CN107013546A - 一种变螺距螺柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变螺距螺柱，包括螺柱本体，所述螺柱本体从其螺柱头部到底部的螺纹段的螺距为变螺距，变化规律按照如下公式：Pn＝P×1.02‑P×(n‑1)×0.01；式中：Pn—从螺栓贴合面算起的第n个螺距；P—标准螺距；D—螺纹直径；n—从螺栓贴合面算起的螺纹数，其中，当Pn＜P时，螺距不再发生变化。相对于现有技术，本发明具有以下优势：本发明广泛适用于轻质合金(铝、镁等)构件上采用高强度变螺距螺柱的螺纹连接，螺纹副连接载荷可达到高强度螺栓(10.9级以上)屈服极限的70％以上，且具有反复拆装而不损坏轻合金螺纹底孔的可维修性特点。
Description
技术领域
本发明属于金属连接件技术领域，尤其是涉及一种变螺距螺柱。
背景技术
对于轻质合金的螺纹连接，目前基本上有以下几种连接技术，即：钢丝螺套结构、薄壁螺纹套结构、光孔装螺柱结构、间隙螺纹螺纹粘接结构等，各有其应用范围以及优点和不足之处，现做一基本介绍。
钢丝螺套结构，是通用的轻质合金螺纹连接方式，广泛应用于一般强度的普通螺纹连接，国军标GJB119.1A～GJB119.3A-2001(普通型钢丝螺套)中已经详细规定了各种普通型钢丝螺套的规格、结构形式、自由状态圈数及相关尺寸、图样画法以及重量等。优点：国军标对钢丝螺套的规格、结构形式、自由状态圈数及相关尺寸、图样画法以及重量等做了统一规定，便于设计选用，螺纹连接件可反复拆卸、安装使用，可维修性好。缺陷：钢丝螺套螺纹连接结构，不适于高强度的螺纹连接，安装钢丝螺套用内螺纹需用专用螺纹刀具加工，加工与安装的工艺复杂，而且成本高。
薄壁螺纹套结构，主要由三部分组成：螺纹部分、薄壁变形部分和顶部齿状部分，螺纹部分分为内螺纹和外螺纹，内螺纹用于旋合螺栓螺纹，外螺纹用于旋合基体螺纹孔螺纹；薄壁变形部分，用于释放螺纹套安装的变形；顶部齿状部分主要通过专用工装将螺纹套旋入基体螺孔中，并使顶部锯齿全部嵌入基体中。优点：螺纹连接件可反复拆卸、安装使用，可维修性较好。缺陷：薄壁螺纹套连接形式不适用于结构紧凑、深孔和高载荷的螺纹连接，工艺性差，成本高，而且仅应用于一般强度的普通螺纹和专用螺纹的连接。
光孔装螺柱结构，是早期坦克装甲车辆动力曲轴箱、气缸体与气缸盖的紧固连接方式，曲轴箱材料为ZL104铸造铝合金，其硬度值为70HB～90HB，其基本装配工艺是用较大的力矩在常温下将高强度双头螺柱强制旋入曲轴箱的圆柱形底孔中，依靠螺纹副间的弹塑性变形来保证联接强度，它是一种比较可靠的双头螺柱过盈螺纹连接形式。光孔装螺柱技术已形成部颁标准，其中包括螺柱的规格、螺纹结构形式、尺寸分组、安装工艺、大修规范等。随着坦克装甲车辆动力的不断强化，铝合金材料的曲轴箱强度不断提高、其硬度已达到100HB以上，使得光孔装螺柱变得异常困难，如果气温较低或是螺柱与底孔配合不当，经常出现螺柱折断的情况，此时，唯一的解决办法是加大底孔尺寸直径，选配螺柱重新装配；另一方面，过盈螺纹会在曲轴箱局部产生很大应力集中，在台架与跑车试验中曾多次发生曲轴箱螺纹根部断裂的严重故障。
间隙螺纹粘接结构，是应用高强度厌氧螺纹锁固剂与被粘表面间的物理作用以及锁固剂本身的化学变化进行高强度螺柱螺纹连接的实用型技术，通过一定的螺纹锁固剂的粘接规范，可以得到很高的双头螺柱连接强度，它取代了过盈螺纹连接方式，由于螺纹副间粘接时不施加预紧力矩，因而不会对轻合金基体产生附加的安装预应力，很好地改善了轻合金被连接件的工作条件，大幅地提高其可靠性。该项技术目前主要应用于坦克装甲车辆动力曲轴箱、气缸体与气缸盖的紧固与连接，并现已实现了工程化。在高强度厌氧螺纹锁固剂连接的螺柱维修性方面进行了大量的基础研究，所谓“维修性”仅仅针对螺柱的拆卸，也就是在不损伤螺纹副的前提下，将螺柱完整地拆卸下来，该问题的提出主要是针对产品批量生产、装配、使用直到大修，如果螺柱螺纹牙型损坏，或因环境温度高(厌氧型螺纹锁固剂快速凝固)而使螺柱装配未达到设计规定的尺寸要求，或在使用过程中螺柱松动，或在大修期间须对螺柱安装平面进行机械加工等情况出现，将使整个部件甚至整机报废。但是到目前为止，无法通过物理或化学方法来降低螺纹锁固剂的连接强度，实施螺柱的拆卸，间隙螺纹粘接方式是一种永久性螺柱螺纹锁固技术。间隙螺纹粘接方式对环境温度、湿度和零件清洁度的要求较高，使得制造成本增加，且固化时间较长(不少于24h)，在一定程度上降低了生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种变螺距螺柱，以提高轻质合金构件螺纹连接的高强度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种变螺距螺柱，包括螺柱本体，所述螺柱本体从其螺柱头部到底部的螺纹段的螺距为变螺距，变化规律按照如下公式：
Pn＝P×1.02-P×(n-1)×0.01
式中：Pn—从螺栓贴合面算起的第n个螺距；P—标准螺距；D—螺纹直径；n—从螺栓贴合面算起的螺纹数，其中，当Pn＜P时，螺距不再发生变化。
进一步的，所述螺柱本体的螺柱头部为正六边形结构，正六边形结构部分的高度为螺纹外径的0.625倍。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明广泛适用于轻质合金(铝、镁等)构件上采用高强度变螺距螺柱的螺纹连接，螺纹副连接载荷可达到高强度螺栓(10.9级以上)屈服极限的70％以上，且具有反复拆装而不损坏轻合金螺纹底孔的可维修性特点。
