專利名稱：一種高效削峰均載的螺紋連接結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺紋連接結構，特別是涉及一種高效削峰均載的螺紋連接結構。
背景技術：
傳統(tǒng)螺紋連接存在的一個最大問題就是螺紋牙上受載極度不均。如圖1所示(為 了便于說明與研究，圖1中將螺紋簡化為平面環(huán)形牙)，不論螺紋連接的具體結構如何，螺 栓所承受的總拉力F都是通過內(nèi)、外螺紋的牙面相接觸來承載的。由于內(nèi)外螺紋的剛性及 變形性質(zhì)不同，且參與工作的螺紋是從承載面(3)向另一端面逐漸進入工作承載狀態(tài)的， 因此螺紋牙上的受力大小隨位置不同而不同。當螺紋連接受載時，螺栓(1)受拉力F而被 拉伸，螺距增大；此時螺母(2)受壓力而被壓縮，螺距減小，因而第一圈螺紋承受的載荷最 大(如圖2所示)，實驗研究證明，約1/3總載荷，而一般情況下最后幾圈螺紋幾乎不承載或 承載很小。由于約1/3總載荷由第一圈螺紋承受而出現(xiàn)螺紋連接的峰值載荷Fmax，該峰值載 荷限制了螺紋連接的強度，導致有部分螺紋未承載或承載很小。為了改善螺紋連接的承載 狀況，充分利用螺紋連接的承載能力，前人作了大量研究，取得了很大的成績，但由于螺紋 承載的工作原理及各圈螺紋進入工作載荷狀態(tài)的順序與機理所限，并無實質(zhì)性的突破。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種高效削峰均載的螺紋連接結構，該螺紋連接結構 可實現(xiàn)螺紋工作時載荷的削峰，充分發(fā)揮所有螺紋牙的承載能力，在螺母牙間距處于最佳 合理狀態(tài)時可實現(xiàn)每圈螺紋的均載，從而實現(xiàn)螺紋連接結構的優(yōu)化。為達到上述目的，本實用新型采用的解決方案是該螺紋連接結構包括相配合的 具有外螺紋的螺栓和具有內(nèi)螺紋的螺母，螺栓上外螺紋的螺距及牙間距相等，螺母(2)上 內(nèi)螺紋的螺距相等，但牙間距自螺母的承載端面向另一端面而逐漸減小，所述螺母的承載 端面是指螺母與被連接件相接觸的端面。本實用新型的工作原理是當螺紋連接受到載荷作用時，內(nèi)、外螺紋首先進入接觸 承載的是距承載面最遠的最上面一圈內(nèi)外旋合螺紋(如圖3所示)，當載荷逐漸增大，螺栓 被拉伸，螺母被壓縮，當這兩者的代數(shù)和等于螺母第二圈螺紋的牙間距的增量△時，第二 圈螺紋進入工作承載狀態(tài)。同理第三圈、第四圈等逐漸進入工作承載狀態(tài)，合理設計牙間距 的變化，理論上可實現(xiàn)螺紋連接每圈螺紋牙的均載。本實用新型由于所采用的螺母的牙間距自承載端面向另一端面而逐漸減小，因此 本實用新型徹底改變了各圈螺紋進入工作承載狀態(tài)的順序與機理，實現(xiàn)了螺紋工作時載荷 的削峰，充分發(fā)揮了所有螺紋牙的承載能力，在螺母的牙間距處于最佳合理狀態(tài)時可實現(xiàn) 每圈螺紋的均載。

圖1為傳統(tǒng)螺紋連接的結構及受力示意圖。
3[0008]圖2為圖1所示傳統(tǒng)螺紋連接結構的受載分布示意圖。圖3為本實用新型的結構及受力示意圖。圖4為圖3所示本實用新型的受載分布示意圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實用新型由相配合的螺栓1和螺母2組成，螺栓1上加工有螺距及 牙間距相等的外螺紋，螺母2上加工有螺距相等但牙間距漸變的內(nèi)螺紋，本實施例中，螺栓 1受向下的拉力F而被拉伸，螺距增大；螺母2受壓力而被壓縮，為發(fā)揮所有螺紋牙的承載 能力，盡可能實現(xiàn)削峰均載，本實施例將螺母2的牙間距設計成自螺母2的承載面3向上而 逐漸減小，這樣當螺紋連接受到載荷作用時，由于螺母2的最上面一圈的內(nèi)螺紋的牙間距 最小，所以首先進入承載的是距承載面3最遠的最上面一圈內(nèi)外旋合螺紋(如圖3所示)， 當載荷逐漸增大，螺栓被拉伸，螺母被壓縮，當這兩者的代數(shù)和等于螺母第二圈螺紋的牙間 距的增量Δ時，第二圈螺紋進入工作承載狀態(tài)。同理第三圈、第四圈等逐漸進入工作承載 狀態(tài)。本實用新型當牙間距的變化設計合理時，理論上可實現(xiàn)螺紋連接每圈螺紋牙的均載 (如圖4所示)。具體牙間距變化的規(guī)律由受力的大小、螺紋牙的形狀及螺栓、螺母的材質(zhì) 所決定。
權利要求一種高效削峰均載的螺紋連接結構，包括相配合的具有外螺紋的螺栓(1)和具有內(nèi)螺紋的螺母(2)，螺栓(1)上外螺紋的螺距及牙間距相等，螺母(2)上內(nèi)螺紋的螺距相等，其特征在于螺母(2)上內(nèi)螺紋的牙間距自螺母(2)的承載端面(3)向另一端面而逐漸減小，所述螺母(2)的承載端面(3)是指螺母(2)與被連接件相接觸的端面。
專利摘要本實用新型公開了一種高效削峰均載的螺紋連接結構，該螺紋連接結構包括相配合的具有外螺紋的螺栓(1)和具有內(nèi)螺紋的螺母(2)，螺栓(1)上外螺紋的螺距及牙間距相等，螺母(2)上內(nèi)螺紋的螺距相等，但牙間距自螺母(2)的承載端面(3)向另一端面而逐漸減小。由于所采用的螺母的牙間距呈規(guī)律性的逐漸變化，因此本實用新型徹底改變了各圈螺紋進入工作承載狀態(tài)的順序與機理，實現(xiàn)了螺紋工作時載荷的削峰，充分發(fā)揮了所有螺紋牙的承載能力，在螺母牙間距處于最佳合理狀態(tài)時可實現(xiàn)每圈螺紋的均載。
文檔編號F16B33/02GK201650980SQ20102003758
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權日2010年1月7日
發(fā)明者董萬福 申請人:董萬福