CN110748546A - 螺纹衬套连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺纹衬套连接装置，包括螺纹衬套、基体、螺栓，所述螺纹衬套设有内、外螺纹，所述螺纹衬套的内螺纹与螺栓螺纹连接，所述螺纹衬套的外螺纹与基体的内螺纹连接，使螺栓与基体通过螺纹衬套过渡连接，将小尺寸的螺栓螺纹与大尺寸的基体螺纹过渡连接起来，起到衔接大小螺纹、增强基体螺纹强度的作用。在螺栓联接组件设计中，将本发明的螺纹衬套用于螺栓螺纹与基体螺纹的过渡衔接，通过增大基体螺纹尺寸可显著增强低强度基体材料的螺纹强度，从而充分发挥螺栓的高强度性能，保证螺栓联接的强度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺纹衬套，尤其是一种用于提高低强度材料基体(如铜合金、铝合金等)螺纹强度的螺纹衬套连接装置。
背景技术
在采用螺栓直接拧入基体螺纹孔的螺栓联接组件的设计中，一般主要考虑螺栓强度满足设计要求。但在基体材料强度较低、螺栓所受载荷较大的情况下，往往会造成基体螺纹因承载过大、螺纹牙强度不足而发生破坏，这时就要考虑采取措施增大基体螺纹的承载能力。
螺栓联接中的螺栓通常采用标准紧固件，其螺纹牙、螺栓头、光杆等结构及各部分尺寸根据等强度条件及使用经验规定，一般不需要对这些部分进行强度校核，螺栓联接设计的主要任务是确定螺栓的直径或对其危险截面进行强度校核。
一般情况下，螺栓强度要比基体材料强度高。但若两者相差较大、基体材料强度较低时，在进行螺栓联接设计时，往往会发生螺栓强度满足设计要求，而基体材料螺纹强度不足的情况。为满足基体材料的螺纹强度要求，螺栓强度便不能充分发挥，这样就会造成螺栓材料的浪费，甚至有可能出现螺栓联接不满足设计要求。
对于材料确定的基体螺纹，其承载能力与螺纹的加工方式、螺纹尺寸有关。采用挤压丝锥等加工方法可在一定程度上提高基体螺纹的承载能力，但毕竟效果有限。而采用增大螺纹尺寸的措施可以有效提高螺纹牙的承载能力，但这样又会产生增大的基体螺纹与联接螺栓螺纹不匹配的问题。
螺纹衬套便是将大尺寸的基体螺纹与小尺寸的螺栓螺纹进行过渡衔接，成功解决了联接螺栓强度与基体螺纹承载能力相匹配的问题。
发明内容
本发明是要提供一种螺纹衬套连接装置，该装置可用于提高基体材料螺纹强度的连接装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种螺纹衬套连接装置，包括螺纹衬套、基体、螺栓，所述螺纹衬套设有内、外螺纹，所述螺纹衬套的内螺纹与螺栓螺纹连接，所述螺纹衬套的外螺纹与基体的内螺纹连接，使螺栓与基体通过螺纹衬套过渡连接，将小尺寸的螺栓螺纹与大尺寸的基体螺纹过渡连接起来，起到衔接大小螺纹、增强基体螺纹强度的作用。
进一步，所述螺纹衬套的内、外螺纹牙均为粗牙，可进一步提高螺纹联接强度。
进一步，所述螺纹衬套的底面平整，与基体的内螺纹孔底紧密贴合。
进一步，所述螺纹衬套的外螺纹长度小于基体的内螺纹有效深度，可保证螺纹衬套外螺纹与基体的内螺纹有效啮合，从而确保基体的内螺纹强度得到有效加强。
进一步，所述螺纹衬套的总长度小于基体的内螺纹深度，可保证螺纹衬套安装完毕后外端面不冒出基体的外表面。
进一步，所述螺纹衬套的底部开有内六角拧入拧出口，方便工具拆装。
本发明的有益效果是：
在螺栓联接组件设计中，将本发明的螺纹衬套用于螺栓螺纹与基体螺纹的过渡衔接，通过增大基体螺纹尺寸可显著增强低强度基体材料的螺纹强度，从而充分发挥螺栓的高强度性能，保证螺栓联接的强度要求。
附图说明
图1是本发明的螺纹衬套的剖视图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明的螺纹衬套连接装置应用示意图；
图4是基体螺纹的螺纹牙受力分析图；
