CN208764081U - 一种导轨滑动式单边螺栓紧固件 - Google Patents

Abstract

一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其中导轨滑动式单边螺栓紧固件由L形垫片、台状套箍、圆头螺栓和螺母构成，L形垫片由四块L形扇片以弹性材料A连接组成，台状套箍沿环向设置四道狭缝轨道，尾端设有内凹件；L形垫片在沿狭缝轨道移动过程中可实现径向收缩或张开，当L形垫片各L形扇片相触碰时，径向尺寸小于螺栓孔径，当L形垫片脱离台状套箍张开时，其径向尺寸大于螺栓孔径，藉此实现单边紧固。本实用新型可实现单侧作业、连接板件间的连接与紧固，具有较好的力学性能，且可实现重复利用。

Description

一种导轨滑动式单边螺栓紧固件

技术领域

本实用新型涉及一种可用于结构件连接紧固中进行单边安装的螺栓紧固件，尤其是一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，属于土木建筑工程、机械装配技术领域。

背景技术

随着装配式结构的大力发展，螺栓连接件用于结构紧固的需求量越来越大。对于目前普遍使用的螺栓，其在对构件进行紧固连接时，需在构件两侧进行操作，即从螺栓孔洞一侧插入螺栓杆，在另一侧用工具将螺母拧紧。该连接紧固方法操作简单、承载能力好，但仅适用于开口截面。比如在梁柱连接方面，由于钢管柱截面具有较高的抗弯、抗扭刚度，同时可和混凝土配合使用，显著提高其承载力、刚度及耐火性能等优势，逐渐得以普及。

但由于钢管柱为闭合截面，具有人手所不能跨越的遮挡部位，不能在两侧进行操作，此时即可利用单面螺栓连接。目前，已公开的相关单面螺栓专利存在对螺栓杆削弱过多、螺栓头锚固面积小致使抗拉能力弱、不能回收再利用造成资源浪费等缺点而在应用中受到很大限制，具体从以下几方面进行详细地阐述：

一、实现机制：现有的各种单边螺栓，为实现单边操作的目的，多以削弱栓杆或扩大螺栓孔径为代价，均会大大降低了螺栓连接的可靠性，且实现机制较为复杂。如一种伞式展开螺栓紧固件，削弱了栓杆，同时为实现单边操作，伞状弹开机制过于复杂，不易进行批量加工。

二、受力角度：

1)栓杆削弱

钢结构设计中，梁柱连接节点起着传递梁柱间弯矩和剪力的作用，其性能优劣直接影响结构的整体反应，故采用螺栓连接时，螺栓连接的可靠性需格外重视。而对于如方刚管柱等封闭截面，为实现螺栓的单边操作，现有技术多以牺牲栓杆的形式以达到单面操作目的。如英国的blind bolt，为实现滑块能于滑块槽内收拢或张开，对栓杆开槽处理；再如一种拉撑式单边螺栓紧固件，通过对螺杆中心通孔令四只弹性瓣呈伞状张开，亦对栓杆进行削弱。

2)垫片形式

常规螺栓所采用垫片往往是“一”字形，在使用中易发生倾覆。

3)孔壁内侧锚固

单边螺栓若想应用于工程结构中，需保证封闭截面一侧锚固能力足够，但现有的单边螺栓往往很难保证这一要求。如一种拉撑式单边螺栓紧固件，虽实现了单边操作，且支撑面垂直，但锚固面积过少。再如Hollo-bolt螺栓，通过各肢张开实现单边操作，但孔壁内侧锚固不足，最终导致螺栓各肢拉脱。

三、安装工具：

现有的单面螺栓，为实现单边操作，需采用特殊的安装工具，使得安装较为复杂。如澳大利亚的Ajax ONESIDE螺栓，需采用安装工具将可折叠内垫圈送到螺孔另一侧。再如美国的BOM螺栓和HSBB螺栓，需采用特制安装工具夹住螺杆尾部并向钢管柱外侧拉紧，使BOM套管或HSBB第一套管受到挤压变形，实现孔壁内侧的锚固。

