一种应用于拉伸法螺纹连接的拉伸装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于螺纹连接的工装，具体涉及一种应用于拉伸法螺纹连接的工装。


背景技术：

2.螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、拆除方便等优势。紧固螺栓常用的安装方法有力矩法、螺母转角法和拉伸法等。其中拉伸法中最常用的工具是液压拉伸装置，可广泛适用于冶金矿山、石油化工、船舶工业、电力系统、机车车辆、重型机械等行业。
3.液压拉伸装置的工作原理为：借助超高压油泵提供的液压动力，利用材料允许的弹性幅度，在其弹性变形区内将螺栓拉伸，达成紧固或拆卸螺栓的目的。如图1所示，1)通过注油口向液压拉伸装置的环形密封腔(即压力体3与压力体活塞8组成的腔体，依靠序号外密封胶圈4、外四氟垫片5、内密封胶圈9、内四氟垫片10进行密封)内注入一定压力的液压油，使其产生一定的轴向拉力(依靠压力体活塞8与螺柱的螺纹连接，作用在螺柱上)；2)此时，螺柱在受到轴向拉力后产生弹性伸长变形，螺母也与被连接件分离；3)通过棒扳手旋转螺母使其与被连接件端面紧密贴合；4)最后将外接超高压油泵的油压卸掉。
4.该液压拉伸装置的缺点是：必须与超高压油泵配合使用，超高压油泵的采购成本较高，且在长时间使用时易损坏；液压拉伸装置中的密封胶圈使用周期比较短，一般不超过5年，时间一长密封胶圈就会产生腐蚀失效，需定期更换。以图中所示相关参数为例，计算该液压拉伸装置所提供的轴向拉力大小：
5.已知：环形腔外径a＝105mm；环形腔内径b＝65mm；注油口最大注油压力 p＝120mpa。
6.求解：1)环形腔液压面积s＝n*(a2-b2)/4＝3.14*(1052-652)/4＝5338mm2。
7.2)最大轴向拉力f＝s*p＝5338*120＝640560n。
8.结论：该液压拉伸装置所能提供的最大轴向拉力为640560n，若使用过程中轴向拉力超出该数值，易导致注油口压力超出密封胶圈的使用压力极限，最终导致密封胶圈的泄露和损坏。