图5是牙型角为60°的普通螺纹基本牙型图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2、3所示，本发明的的实施例：一种螺纹衬套连接装置，包括螺纹衬套1、基体2、螺栓3。螺纹衬套1设置有内、外螺纹，内螺纹尺寸M1，内螺纹与螺栓螺纹连接，外螺纹尺寸M2，外螺纹与基体1的内螺纹连接。螺纹衬套1的内、外螺纹均为粗牙螺纹，可进一步提高基体螺纹强度。螺纹衬套1的外螺纹长度L1小于基体的内螺纹有效深度，保证螺纹衬套1的外螺纹与基体2的内螺纹有效啮合，确保基体螺纹强度得到加强。螺纹衬套1的总长度L小于基体2的内螺纹深度，保证螺纹衬套1安装完毕后外端面不冒出基体外表面。螺纹衬套1的底部开有内六角拧入拧出口，方便工具拆装。螺纹衬套的的底面平整光洁，在用工具拧入基体螺纹后，保证其底面与基体螺纹孔底紧密贴合。
具体应用时，如图3所示，首将螺纹衬套1的外螺纹与基体2的内螺纹连接，再将螺栓3一端穿过被联接件4后与螺纹衬套1的内螺纹连接，然后，用超级螺栓紧固件5与螺栓3另一端锁紧固定连接。
参照《机械设计》(第七版，西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著，濮良贵、纪名刚主编)“§5-9螺旋传动，(三)滑动螺旋传动的设计计算，3.螺母螺纹牙的强度计算”的计算方法，对基体螺纹的螺纹牙强度进行校核计算(螺纹牙受力分析见图4)：
a)螺纹牙根部弯曲强度条件为
b)螺纹牙根部剪切强度条件为
式中，F为螺栓所受的最大轴向载荷；
D为基体螺纹大径(公称直径)；
b为螺纹牙根部厚度，对于矩形螺纹，b＝0.5P，对于梯形螺纹，b＝0.65P，对于牙型角为60°的锯齿形螺纹，b＝0.75P，P为螺纹螺距；
l为弯曲力臂，
D2为基体螺纹中径；
u为螺纹工作圈数，
L1为螺纹衬套与基体螺纹有效啮合长度(即螺纹衬套外螺纹长度)；
[σw]为基体材料的许用弯曲应力；
[τ]为基体材料的许用剪切应力。
一般螺栓联接采用普通螺纹，即牙型角为60°的锯齿形螺纹。按照图5所示的基本牙型图，在对螺纹牙根部弯曲强度进行校核计算时，弯曲力臂
H为基本牙型原始三角形高度，
于是，螺纹牙根部弯曲强度条件、剪切强度条件可换算为
由此可见，在螺栓所受最大轴向载荷F、螺纹衬套与基体螺纹有效啮合长度L1一定的情况下，基体螺纹螺纹牙根部弯曲应力、剪切应力与基体螺纹的公称直径成反比，也就是说基体螺纹的承载能力与基体螺纹的公称直径成正比。
本发明通过螺纹衬套将小尺寸的螺栓螺纹过渡衔接到大尺寸的基体螺纹，基体螺纹承载能力增大倍数即为基体螺纹公称直径与螺栓螺纹公称直径的比值，亦即螺纹衬套外螺纹、内螺纹公称直径的比值。
Claims (6)
1.一种螺纹衬套连接装置，包括螺纹衬套、基体、螺栓，其特征在于：所述螺纹衬套设有内、外螺纹，所述螺纹衬套的内螺纹与螺栓螺纹连接，所述螺纹衬套的外螺纹与基体的内螺纹连接，使螺栓与基体通过螺纹衬套过渡连接，将小尺寸的螺栓螺纹与大尺寸的基体螺纹过渡连接起来，起到衔接大小螺纹、增强基体螺纹强度的作用。
2.根据权利要求1所述的螺纹衬套连接装置，其特征在于：所述螺纹衬套的内、外螺纹牙均为粗牙，可进一步提高螺纹联接强度。
3.根据权利要求1所述的螺纹衬套连接装置，其特征在于：所述螺纹衬套的底面平整，与基体的内螺纹孔底紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的螺纹衬套连接装置，其特征在于：所述螺纹衬套的外螺纹长度小于基体的内螺纹有效深度，可保证螺纹衬套的外螺纹与基体的内螺纹有效啮合，从而确保基体螺纹强度得到有效加强。
5.根据权利要求1所述的螺纹衬套连接装置，其特征在于：所述螺纹衬套的总长度小于基体的内螺纹深度，可保证螺纹衬套安装完毕后外端面不冒出基体的外表面。
6.根据权利要求1所述的螺纹衬套连接装置，其特征在于：所述螺纹衬套的底部开有内六角拧入拧出口，方便工具拆装。
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