CN207777374U - 具有内连接孔的连接部件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有内连接孔的连接部件。所述连接部件包括：主体，所述主体具有内连接孔，所述内连接孔具有位于所述主体的一个表面上的孔口，其中，所述内连接孔中设置有内螺纹，所述内螺纹包括第一内螺纹部分和第二内螺纹部分，所述第一内螺纹部分相对于所述第二内螺纹部分更靠近所述内连接孔的孔口；在所述内连接孔的深度方向上，所述第二内螺纹部分的外径不变；在从所述第二内螺纹部分向着所述孔口的方向上，所述第一内螺纹部分的外径逐渐增大。本实用新型的具有内连接孔的连接部件既可以优化螺纹的受力分布，又可以保证有效螺纹啮合长度，从而保证连接的可靠性。

Description

具有内连接孔的连接部件

技术领域

本实用新型涉及一种连接部件，具体地，涉及一种可以优化螺纹受力分布的具有内连接孔的连接部件。

背景技术

目前，连接部件是实现工业设备连接的重要基础性元件之一，广泛地应用于各种机械设备。连接部件最重要的作用之一是传递载荷，但由于各种原因，经常出现连接部件失效断裂的情况，导致工业设备发生严重事故，带来财产损失甚至人员伤亡。尤其是作为连接部件的螺栓和螺母，在变化的动载荷的作用下，极易发生疲劳断裂，导致连接失效。

图1是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母的啮合图，图2是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母啮合时各扣螺纹的受力分布图。

在使用根据现有技术的螺栓10和螺母20连接机械设备的连接部件时，螺栓10的螺栓杆与螺母20的螺纹啮合形式如图1所示，工作时螺栓杆发生拉伸变形，螺纹处发生压缩变形，从而导致螺纹各扣上的载荷分布极不均匀。如图2所示，螺纹结合的前几扣螺纹(例如，图1中所示的第一扣T₁、第二扣T₂、第三扣T₃、第四扣T₄等)的根部所承受的应力比后面的螺纹所承受的应力要大很多。具体地，螺纹的第一扣T₁所承受的拉力约为总拉力的35％，第二扣T₂所承受的拉力约为总拉力的25％，第三扣T₃所承受的拉力约为总拉力的15％，即，螺纹的前三扣(T₁、T₂和T₃)所承受的拉力为螺栓所承受的总拉力的75％，且从螺纹的第六扣T₆开始，其所承受的拉力较小且较为均匀。更有统计表明，在所有断裂的螺栓中，约65％左右是在螺母支撑面算起的第一、二扣螺纹T₁、T₂处疲劳断裂。

因此，需要一种能够改善螺纹连接的载荷分布的连接部件。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可以优化螺纹受力分布的具有内连接孔的连接部件。

根据本实用新型的一方面，提供一种具有内连接孔的连接部件，所述连接部件包括主体，所述主体具有内连接孔，所述内连接孔具有位于所述主体的一个表面上的孔口，其中，所述内连接孔中设置有内螺纹，所述内螺纹包括第一内螺纹部分和第二内螺纹部分，所述第一内螺纹部分相对于所述第二内螺纹部分更靠近所述内连接孔的所述孔口；在所述内连接孔的深度方向上，所述第二内螺纹部分的外径不变；在从所述第二内螺纹部分向着所述孔口的方向上，所述第一内螺纹部分的外径逐渐增大。

