套体中的弹性体均匀分布有四道切缝，将环状弹性体均匀分割为四份，每个弹性体端部连接有阻挡体，四个阻挡体共同组成一个环状体；所述螺母通过螺纹与扭剪型圆头螺栓啮合；所述圆头螺栓杆的圆头螺帽外径与抗剪套筒外径相等；所述阻挡体组成的环状体外径等于抗剪套筒外径，内径略大于螺栓杆直径；所述弹性体长度不应大于圆头螺帽直径减去螺栓杆直径的长度的一半。

优选的，所述圆头螺栓杆直径一般为8～20mm。

优选的，所述套体中的弹性体与光滑套管设置有角度，角度为25°～35°，使弹性体端部的阻挡体与光滑套管之间留有间隙，当弹性体受到圆头螺帽挤压时由于设置的角度可以使弹性体轻易沿径向撑开从而卡在被连接件的内壁上。

优选的，所述垫圈内径小于抗剪套筒外径。

优选的，所述一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件采用电动扳手安装，以扭剪型螺栓杆设有梅花头端被扭断作为判断所建立预紧力是否合格的标准。

本发明的有益效果是：1、本发明在圆头螺栓杆上依次套设有套体、抗剪套筒、垫圈和螺母，安装时，随着螺栓杆不断沿杆轴向外侧移动，圆头螺栓的螺栓帽挤压套管使弹性体被压直撑开，带动阻挡体沿径向移动，随着圆头螺栓不断向前移动，使弹性体完全伸直同时将阻挡体紧压在构件内壁上从而卡住螺栓孔，本发明实现了封闭截面构件的单方向连接，只需一侧作业，便可完成封闭截面构件的连接紧固作业；

2、本发明同已有的单向螺栓专利相比，对螺栓杆部分无削弱；

3、本发明通过使用扭剪型电动扳手即可完成安装，不需要特殊的安装工具，安装方便快捷；

4、本发明在不降低安装速度和节点强度的前提下，避免了传统方法在完成封闭截面构件螺栓连接时对连接截面的开口削弱；

5、本发明通过圆头螺栓轴向运动挤压套管使套管上的弹性体撑开，带动阻挡体周向移动，从而卡住螺栓孔，螺栓工作原理新颖，结构简单，易于工厂加工生产；

6、本发明阻挡体被撑开后为三个或四个同等扇形环组成的圆环，安装完成后，螺栓端部受力较均匀。

附图说明

图1是一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件的结构示意图；

图2是圆头螺栓杆的示意图；

图3是抗剪套筒的示意图；

图4是套体的示意图；

图5是单边螺栓紧固件拧紧前示意图；

图6是单边螺栓紧固件拧紧后示意图；

图7是单边螺栓紧固件拧紧后安装孔内侧示意图。

图中：圆头螺栓杆-1，梅花头-1a，套体-2，弹性体-2a，阻挡体-2b，抗剪套筒-3，垫圈-4，螺母-5，安装孔外侧-6，安装孔内侧-7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1～4，一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，包括圆头螺栓杆1、套体2、抗剪套筒3、垫圈4和螺母5；圆头螺栓杆1一端为圆头螺帽另一端为梅花头1a；套体2是由光滑套管、弹性体2a和阻挡体2b共同构成的整体；套体2中的弹性体2a均匀分布有四道切缝，将环状弹性体2a均匀分割为四份，每个弹性体2a端部连接有阻挡体2b，四个阻挡体2b共同组成一个环状体；螺母5通过螺纹与扭剪型圆头螺栓啮合；圆头螺栓杆1的圆头螺帽外径与抗剪套筒3外径相等；阻挡体2b组成的环状体外径等于抗剪套筒3外径，内径略大于螺栓杆直径；弹性体2a长度不应大于圆头螺帽直径减去螺栓杆直径的长度的一半。

进一步的，圆头螺栓杆1直径一般为8～20mm。

进一步的，套体2中的弹性体2a与光滑套管设置有角度，角度为25°～35°，使弹性体2a端部的阻挡体2b与光滑套管之间留有间隙，当弹性体2a受到圆头螺帽挤压时由于设置的角度可以使弹性体2a轻易沿径向撑开从而卡在被连接件的内壁上。

进一步的，垫圈4内径小于抗剪套筒3外径。

如图5所示，安装前按照顺序将套体2、抗剪套筒3、垫圈4和螺母5依次套在螺栓杆上并拧紧螺母5，使得螺栓杆上的组件依次紧密贴合。

具体的，如图6～7所示，在钢结构构件连接时，在所需连接的两个被连接件上预留相应位置相应尺寸的螺栓孔，安装时对准连接件，按照前述方法将单边螺栓五个部件组装完成后穿过螺栓孔，随后用扭剪型螺栓专用的标准电动扭矩扳手夹紧螺栓，其中把扭剪扳手的内套筒夹住该单边螺栓紧固件的梅花头1a，扭剪扳手外套筒夹住螺母5，内外套筒输出大小相等、方向相反的扭矩，扭剪扳手外套筒固定不动，内套筒随着扭转带动螺栓杆不断沿螺杆轴向外侧移动，圆头螺栓的螺栓帽向外侧移动时挤压套管，由于套管上的阻挡体2b被抗剪套筒3抵住无法向前移动，所以弹性体2a被压直撑开，带动阻挡体2b沿径向移动，随着圆头螺栓不断向前移动，使弹性体2a完全伸直同时将阻挡体2b紧压在构件内壁上从而卡住螺栓孔，此后，内套筒继续扭转梅花头1a，在圆头螺栓杆1中产生预紧力，当梅花头1a沿切口剪断时，圆头螺栓杆1中的预紧力达到设计值，完成单边紧固螺栓安装连接。

综上所述，本发明由施工人员在单侧作业即可完成封闭构件的连接紧固，结构简单，操作方便，安装快捷，有效克服了现有技术中的种种缺点而具有良好的应用前景。

以上所述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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，其特征在于，包括圆头螺栓杆(1)、套体(2)、抗剪套筒(3)、垫圈(4)和螺母(5)；所述圆头螺栓杆(1)一端为圆头螺帽另一端为梅花头(1a)；所述套体(2)是由光滑套管、弹性体(2a)和阻挡体(2b)共同构成的整体；所述套体(2)中的弹性体(2a)均匀分布有四道切缝，将环状弹性体(2a)均匀分割为四份，每个弹性体(2a)端部连接有阻挡体(2b)，四个阻挡体共同组成一个环状体；所述螺母(5)通过螺纹与扭剪型圆头螺栓杆 (1)啮合；所述圆头螺栓杆的圆头螺帽外径与抗剪套筒(3)外径相等；所述阻挡体(2b)组成的环状体外径等于抗剪套筒(3)外径，内径略大于螺栓杆(1)直径；所述弹性体(2a)长度不应大于圆头螺帽直径减去螺栓杆直径的长度的一半；

所述套体(2)中的弹性体(2a)与光滑套管设置有角度，角度为25～35°，使弹性体端部的阻挡体(2b)与光滑套管之间留有间隙，当弹性体(2a)受到圆头螺帽挤压时由于设置的角度可以使弹性体(2a)轻易沿径向撑开从而卡在被连接件的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述圆头螺栓杆(1)直径一般为8～20mm。

3.根据权利要求1所述的一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述垫圈(4)内径小于抗剪套筒(3)外径。

4.根据权利要求1所述的一种扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件，其特征在于，所述扭剪型端部挤压式单边螺栓紧固件采用电动扳手安装，以扭剪型螺栓杆设有梅花头端被扭断作为判断所建立预应力是否合格的标准。

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