四、重复利用性：

螺栓作为连接构件的连接件得以广泛应用，不仅在于其可靠的连接，还在于其便于拆卸、可重复使用。但对于大多现有单边螺栓而言，为实现单边操作，通过孔壁内侧套管的变形形成锚固端。如Huck公司的Ultra-Twist螺栓，通过球状套管的鼓曲变形实现孔壁内侧的锚固，这种方式虽可实现单边操作的目的，但球状套管的变形是不可恢复的，故无法实现重复利用。再如英国的Molabolt，通过锤子敲击芯杆使套管带狭槽处的各分肢张开，实现单边操作的目的，但同样无法实现重复使用。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，不仅能单边有效地实施紧固作业，还能提高螺栓承载的综合力学性能，并可根据需要方便拆卸、可重复使用。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，包括相配合的圆头螺栓和螺母，所述的圆头螺栓由螺栓头和螺栓杆组成，所述的螺栓头底部周向均布固定有多个弹性材料B，每个弹性材料B的另一端连有一个引导端板；所述的单边螺栓紧固件还包括L形垫片和台状套箍；所述的L形垫片由至少两块L形扇片以弹性材料A连接构成，并在L形扇片凸缘的端面嵌有固定圆珠，所有L形扇片的凸缘一侧相向布局呈环形阵列，在无外力作用下相邻的L形扇片相触碰；所述的台状套箍整体呈截头圆锥和圆柱组合的形状，圆柱形一端具有与螺栓头配合的盲孔，台状套箍上环向均匀设有与L形扇片数量相同的沿其长度延伸的狭缝轨道，弹性材料B和引导端板的数量均与狭缝轨道的数量一样，狭缝轨道的剖切断面的内切圆直径大于固定圆珠的直径以及引导端板剖切断面的外切圆直径，狭缝轨道开口间距离小于固定圆珠的直径和引导端板的剖切断面的外切圆直径，狭缝轨道的尾端设有内凹件，内凹件的剖切断面的内切圆直径小于引导端板剖切断面的外切圆直径且大于固定圆珠的直径；弹性材料B带动引导端板沿狭缝轨道移动全过程处于弹性张拉状态；当L形垫片的各L形扇片相触碰时，其外径尺寸小于螺栓孔洞直径，L形扇片相聚形成的中部空间的内切圆直径小于台状套箍圆柱形的外径，当L形垫片脱离台状套箍后，其外径尺寸大于螺栓孔洞直径。

相比现有技术，本实用新型的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，有益效果如下：

1、本实用新型在实现单边操作时，是通过L形垫片沿导轨滑动以实现径向张开或收缩，未对螺栓杆进行削弱。

2、本实用新型通过L形垫片与连接板件一侧的接触，实现封闭截面一侧的锚固，其支撑面垂直，周向均匀受力，力学性能好。

3、本专利采用“L”形垫片，具有防倾覆的优势。

4、本实用新型可以根据需要调整L形垫片的L形扇片个数和圆心角大小，实现径向收缩范围的更改，在同等承载条件下可缩小安装孔径，降低安装孔对结构件承载的负面影响，具有较好的力学性能。

5、本实用新型中台状套箍在使用过程中为非受力组件，其材质可选用造价低的材料，无需采用同螺栓其他组件相同的钢制材料，可以塑料制品等代替，以降低造价，节约成本。

6、本实用新型通过台状套箍和L形垫片实现单边操作，未对螺栓进行过多改造，实现原理简单，无需借助特殊的安装工具，安装操作简易。

7、本实用新型在拆卸时，只需令L形垫片沿径向张开，以实现两连接板件的分离与拆卸，实现了圆头螺栓及其上的台状套箍的回收再利用，经济效益极高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型一个实施例的结构爆炸图。