根据本实用新型的示例性实施例，所述第一内螺纹部分可形成为锥形螺纹孔，所述第二内螺纹部分可形成为标准螺纹孔。

根据本实用新型的示例性实施例，经过所述第一内螺纹部分的各扣螺纹牙底的连线可为斜直线或曲线。

根据本实用新型的示例性实施例，所述第一内螺纹部分满足下述条件式：

1°≤α≤12°，

其中，α表示所述连线相对于所述内连接孔的中心轴线形成的锥形角。

根据本实用新型的示例性实施例，所述锥形角α满足下述条件式：

1.5°≤α≤5.5°。

根据本实用新型的示例性实施例，所述第二内螺纹部分的内径可等于所述第一内螺纹部分的内径。

根据本实用新型的示例性实施例，所述第二内螺纹部分的内径可为恒定值，在从所述第二内螺纹部分向着所述孔口的方向上，所述第一内螺纹部分的内径可逐渐增大。

根据本实用新型的示例性实施例，所述第一内螺纹部分可包括3-6扣螺纹。

根据本实用新型的示例性实施例，所述连接部件可为螺母或法兰。

根据本实用新型的示例性实施例，所述曲线可以是二次对数函数曲线、抛物线或者二项式曲线。

本实用新型的具有内连接孔的连接部件既可以优化螺纹的受力分布，又可以保证有效螺纹啮合长度，从而保证连接的可靠性。

附图说明

图1是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母结合时螺纹啮合的示意图；

图2是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母啮合时各扣螺纹的受力分布图；

图3是根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件的局部截面示意图；

图4是根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件的平面图；

图5是示出根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件与螺栓啮合的示意图；

图6是示出根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件与螺栓啮合时各扣螺纹的受力分布图。

附图标号说明：

10：标准螺栓；20：标准螺母；30：具有内连接孔的连接部件；31：主体；32：内连接孔；3001：第一内螺纹部分；3002：第二内螺纹部分；40：螺栓。

具体实施方式

现在将参照附图更全面的描述本实用新型的实施例，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例。

下面将参照图3至图6详细描述根据本实用新型的示例性实施例的具有内连接孔的连接部件。在此说明：在本实用新型中，标准螺纹指的是其内径d和外径D均为常数的螺纹，换句话说，在螺纹结构的长度方向上，螺纹的牙顶处的直径(即，内径)d大小始终保持不变，螺纹的牙底处的直径(即，外径)D大小始终保持不变，标准螺栓和标准螺母分别指的是具有标准螺纹的螺栓和螺母。

图3是根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30的局部截面示意图；图4是根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30的平面图；图5是示出根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30与螺栓40啮合的示意图；图6是示出根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30与螺栓40啮合时各扣螺纹的受力分布图。

在附图中，作为示例，将根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30示出为螺母，例如，六角螺母，然而本实用新型不限于此，具有内连接孔的连接部件30也可为诸如法兰等具有内连接孔的用于连接相关机械设备或机械部件的其他连接部件。

参照图3和图4可知，根据本实用新型的实施例的具有内连接孔的连接部件30包括主体31，主体31具有内连接孔32。其中，内连接孔32具有位于主体31的一个表面上的孔口，并且内连接孔32中设置有内螺纹，所述内螺纹包括第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002，第二内螺纹部分3002更靠近内连接孔32的孔口。在内连接孔32的深度方向上，第二内螺纹部分3002的外径D₂不变，在从第二内螺纹部分3002向着所述孔口的方向上，第一内螺纹部分3001的外径D₁逐渐增大。作为示例，第二内螺纹部分3002可为标准螺纹。第一内螺纹部分3001可大体上呈锥形。第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002之间平稳过渡相接，即，在第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002的连接处，D₁等于D₂。换言之，第一内螺纹部分3001形成为锥形螺纹孔，第二内螺纹部分3002形成为标准螺纹孔。

经过第一内螺纹部分3001的各扣螺纹牙底的连线L呈斜直线或曲线形式。例如，连线L可具有二次对数函数曲线、抛物线或者二项式曲线等形式。这里，连线L指的是在第一内螺纹部分3001的截面(即，图3中所示出的截面)上连接其各个牙底形成的一条虚拟的连线L。在这里，连线L相对于内连接孔32的中心轴线O形成锥形角α，当连线L为曲线时，锥形角α指的是连接连线L的两个端点所形成的直线与中心轴线O所形成的夹角。锥形角α的角度也可根据与具有内连接孔的连接部件30啮合的诸如标准螺栓10的紧固件所受拉力的增大而增大，从而更好地分布标准螺栓10所受的力。因此，可根据螺纹受力情况而合理地设计锥形角α的大小。

根据本实用新型的示例性实施例，第一内螺纹部分3001可满足下述条件式：

1°≤α≤12°

其中，α表示所述锥形角。

优选地，所述锥形角α可满足下述条件式：1.5°≤α≤5.5°。

作为示例，在标准螺栓10的预紧力为75％的屈服轴力的情况下，锥形角α的最优角度可设置为约为3°。

根据本实用新型的示例性实施例，第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002还可满足下述条件式：

d₁≥d₂

其中，d₁表示第一内螺纹部分3001的内径，d₂表示第二内螺纹部分3002的内径。

即，根据本实用新型的示例，第一内螺纹部分3001的内径d₁可以设置为等于或大于第二内螺纹部分3002的内径d₂，即，第二内螺纹部分3002的内径d₂为恒定值，第一内螺纹部分3001的内径d₁可以为与第二内螺纹部分3002的内径d₂相等的恒定值，也可以从第二内螺纹部分3002向着所述孔口处逐渐变大。根据一个示例，可通过部分地去除第一内螺纹部分3001的螺纹的牙顶来实现第一内螺纹部分3001的内径d₁从第二内螺纹部分3002向着所述孔口处逐渐变大。或者，可以通过对钻销成型的锥形螺纹胚经热处理后进行滚丝轮滚压处理而实现上述第一内螺纹部分3001。

