一種螺栓組件的制作方法

本發(fā)明涉及緊固件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺栓組件。

背景技術(shù)：

高溫氣冷反應(yīng)堆的熱氣導(dǎo)管法蘭、主蒸汽管箱墊板上存在大量的連接螺栓，這些螺栓工作溫度場均超過500℃，安裝后人員不可達，螺栓服役時間長達數(shù)年。由于工作介質(zhì)(高溫蒸汽或氦氣)的高速沖刷導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)存在振動。此外，在啟停的過程中，由于溫度變化、被連接件與法蘭熱容和熱膨脹系數(shù)差別，導(dǎo)致被連接件和法蘭間存在相對錯動，如果錯動量過大將導(dǎo)致連接螺栓被剪斷；高溫下連接螺栓通常采用的718材質(zhì)，而該材質(zhì)的高溫螺栓工藝上不允許焊接，且熱膨脹系數(shù)較低，升溫后螺栓會產(chǎn)生額外的軸向拉應(yīng)力，如果該拉應(yīng)力過大將導(dǎo)致螺桿拉斷。然而為保證系統(tǒng)安全性，即使在某根螺栓折斷的情況下螺栓也不允許脫落飛出。

因此，在以上惡劣的工作環(huán)境，采用普通螺栓連接容易存在螺栓松動、脫落、螺栓剪斷、螺栓拉斷等風(fēng)險，嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種螺栓組件，用于解決現(xiàn)有普通不可焊接的連接螺栓惡劣情況下安全系數(shù)不高的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種螺栓組件，包括螺栓和螺栓套，所述螺栓的一端外側(cè)套設(shè)有所述螺栓套，所述螺栓的另一端旋入第一被連接件與第二被連接件連接，所述螺栓套點焊在所述第一被連接件上；所述螺栓包括依次同軸設(shè)置的螺栓頭、光桿和螺紋桿，所述螺紋桿的直徑大于所述光桿的直徑，所述螺紋桿與所述第二被連接件連接；所述螺栓套包括中間段，所述中間段的橫截面積與所述光桿的橫截面積處于一個量級。

其中，所述螺栓套頂端開口，所述螺栓套的開口處連接有防脫片。

其中，所述螺栓頭與所述光桿、所述光桿與所述螺紋桿之間均采用邊緣倒角的錐形過渡結(jié)構(gòu)。

其中，所述光桿的直徑為所述螺紋桿直徑的80％～95％。

其中，所述光桿的長度為所述螺紋桿直徑的3～10倍。

其中，所述中間段的橫截面積不大于所述光桿橫截面積的5倍。

其中，所述螺栓套還包括頂段和連接所述第一被連接件的底段，所述頂段、中間段和所述底段依次同軸設(shè)置，所述頂段內(nèi)外側(cè)的橫截面均為六角形，所述底段的外徑大于所述中間段的外徑且小于所述頂段外側(cè)六邊形的對邊距離。

其中，所述頂段的高度大于所述螺栓頭的厚度。

其中，所述頂段與所述中間段、所述中間段與所述底段均采用錐形過渡結(jié)構(gòu)。

其中，所述螺紋桿和所述光桿的連接面與所述第一被連接件和所述第二被連接件的連接面重合。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的螺栓組件，相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下特點：

本發(fā)明的螺栓組件，通過設(shè)置具有細(xì)長光桿結(jié)構(gòu)的螺栓以及設(shè)置螺栓套的中間段與光桿的橫截面積處于同一量級，從而根據(jù)該特有的螺栓和螺栓套的配合，能夠降低螺栓橫向剛度，降低橫向剪切情況下螺栓根部應(yīng)力，減小因熱膨脹系數(shù)過低導(dǎo)致的軸向應(yīng)力增加量，從而消除在較為惡劣的極端情況下螺栓松動、剪斷或是拉斷等的風(fēng)險，安全系數(shù)較高，適用于人員不可達、工作溫度高的、振動明顯的螺栓連接場合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的螺栓組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提供的螺栓組件的俯視圖；

圖中，1：螺栓；101：螺栓頭；102：光桿；103：螺紋桿；2：螺栓套；201：中間段；202：頂段；203：底段；3第一被連接件；4：第二被連接件；5：防脫片。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明提供一種螺栓組件，用于解決現(xiàn)有普通不可焊接的連接螺栓惡劣情況下安全系數(shù)不高的問題。