图2是图1在进入螺栓孔洞之前的结构示意图。

图3是应用图1紧固两个连接板件的效果图。

图4为图1中台状套箍的立体图。

图5为图1中中圆头螺栓的立体图。

图6为图1中L形垫片完全收缩状态(无外力作用下)的立体示意图；

图7为图1中L形垫片在卡住螺栓杆时张开状态的立体图。

图中：1、连接板件，2、L形垫片，2a、L形扇片，2b、弹性材料A，2c、固定圆珠，3、台状套箍，3a、狭缝轨道，3b、内凹件，4、圆头螺栓，4a螺栓头，4b、螺栓杆，4c、弹性材料B，4d、引导端板，4e、圆形凹槽，5、螺母。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

图1至图3示出了本实用新型一个较佳的实施例的结构示意图，图1中的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，由圆头螺栓4、螺母5、L形垫片2和台状套箍3组成。参见图2和图3，该导轨滑动式单边螺栓紧固件的使用方法，操作步骤是，安装时，先将台状套箍3卡住圆头螺栓4的螺栓头4a，微微转动台状套箍3，使其狭缝轨道3a中轴线与引导端板4d在同一铅垂线上；然后将引导端板4d从狭缝轨道3a上部穿过，此时弹性材料B4c在弹性恢复力作用下，带动引导端板4d沿狭缝轨道3a向尾端移动，最终被内凹件3b卡住；之后将L形垫片2上的固定圆珠2c自下从狭缝轨道3a尾端穿入，令固定圆珠2c紧抵引导端板4d，此时弹性材料B4c处于张拉状态，同时推动L形垫片2使固定圆珠2c沿狭缝轨道3a向上移动，L形垫片2径向收缩，直至四个L形扇片2a相触碰无法继续移动；再后将L形垫片2和台状套箍3整体慢慢穿过螺栓孔洞，当L形垫片2刚穿过螺栓孔洞时，由于弹性材料B4c的弹性恢复力，带动固定圆珠2c与引导端板4d沿狭缝轨道3a向轨道尾端归位，同时带动L形垫片2逐渐沿径向张开，直至固定圆珠2c从狭缝轨道3a尾端脱离，此时弹性材料A2b处于张拉状态，在其弹性恢复力作用下，使得L形垫片2径向收缩，直至卡住螺栓杆4b；最后微微转动螺栓杆4b，使得螺栓杆4b上部所开圆形凹槽4e与固定圆珠2c相契合，在螺栓孔洞外侧旋入螺母5，待达到一定预紧力后用扳手拧紧螺母5即完成安装；拆卸时，先用扳手将螺母5旋松，取下螺母5；然后在螺栓孔洞外侧使用直径足够穿入的物体(如拿细小的物体拨开)令L形垫片2沿径向张开；最后将圆头螺栓4以及箍在其上的台状套箍3整体从螺栓孔洞内取出，最终实现两连接板件1的分离与拆卸，同时实现圆头螺栓4和台状套箍3的回收再利用。

如图4所示，所述的台状套箍3整体呈截头圆锥和圆柱组合的形状，圆柱形一端具有与螺栓头4a配合的盲孔，台状套箍3上环向均匀设有四条沿其长度延伸的狭缝轨道3a。进一步优选，所述台状套箍3的盲孔内还设置橡胶垫，可实现与螺栓头4a的紧密贴合，所述台状套箍3的材质可选用造价较低的材料，例如塑料。

如图5所示，所述的圆头螺栓4由螺栓头4a和螺栓杆4b组成；所述的螺栓头4a底部周向均布固定有多个弹性材料B4c，具体地，可以通过在圆头螺栓4的螺栓头4a底部开细孔，其内固定弹性材料B4c，每个弹性材料B4c的另一端连有一个引导端板4d；弹性材料B4c和引导端板4d的数量也是四个；参见图1，为了进一步保护固定圆珠2c在施加预紧力时受到损害，更利于实现L形垫片2的重复利用，在所述的螺栓杆4b上部还开设圆形凹槽4e，开槽位置与狭缝轨道3a相对应，开槽规格与固定圆珠2c相匹配。