(2)本发明拆装方便，结构简单，零部件的维修性好，有利于提高被连接件的使用寿命，改善了零部件加工和装配的工艺性，降低了制造成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1中a、b分别为本发明实施例所述变螺距螺柱的结构示意图和螺纹部分的局部放大图；
图2为本发明实施例所述变螺距螺柱工作状态螺纹承载比例图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例变螺距螺柱，如图1所示，包括螺柱本体，所述螺柱本体从其螺柱头部到底部的螺纹段的螺距为变螺距，变化规律按照如下公式：
Pn＝P×1.02-P×(n-1)×0.01
式中：Pn—从螺栓贴合面算起的第n个螺距；P—标准螺距；D—螺纹直径；n—从螺栓贴合面算起的螺纹数，其中，当Pn＜P时，螺距不再发生变化。
现有技术中的螺栓的螺距为定值P，一般是3mm、2mm、1.5mm、1mm、0.75mm等。
如图1所示，本发明实施例变螺距螺柱的螺柱头部为正六边形结构，螺柱头部的正六边形结构部分的高度为螺柱螺纹外径的0.625倍，这个值可以最佳匹配变螺距螺柱与被连接件的刚度；螺纹的尺寸为标准螺柱的国标值，可以根据不同的工作工况选取。
本发明变螺距螺柱从螺栓与被连接件算起，普通螺栓的螺距的基础上，螺距逐渐变化，当螺栓拧紧时，螺栓顶部由于间隙大，底部螺纹先接触，然后螺纹逐渐变形，余下的螺纹依次变形承力，当螺柱处在工作状态后，使螺柱的螺纹应力分布均匀，如图2所示，横轴为承载螺牙的个数，图示为8扣螺牙，纵轴为螺纹承载比例，其中虚线为现有技术中螺柱螺纹承载比例分布，第一扣螺纹承载33％左右的载荷，第二扣螺纹承载21％左右的载荷，第三扣螺纹承载15％左右的载荷等，可以得知前三扣螺纹承载了总载荷的70％左右的载荷。实线为本发明联接技术的螺纹承载比例分布，当螺柱处在工作状态后，使螺柱的螺纹应力分布均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (2)
1.一种变螺距螺柱，包括螺柱本体，其特征在于：所述螺柱本体从其螺柱头部到底部的螺纹段的螺距为变螺距，变化规律按照如下公式：
Pn＝P×1.02-P×(n-1)×0.01
式中：Pn—从螺栓贴合面算起的第n个螺距；P—标准螺距；n—从螺栓贴合面算起的螺纹数，其中，当Pn＜P时，螺距不再发生变化。
2.根据权利要求1所述的变螺距螺柱，其特征在于：所述螺柱本体的螺柱头部为正六边形结构，正六边形结构部分的高度为螺纹外径的0.625倍。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110181127A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-30 | 湖南工学院 | 一种高效精密加工变槽宽螺纹的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5403136A (en) * | 1991-06-25 | 1995-04-04 | Synthes (U.S.A.) | Threaded fastener especially for orthopaedic purposes |
| CN1447034A (zh) * | 2002-03-22 | 2003-10-08 | 王增涛 | 不等距螺纹紧固件 |
| CN201701290U (zh) * | 2010-04-26 | 2011-01-12 | 胡明军 | 加压接骨螺钉 |
| CN204468249U (zh) * | 2015-03-02 | 2015-07-15 | 毕宏政 | 无头撑开空心螺纹钉 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5403136A (en) * | 1991-06-25 | 1995-04-04 | Synthes (U.S.A.) | Threaded fastener especially for orthopaedic purposes |
| CN1447034A (zh) * | 2002-03-22 | 2003-10-08 | 王增涛 | 不等距螺纹紧固件 |
| CN201701290U (zh) * | 2010-04-26 | 2011-01-12 | 胡明军 | 加压接骨螺钉 |
| CN204468249U (zh) * | 2015-03-02 | 2015-07-15 | 毕宏政 | 无头撑开空心螺纹钉 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110181127A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-30 | 湖南工学院 | 一种高效精密加工变槽宽螺纹的方法 |
| CN110181127B (zh) * | 2019-06-27 | 2021-02-19 | 湖南工学院 | 一种高效精密加工变槽宽螺纹的方法 |
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