如圖1所示，為了實現(xiàn)第一被連接件3和第二被連接件4之間的高質(zhì)量連接，本發(fā)明實施例中提供一種螺栓組件。由于第一被連接件3和第二被連接件4工作溫度高于300℃，在升溫和降溫過程中第一被連接件3和第二被連接件4間存在因熱容或材料熱膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致的相對錯動，進而導(dǎo)致螺栓產(chǎn)生橫向剪切，而且工作過程中第一被連接件3和第二被連接件4存在振動，因此，為了提高第一被連接件3和第二被連接件4的連接質(zhì)量以及克服現(xiàn)有連接螺栓安全系數(shù)不高的問題，提供以下螺栓組件，該螺栓組件包括螺栓1和螺栓套2，其中，螺栓1的一端的外側(cè)套設(shè)有螺栓套2，螺栓1的另一端旋入第一被連接件3與第二被連接件4連接，螺栓套2點焊第一被連接件3上，從而通過由螺栓1和螺栓套2組成的螺栓組件實現(xiàn)第一被連接件3和第二被連接件4的連接，可以理解的是，螺栓套2與第一被連接件3通過點焊的方式連接，能夠有效防止震動引起的螺栓松動的問題；螺栓1包括依次同軸設(shè)置的螺栓頭101、光桿102和螺紋桿103，其中，螺紋桿103的直徑大于光桿102的直徑，螺紋桿103與第二被連接件4連接，由于光桿102的直徑偏小，使得整個螺栓組件的最大應(yīng)力集中在光桿102上，而螺桿103的螺牙根部應(yīng)力較低，而且當(dāng)光桿采用該細(xì)長結(jié)構(gòu)，使得其橫向剛度降低，在橫向剪切下光桿根部應(yīng)力大大降低；螺栓套2包括中間段201，可以理解的是，該中間套201為圓柱形套筒結(jié)構(gòu)，中間段201的橫截面積與光桿102的橫截面積處于一個量級水平，橫截面積處于同一量級的螺栓套中間段201與光桿的剛度接近，這樣可以在熱膨脹后光桿102的軸向拉應(yīng)力增加較小，從而接近螺栓熱膨脹系數(shù)過小的問題。

本發(fā)明的螺栓組件，對不允許直接點焊的螺栓結(jié)構(gòu)進行了改進，螺栓套采用中部縮頸設(shè)計降低熱膨脹下螺紋桿的拉伸應(yīng)力；根據(jù)特有的螺栓和螺栓套的配合，能夠降低螺栓橫向剛度，降低橫向剪切情況下螺栓根部應(yīng)力，減小因熱膨脹系數(shù)過低導(dǎo)致的軸向應(yīng)力增加量，從而消除在較為惡劣的極端情況下螺栓松動、剪斷或是拉斷等的風(fēng)險，安全系數(shù)較高，適用于人員不可達、工作溫度高的、振動明顯的螺栓連接場合。

本實施例中，如圖2所示，螺栓套2的頂端開設(shè)開口，而且在螺栓套2的開口處連接有防脫片5。因此，當(dāng)螺栓套為一端開口的結(jié)構(gòu)時，在螺栓套的頂端設(shè)置防脫片5，能夠防止螺栓1在惡劣情況下折斷后脫落。更進一步的，防脫片5焊接在螺栓套2的頂端后，即使螺栓折斷后也不會發(fā)生脫落，從而有效解決不可直接點焊螺栓在高溫環(huán)境張脫落的問題。

可以理解的是，防脫片5可以為厚度大于1mm、長度略小于螺栓1的螺栓頭101六邊形對邊距離、寬度略小于螺栓1的螺栓頭101六邊形邊長的薄片。

本實施例中，螺栓頭101與光桿102、光桿102與螺紋桿103之間均采用邊緣倒角的錐形過渡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的螺栓組件，在螺栓頭101與光桿102之間以及光桿102與螺紋桿103之間均采用錐形過渡結(jié)構(gòu)，且過渡邊緣倒角，由于其應(yīng)力集中不明顯，能夠使得應(yīng)力水平比采用普通圓角低得多，從而提高兩個被連接件的連接質(zhì)量。

本實施例中，為了保證螺栓1強度以及保證處于合適的應(yīng)力情況，光桿102的直徑為螺紋桿103直徑的80％～95％，光桿102的長度為螺紋桿103直徑的3～10倍。

本實施例中，為了使得螺栓套2與光桿102的剛度接近，以減少熱膨脹后光桿的軸向拉應(yīng)力增加量，中間段201的橫截面積不大于光桿102橫截面積的5倍。

本實施例中，螺栓套2還包括頂段202和連接第一被連接件3的底段203，頂段202、中間段201和底段203依次同軸設(shè)置，其中，為了提高螺栓套2與第一被連接件3連接的穩(wěn)定性，底段202的外徑需要大于中間段201的外徑。

可以理解的是，螺栓套2的頂段202采用六角護套結(jié)構(gòu)，頂段201內(nèi)外側(cè)的橫截面均為六角形；為了保持整個螺栓套2與螺栓的配合設(shè)置，螺栓2底段203的外徑要大于中間段201的外徑且小于螺栓2頂段201的外側(cè)六邊形的對邊距離。

本實施例中，為了更好的使得螺栓套2與螺栓3的配合以實現(xiàn)被連接件的連接，螺栓套2的頂段202的高度大于螺栓1的螺栓頭101的厚度。

本實施例中，為了更好的實現(xiàn)螺栓套2的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，螺栓套2的頂段202與中間段201、中間段201與底段203之間均采用錐形過渡結(jié)構(gòu)。

本實施例中，為了更好的實現(xiàn)一被連接件3和第二被連接件4的連接，螺栓1的螺紋桿103和光桿102的連接面與第一被連接件3和第二被連接件4的連接面重合。

本發(fā)明的螺栓組件，對于不允許直接點焊防松且承受較大的熱膨脹拉伸在和和橫向剪切在和的螺栓，可以顯著降低螺栓頭根部應(yīng)力和螺紋桿拉伸應(yīng)力，防止在循環(huán)載荷下螺栓松動，提高螺栓抗剪和抗熱膨脹能力，并且在螺紋桿折斷的極端情況下能夠防止其脫落，可以應(yīng)用于工作人員不可達的高溫部件的連接螺栓設(shè)計中。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。