如图6和图7所示，所述的L形垫片2由四块L形扇片2a以弹性材料A2b连接构成，每个L形扇片2a的圆心角呈60°，并在L形扇片2a凸缘的端面嵌有固定圆珠2c，所有L形扇片2a的凸缘一侧相向布局呈环形阵列，在无外力作用下相邻的L形扇片2a相触碰。

作为优选设计，再结合图1、图2和图3，所述狭缝轨道3a和引导端板4d的剖切断面均为圆形，狭缝轨道3a的剖切断面圆直径大于固定圆珠2c的直径和引导端板4d的直径，狭缝轨道3a开口间距离小于固定圆珠2c的直径和引导端板4d的直径，故引导端板4d可带动固定圆珠2c沿狭缝轨道3a移动，且不发生径向脱离；狭缝轨道3a的尾端设有内凹件3b，其剖切断面也为圆形，内凹件3b的断面圆直径小于引导端板4d的直径且大于固定圆珠2c的直径，故引导端板4d带动固定圆珠2c沿狭缝轨道3a移动至尾端时，可实现引导端板4d被内凹件3b卡住，而固定圆珠2c可沿狭缝轨道3a脱离。

弹性材料B4c带动引导端板4d沿狭缝轨道3a移动全过程处于弹性张拉状态；L形垫片2可沿狭缝轨道3a移动，实现径向收缩或张开，当L形垫片2沿狭缝轨道3a移动至尾端脱离时，弹性材料A2b处于弹性张拉状态；当L形垫片2的各L形扇片2a相触碰时，其外径尺寸小于螺栓孔洞直径，L形扇片2a相聚形成的中部空间的内切圆直径小于台状套箍3圆柱形的外径，当L形垫片2脱离台状套箍3后，其外径尺寸大于螺栓孔洞直径。

作为另外一个较好的实施例，所述的L形垫片2由三块L形扇片2a组成，台状套箍3上对应地环向均匀设有三道沿其长度延伸的狭缝轨道3a，弹性材料B4c和引导端板4d都对应为三个。

本实施例导轨滑动式单边螺栓紧固件的使用方法，操作步骤如下：

一、安装时

1)先将台状套箍3卡住圆头螺栓4的螺栓头4a，微微转动台状套箍3，使其狭缝轨道3a中轴线与引导端板4d在同一铅垂线上；

2)然后将引导端板4d从狭缝轨道3a上部穿过，此时弹性材料B4c在弹性恢复力作用下，带动引导端板4d沿狭缝轨道3a向尾端移动，最终被内凹件3b卡住；

3)之后将L形垫片2上的固定圆珠2c自下从狭缝轨道3a尾端穿入，令固定圆珠2c紧抵引导端板4d，此时弹性材料B4c处于张拉状态，同时推动L形垫片2使固定圆珠2c沿狭缝轨道3a向上移动，L形垫片2径向收缩，直至所有的L形扇片2a相触碰无法继续移动；

4)再后将L形垫片2和台状套箍3整体慢慢穿过连接板件1上的螺栓孔洞，当L形垫片2刚穿过螺栓孔洞时，弹性材料B4c的弹性恢复力，带动固定圆珠2c与引导端板4d沿狭缝轨道3a向轨道尾端归位，同时带动L形垫片2逐渐沿径向张开，直至固定圆珠2c从狭缝轨道3a尾端脱离，此时弹性材料A2b处于张拉状态，在其弹性恢复力作用下，使得L形垫片2径向收缩，直至卡住螺栓杆4b；