技术实现要素：

9.为此，本实用新型提供一种应用于拉伸法螺纹连接的拉伸装置，以解决现有技术要求超高压油泵配合使用，且部件易损坏需定期更换，使用成本较高等问题。
10.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
11.一种应用于拉伸法螺纹连接的拉伸装置，包括隔环，环绕设置于螺母的外侧，记隔环的下端面为隔环与被连接件的接触面；所述螺母内装配有螺柱，螺柱的两端分别伸出螺母，伸出段分别记为螺柱上部和螺柱下部，则所述螺柱下部与所述被连接件螺纹连接；特殊之处在于，该拉伸装置还包括：
12.垫片，设置于隔环的上端面；
13.开设有顶丝安装孔的主螺母，设置于垫片的上表面，并与所述螺柱上部螺纹连接；所述主螺母的环形本体端面开设有多个顶丝安装孔，所述顶丝安装孔贯穿所述主螺母的环形本体；
14.以及多个顶丝，分别适配安装于所述多个顶丝安装孔内。
15.可选地，所述主螺母的内侧具有向下的延伸段，所述延伸段与所述隔环的上部内侧相接触。
16.可选地，所述多个顶丝安装孔沿所述环形本体端面均匀分布。
17.可选地，所述多个顶丝安装孔共有10个。
18.可选地，该拉伸装置还包括棒扳手；所述隔环的下部外侧沿周向开设有弧形槽，所述棒扳手穿过所述弧形槽与所述螺母相应的施力卡口相接。
19.可选地，所述垫片宜选择高强度高硬度材料，可选择高强度轴承钢(例如 gcr15，机械加工过程中需配合无氧淬火和深冷处理的热处理工艺)。
20.可选地，所述顶丝宜选择高强度合金钢(例如17-4ph，固溶+480℃时效)。
21.本实用新型至少具有以下有益效果：
22.本实用新型采用开设有顶丝安装孔的主螺母、垫片与多个顶丝的组合，垫片设置于隔环的上端面与主螺母的下端面之间，依靠主螺母与螺柱上部螺纹连接；使用顶丝紧固产生的轴向拉力完全能够达到液压拉伸装置所能提供的最大轴向拉力，操作简单、易懂，可由一个工人轻松完成安装工作，省去了外配的超高压油泵，可大幅度的降低支出成本。
23.本实用新型结构简洁、经久耐用，磨损件为顶丝和高强度高硬度垫片，相比液压拉伸装置的密封胶圈的损耗，经久耐用、易于更换、价格便宜。
24.本实用新型还可以为螺纹连接提供更大一些的预紧力。
附图说明
25.为了更清楚地说明现有技术以及本实用新型，下面将对现有技术以及本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
26.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
27.图1为现有技术的结构示意图；图中标号说明：1.棒扳手；2.隔环；3.压力体；4.外密封胶圈；5.外四氟垫片；6.注油接头；7.软钢垫片；8.压力体活塞； 9.内密封胶圈；10.内四氟垫片；11.注油口；12-螺柱；13-螺母；14-被连接件。
28.图2为本实用新型一个实施例的结构示意图；图中标号说明：1.棒扳手； 2.隔环；3.垫片；4.主螺母；5.顶丝；12-螺柱；13-螺母；14-被连接件。
具体实施方式
29.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
30.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。
31.此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本实用新型构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
32.如图2所示，一种应用于拉伸法螺纹连接的拉伸装置，主要包括隔环2、垫片3、开设有多个顶丝安装孔的主螺母4以及相应的多个顶丝5；隔环2环绕设置于螺母的外侧，记隔环的下端面为隔环与被连接件的接触面；螺母内装配有螺柱，螺柱的两端分别伸出螺母，伸出段分别记为螺柱上部和螺柱下部，则所述螺柱下部与被连接件螺纹连接；垫片3设置于隔环的上端面；主螺母4，设置于垫片3的上表面，并与螺柱上部螺纹连接；主螺母4的环形本体端面开设有多个顶丝安装孔，顶丝安装孔贯穿主螺母的环形本体；多个顶丝5分别适配安装于多个顶丝安装孔内。
33.上述隔环2的下部外侧可沿周向开设弧形槽，以便于棒扳手1穿过该弧形槽与螺母相应的施力卡口相接。
34.上述主螺母4的内侧还具有向下的延伸段，该延伸段与隔环2的上部内侧相接触，更有利于稳定、可靠地施力。
35.上述多个顶丝安装孔沿环形本体端面均匀分布。
36.上述垫片宜选择高强度高硬度材料，可选择高强度轴承钢(例如gcr15，机械加工过程中需配合无氧淬火和深冷处理的热处理工艺)。
37.上述顶丝宜选择高强度合金钢(例如17-4ph，固溶+480℃时效)。
38.对于尺寸为φ65的螺柱(采用m42
×
3)，螺母采用m42
×
3，可配置10 个顶丝安装孔以及相应的10个顶丝(采用m16
×
1.5)，紧固力矩为94n
·
m。
39.本实施例的拉伸装置的基本工作原理与液压拉伸装置相似，不同的是不需要借助超高压油泵提供的液压动力，而是使用工人紧固顶丝产生的轴向拉力。
40.本实施例的拉伸装置的操作原理：1)通过紧固主螺母端面上的多个顶丝，来获取一定的轴向拉力(依靠主螺母4与螺柱的螺纹连接，作用在螺柱上)； 2)此时，螺柱在受到轴向拉力后产生弹性伸长变形，螺母也与被连接件分离； 3)通过棒扳手旋转螺母使其与被连接件端面紧密贴合；4)最后将顶丝5卸掉，拆除该拉伸装置。
41.该拉伸装置轴向拉力计算实例：以结构示意图中相关参数为例，计算该拉伸装置所提供的轴向拉力大小。
42.已知：顶丝螺纹大径d＝16mm，螺距p＝1.5mm；顶丝数量n＝10：紧固力矩t＝94n.m；
43.求解：1)依据机械设计手册中的相关公式，按照螺纹有油润滑工况，计算出非标紧固件顶丝的扭转系数k＝0.091；
44.2)每件高强度顶丝提供的顶推力 f1＝t/kd＝94000/(0.091*16)＝64560n；
45.3)所有高强度顶丝提供的顶推力f＝n*f1＝10*64560＝645600n。
46.结论：本实施例拉伸装置所能提供的轴向拉力为645600n，完全能够达到液压拉伸装置所能提供的最大轴向拉力。
47.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
48.上文中通过一般性说明及具体实施例对本实用新型作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本实用新型构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。