一种锥形螺母顶推预紧系统的制作方法
【专利摘要】一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征在于，所述锥形螺母顶推预紧系统包括锥形螺母本体(1)、周向均布的顶推小螺栓(4)及超硬垫片(5)，所述锥形螺母本体(1)具有一个半锥角为θ的外圆锥面，该外圆锥面上有若干翼片(3)，锥形螺母本体(1)中部有贯穿的圆柱螺纹中心孔(2)，该圆柱螺纹中心孔(2)与紧固件的螺栓杆相配合。该锥形螺母顶推预紧系统具有预紧力准确，安装方便，经济实用等优点，特别适合在高温高压工况以及大规格的机械设备上使用。
【专利说明】一种锥形螺母顶推预紧系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大规格的顶推预紧系统，具体设计一种应用在高温环境中的锥形螺母顶推预紧系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着现代工业的发展，螺栓连接以其易于拆卸、制作成本较低，而且不破坏被连接件的优点，仍然被广泛应用于航空航天、化工设备等重要领域。大规格螺栓的预紧难度大、预紧力难以控制、螺纹根部应力集中、螺纹松动和锁死现象严重，高温高压工况下螺栓连接的应力松弛现象一直以来都成为螺栓连接的难题。
【发明内容】
[0003]针对现有大直径、高温高压工况下螺栓连接存在的问题，本发明提供一种锥形螺母顶推预紧系统。该系统适用于高温高压环境，且预紧力精确，安全可靠，节省紧固时间。
[0004]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是:
[0005]一种锥形螺母顶推预紧系统，所述锥形螺母顶推预紧系统包括锥形螺母本体1、周向均布的顶推小螺栓4及超硬垫片5，所述锥形螺母本体1具有一个半锥角为Θ的外圆锥面，该外圆锥面上有若干翼片3，锥形螺母本体1中部有贯穿的圆柱螺纹中心孔2，该圆柱螺纹中心孔2与紧固件的螺栓杆相配合。所述圆柱螺纹中心孔2四周呈环形均布若干小螺栓孔7，所述小螺栓孔7的个数随着锥形螺母本体1直径尺寸的变化而不同。顶推小螺栓4设置在该小螺栓孔7内；所述超硬垫片5中部开有圆孔6，所述圆孔6与圆柱螺纹中心孔2对应设置。
[0006]所述锥形螺母本体1具有一个半锥角Θ为1度一10度的外圆锥面，该外圆锥面上有2-8个翼片3。
[0007]所述顶推小螺栓4由六角头部、螺纹段和带球面底部的光杆段三部分组成。
[0008]所述顶推小螺栓4的六角头部采用冷加工、冷成型，螺纹段采用缩径、错齿或切齿加工，顶推小螺栓4的光杆段的球面底部与超硬应垫片5相抵接。
[0009]所述顶推小螺栓4的个数根据锥形螺母本体1直径尺寸的变化而不同，且呈环形均匀地分布在圆柱螺纹中心孔2的四周。
[0010]锥形螺母本体1的材料硬度要低于顶推小螺栓4的硬度。
[0011]该所述锥形螺母顶推预紧系统的材质采用高强度高温超级合金，特别适用于高温环境。
[0012]所述超硬垫片是具有高强度和高耐磨性、使用寿命长的硬质合金垫片。所述垫片中部开有圆孔，所述圆孔与圆柱螺纹中心孔对应设置。
[0013]所述锥形螺母本体的材料硬度要低于顶推小螺栓，这样即使润滑不好也会很容易拆卸。
[0014]本发明提供的锥形螺母顶推预紧系统的优点是:
[0015]1、本发明的锥形螺母顶推预紧系统采用高强度耐高温超级合金，具有良好的弹性，可以补偿由于高温和温度变化导致的连接的不稳定性，特别适用于高温环境。
[0016]2、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的锥形螺母本体具有一个半锥角为Θ的外圆锥面，该系统紧固以后可以有效降低与之配合的螺栓的螺纹应力，使应力分布更加均匀，预紧更加牢固可靠，减少了螺栓杆的断裂。同时外圆锥面上均布若干翼片，安装时只要手动就可以将锥形螺母与螺杆连接，省时省力。