5)最后微微转动螺栓杆4b，使得螺栓杆4b上部所开圆形凹槽4e与固定圆珠2c相契合，在螺栓孔洞外侧旋入螺母5，待达到一定预紧力后用扳手拧紧螺母5即完成安装；

二、拆卸时

1)先用扳手将螺母5旋松，取下螺母5；

2)然后在螺栓孔洞外侧使用直径足够穿入的物体令L形垫片2沿径向张开；

3)最后将圆头螺栓4以及箍在其上的台状套箍3整体从螺栓孔洞内取出，最终实现两连接板件1的分离与拆卸，同时实现圆头螺栓4和台状套箍3的回收再利用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化(如在具体实施过程中为实现L形垫片2能沿台状套箍3上下移动，实现其径向收缩或张开，可采用线拉或弹簧等方式)，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，包括相配合的圆头螺栓(4)和螺母(5)，所述的圆头螺栓(4)由螺栓头(4a)和螺栓杆(4b)组成，其特征是：

所述的螺栓头(4a)底部周向均布固定有多个弹性材料B(4c)，每个弹性材料B(4c)的另一端连有一个引导端板(4d)；

所述的单边螺栓紧固件还包括L形垫片(2)和台状套箍(3)；

所述的L形垫片(2)由至少两块L形扇片(2a)以弹性材料A(2b)连接构成，并在L形扇片(2a)凸缘的端面嵌有固定圆珠(2c)，所有L形扇片(2a)的凸缘一侧相向布局呈环形阵列，在无外力作用下相邻的L形扇片(2a)相触碰；

所述的台状套箍(3)整体呈截头圆锥和圆柱组合的形状，圆柱一端具有与螺栓头(4a)配合的盲孔，台状套箍(3)上环向均匀设有与L形扇片(2a)数量相同的沿其长度延伸的狭缝轨道(3a)，弹性材料B(4c)和引导端板(4d)的数量均与狭缝轨道(3a)的数量一样，狭缝轨道(3a)的剖切断面的内切圆直径大于固定圆珠(2c)的直径以及引导端板(4d)剖切断面的外切圆直径，狭缝轨道(3a)开口间距离小于固定圆珠(2c)的直径和引导端板(4d)的剖切断面的外切圆直径，狭缝轨道(3a)的尾端设有内凹件(3b)，内凹件(3b)的剖切断面的内切圆直径小于引导端板(4d)剖切断面的外切圆直径且大于固定圆珠(2c)的直径；

弹性材料B(4c)带动引导端板(4d)沿狭缝轨道(3a)移动全过程处于弹性张拉状态；当L形垫片(2)的各L形扇片(2a)相触碰时，其外径尺寸小于螺栓孔洞直径，L形扇片(2a)相聚形成的中部空间的内切圆直径小于台状套箍(3)圆柱形的外径，当L形垫片(2)脱离台状套箍(3)后，其外径尺寸大于螺栓孔洞直径。

2.根据权利要求1所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：在所述的螺栓杆(4b)上部还开设圆形凹槽(4e)，开槽位置与狭缝轨道(3a)相对应，开槽规格与固定圆珠(2c)相匹配。

3.根据权利要求1或2所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：所述狭缝轨道(3a)和引导端板(4d)的剖切断面均为圆形，狭缝轨道(3a)的剖切断面圆直径大于固定圆珠(2c)的直径和引导端板(4d)的直径，狭缝轨道(3a)开口间距离小于固定圆珠(2c)的直径和引导端板(4d)的直径，狭缝轨道(3a)的尾端设有内凹件(3b)，其剖切断面也为圆形，内凹件(3b)的断面圆直径小于引导端板(4d)的直径且大于固定圆珠(2c)的直径。

4.根据权利要求3所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：所述的L形垫片(2)由三块或四块L形扇片(2a)组成，台状套箍(3)上对应地环向均匀设有三道或四道沿其长度延伸的狭缝轨道(3a)，弹性材料B(4c)和引导端板(4d)都对应为三个或四个。

5.根据权利要求4所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：当L形扇片(2a)的数量为四块时，每个L形扇片(2a)的圆心角呈60°。

6.根据权利要求3所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：在所述台状套箍(3)的盲孔中还设置有橡胶垫。

7.根据权利要求1或2所述的一种导轨滑动式单边螺栓紧固件，其特征是：所述台状套箍(3)的材质选用塑料。