具体地，螺栓40与连接部件30连接时使得螺栓40的外螺纹的牙底分别与第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002接触，并且螺栓40的牙顶与第二内螺纹部分3002的牙底相接触(即，螺栓40与第二内螺纹部分3002完全啮合)，螺栓40的牙顶与第一内螺纹部分3001中的至少部分螺纹的牙底不接触，以通过减小螺栓40与第一内螺纹部分3001的接触面积来优化螺纹的受力分布。换句话说，在朝向第二内螺纹部分3002的方向上，第一内螺纹部分3001的内径d₁逐渐减小。优选地，螺栓40的外径要大于第一内螺纹部分3001的内径，以引导螺栓40旋拧进入内连接孔32中。在此提及的螺栓40可以为标准螺栓。

根据本实用新型的示例性实施例，从连接部件30的支撑端面(即，孔口所在的表面)起，内螺纹的前几扣设置为锥形螺纹，后面的螺纹设置为标准螺纹。作为示例，第一内螺纹部分3001包括3-6扣螺纹。

根据示例，内连接孔32可以为设置于连接部件30内的通孔或者盲孔。

当将诸如螺栓40的紧固件旋拧至具有内连接孔的连接部件30的内连接孔32中时，使得螺栓40的外螺纹与第一内螺纹部分3001的至少部分之间不完全接触，并且在从所述孔口朝着第二内螺纹部分3002的方向上，螺栓40的外螺纹与第一内螺纹部分3001和第二内螺纹部分3002之间的接触面积逐渐增大至完全匹配啮合。

一方面，由于螺栓的外螺纹与具有内连接孔的连接部件的内螺纹之间的接触面积在前几扣螺纹处减小，在同等条件下所分配的力的比例将相应减小，使得一部分载荷转移到后面的螺纹上，后面扣数的啮合螺纹分配到的力的比例将相应增加，改变了现有的螺纹连接中出现的前几扣螺纹受力过大、其余螺纹受力过小的不均匀局面，不仅使得整个载荷分布更加均匀(参见图6)，同时还避免了不受力的无效区域的产生。采用根据本实用新型所述的具有内连接孔的连接部件可有效地减少现有技术中存在的螺纹前几扣(特别是首扣)因受拉力过大而易疲劳断裂的现象的发生。另一方面，由于其余内螺纹设置为与螺栓的外螺纹完全啮合的第二内螺纹部分，可保证螺纹啮合时所需要的有效啮合长度。

因此，本实用新型的具有内连接孔的连接部件既可以优化螺纹的受力分布，又可以保证有效螺纹啮合长度，从而总体上保证连接的可靠性。

虽然已示出和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。

Claims (10)

1.一种具有内连接孔的连接部件，其特征在于，所述连接部件(30)包括：

主体(31)，所述主体(31)具有内连接孔(32)，所述内连接孔(32)具有位于所述主体(31)的一个表面上的孔口，

其中，所述内连接孔(32)中设置有内螺纹，所述内螺纹包括第一内螺纹部分(3001)和第二内螺纹部分(3002)，所述第一内螺纹部分(3001)相对于所述第二内螺纹部分(3002)更靠近所述内连接孔(32)的所述孔口；在所述内连接孔(32)的深度方向上，所述第二内螺纹部分(3002)的外径不变；在从所述第二内螺纹部分(3002)向着所述孔口的方向上，所述第一内螺纹部分(3001)的外径逐渐增大。

2.如权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述第一内螺纹部分(3001)形成为锥形螺纹孔，所述第二内螺纹部分(3002)形成为标准螺纹孔。

3.如权利要求2所述的连接部件，其特征在于，经过所述第一内螺纹部分(3001)的各扣螺纹牙底的连线为斜直线或曲线。

4.如权利要求3所述的连接部件，其特征在于，所述第一内螺纹部分(3001)满足下述条件式：

1°≤α≤12°，

其中，α表示所述连线相对于所述内连接孔(32)的中心轴线形成的锥形角。

5.如权利要求4所述的连接部件，其特征在于，所述锥形角α满足下述条件式：1.5°≤α≤5.5°。

6.如权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述第二内螺纹部分(3002)的内径等于所述第一内螺纹部分(3001)的内径。

7.如权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述第二内螺纹部分(3002)的内径为恒定值，在从所述第二内螺纹部分(3002)向着所述孔口的方向上，所述第一内螺纹部分(3001)的内径逐渐增大。

8.如权利要求1-7中任一项所述的连接部件，其特征在于，所述第一内螺纹部分(3001)包括3-6扣螺纹。

9.如权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述连接部件(30)为螺母或法兰。

10.如权利要求3所述的连接部件，其特征在于，所述曲线是二次对数函数曲线、抛物线或者二项式曲线。