[0017]3、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的顶推小螺栓螺纹段采用缩径、错齿或切齿等加工，减少了摩擦系数，使负载更均匀地分布在螺纹上，这降低了安装时对扭矩的需求，更便于拆卸。精密辊压出的螺纹使安装拆卸变得十分顺畅。
[0018]4、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的顶推小螺栓的球面底部降低了摩擦系数，在超硬垫片上几乎不留痕迹。降低了安装所需扭矩，更加便于拆卸。
[0019]5、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的顶推小螺栓采用六角螺帽，冷加工、冷成型，有助于降低扭矩，安装方便。该螺栓属于简单的机械零件，使用周期久，可重复使用，经济实用。
[0020]6、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的锥形螺母本体所用材料的硬度低于顶推小螺栓，这样在螺纹配合时，即使润滑不好也容易拆卸。
[0021]7、本发明的锥形螺母顶推预紧系统的锥形螺母顶推预紧系统属于简单的机械零件，使用周期久，可重复使用，经济实用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明一个实施例的结构示意图；
[0023]图2是图1所示的锥形螺母顶推预紧系统的锥形螺母本体的俯视图:
[0024]附图中的各部件标记如下:1、锥形螺母本体，2、圆柱螺纹中心孔，3、翼片，4、顶推小螺栓，5、超硬垫片，6、圆孔，7、小螺栓孔。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0026]如图1、图2，一种锥形螺母顶推预紧系统，所述锥形螺母顶推预紧系统包括锥形螺母本体1、周向均布的顶推小螺栓4及超硬垫片5，所述锥形螺母本体1具有一个半锥角为Θ的外圆锥面，实施例中Θ为3度，该外圆锥面上有若干翼片3，锥形螺母本体1中部有贯穿的圆柱螺纹中心孔2，该圆柱螺纹中心孔2与紧固件的螺栓杆相配合。所述圆柱螺纹中心孔2四周呈环形均布若干小螺栓孔7，所述小螺栓孔7的个数随着锥形螺母本体1直径尺寸的变化而不同。顶推小螺栓4设置在该小螺栓孔7内；所述超硬垫片5中部开有圆孔6，所述圆孔6与圆柱螺纹中心孔2对应设置。
[0027]所述锥形螺母本体1具有一个半锥角Θ为1度一10度的外圆锥面，该外圆锥面上有2-8个翼片3。
[0028]所述顶推小螺栓4由六角头部、螺纹段和带球面底部的光杆段三部分组成。
[0029]所述顶推小螺栓4的六角头部采用冷加工、冷成型，螺纹段采用缩径、错齿或切齿加工，顶推小螺栓4的光杆段的球面底部与超硬应垫片5相抵接。
[0030]所述顶推小螺栓4的个数根据锥形螺母本体1直径尺寸的变化而不同，且呈环形均匀地分布在圆柱螺纹中心孔2的四周。
[0031]锥形螺母本体1的材料硬度要低于顶推小螺栓4的硬度。
[0032]该所述锥形螺母顶推预紧系统的材质采用高强度高温超级合金，特别适用于高温环境。
[0033]使用时，将超硬垫片5套入紧固件的螺杆，再将锥形螺母本体1沿螺杆主螺纹用手推动翼片3拧下，接触到超硬垫片5即可，然后通过手动测力矩扳手通过十字交叉逐级拧紧法将顶推小螺栓4拧紧，即可完成安装。安装顶推小螺栓4时所需的力矩小，但是数量多，会形成一股强大的推力作用在超硬垫片5上，这个推力与紧固件的螺杆上产生的反作用力使连接件紧固在一起。同时由于锥形螺母本体1的柔韧性，使螺母本体上部微微向内收缩，而下部微微向外扩张。这种变形很小，但是会将集中在前几道螺纹上的应力均匀地沿螺纹释放开来，大大提高了负载能力及抗疲劳强度。
[0034]锥形螺母本体1具有一个半锥角为Θ的外圆锥面，该结构可以进一步有效地降低螺纹应力。当该锥形螺母顶推预紧系统安装完成以后，因为外圆锥面的缘故，使锥形螺母本体1的下部向外扩张时所受的阻力比圆柱形螺母小，导致变形量增大，释放更多的螺纹应力。对一个较佳实施例而言，该锥形螺母顶推预紧系统与普通螺栓连接相比第一道螺纹应力减低了 52%，前几道螺纹上的应力均匀分布。最大应力由普通螺栓连接的第一道螺纹转移到第十一道螺纹上，且最大螺纹应力降低了 43.5%。使连接更加紧固可靠，有效地减少了螺杆的断裂。同时，锥形螺母本体1的外圆锥面上有若干翼片5，安装时用手旋转翼片即可将螺母本体1旋入螺杆，不需要任何工具，安装简单，省时省力。
[0035]顶推小螺栓4分为六角头部、螺纹段和带球面底部的光杆段三部分。螺纹段采用缩径、错齿或切齿等加工，可以减少摩擦系数，降低螺纹的应力，降低了安装时对扭矩的需求，更便于拆卸，。与此同时，顶推小螺栓4光杆段的球面底部也降低了摩擦系数，在超硬垫片5上几乎不留痕迹，同样可以起到降低安装所需扭矩的作用。顶推小螺栓4的六角头部采用冷加工、冷成型，有助于降低扭矩，且易于安装拆卸。
[0036]所述锥形螺母顶推预紧系统采用高强度耐高温合金，具有良好的弹性，可以有效地减少高温环境下螺栓连接的应力松弛现象。同时锥形螺母本体所用材料的硬度低于顶推小螺栓，这样在螺纹配合时，即使润滑不好也容易拆卸
[0037]应当理解的是，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征在于，所述锥形螺母顶推预紧系统包括锥形螺母本体(I)、周向均布的顶推小螺栓(4)及超硬垫片(5)，所述锥形螺母本体(I)具有一个半锥角为Θ的外圆锥面，该外圆锥面上有若干翼片(3)，锥形螺母本体(I)中部有贯穿的圆柱螺纹中心孔(2)，该圆柱螺纹中心孔(2)与紧固件的螺栓杆相配合；所述圆柱螺纹中心孔(2)四周呈环形均布若干小螺栓孔(7)，所述小螺栓孔(7)的个数随着锥形螺母本体(I)直径尺寸的变化而不同；顶推小螺栓(4)设置在该小螺栓孔(7)内；所述超硬垫片(5)中部开有圆孔(6)，所述圆孔(6)与圆柱螺纹中心孔(2)对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:所述锥形螺母本体(I)具有一个半锥角Θ为I度一 10度的外圆锥面，该外圆锥面上有2-8个翼片(3)。
3.根据权利要求1所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:所述顶推小螺栓(4)由六角头部、螺纹段和带球面底部的光杆段三部分组成。
4.根据权利要求3所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:所述顶推小螺栓(4)的六角头部采用冷加工、冷成型，螺纹段采用缩径、错齿或切齿加工，顶推小螺栓(4)的光杆段的球面底部与超硬应垫片(5)相抵接。
5.根据权利要求1所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:所述顶推小螺栓(4)的个数根据锥形螺母本体(I)直径尺寸的变化而不同，且呈环形均匀地分布在圆柱螺纹中心孔⑵的四周。
6.根据权利要求1所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:锥形螺母本体(I)的材料硬度要低于顶推小螺栓(4)的硬度。
7.根据权利要求1所述的一种锥形螺母顶推预紧系统，其特征是:该所述锥形螺母顶推预紧系统的材质采用高强度高温超级合金，特别适用于高温环境。
【文档编号】B23P19/06GK104384916SQ201410717805
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】陆晓峰, 冯伟, 朱晓磊, 刘路维, 刘杨 申请人:南京工业大学