专利名称：使用劈开的螺纹紧固件加预应力的装置的制作方法
使用劈开的螺紋紧固件加预应力的装置
背景技术：
本发明涉及用来将机器的大组合部件结合在 一起的螺紋紧 固件，更具体地i兌，涉及用于组装到轴的外螺紋上的这种紧固件 的多块构造和使用应力生成器(优选调整螺栓)将预先加应力的力 强加于该螺紋连4姿而不需要4e4丑矩力n到该螺纟丈连4妄上。
重型锻压机被用于，举例来说，金属加工工业中，通过在高 温条件下锻(压)钢模之间的钢工件塑造和精炼金属铸件(通常是 钢工件)的金相颗粒结构。这种类型的锻压机通常是在钢模之间 发展5000吨以上的压力必不可少的而且是由庞大部件组成的， 本质上包括安装在静止的上十字头上的活塞缸的液压驱动的活 塞。 一对或两对有时叫^故钢4主的连^M夸该上十字头与大底座互相 连接和锚定。这些部件被设计成非常耐用并因此通常非常大，以 便维持锻造操作发展的力。液压驱动的活塞是为移动携带抵住热 钢工件的上锻造钢才莫的十字头而工作的。工件在用于锻造纟喿作的 活塞的冲程之间被j喿纵进入战略位置，4亭留在位于有钢柱附着在 其上的大固定底座上的静止钢模上。在用于锻造操作的活塞的每 个沖程之后，其它液压操作的活塞和活塞缸组件将该活塞、十字 头和上锻造钢一莫举起。
钢柱-故成对地用来将l争止的上十字头系于大固定底座之上 并且必须耐得住在钢才莫之间发展的压力。钢柱有/人十字头和底座 凸出的螺紋端接受螺母构件。每个螺母构件具有螺紋孔，通常，直径大约在1英尺和3英尺之间，而JU丑矩必须适用于给螺紋连 4妄该加预应力防止配对螺紋之间的沖击栽荷。预应力的大小应该 超过加工力，包括锻造操作期间发生的沖击载荷，以便防止永久 变形，尤其是在螺母在钢4主螺紋端上的配对螺紋之间出现间隙的 情况下。钢柱和紧固件螺母上的螺紋有这才羊的实际比例，以致为 了完成锻压机的修护操作必不可少的解体和重新组装，机械化搬 运设备对于紧固件螺母的移动和安装是必不可少的。在超过每个 螺母伸出的钢柱的暴露螺紋上的浮尘颗粒形成的硬壳能在使配 对螺紋;险开的时候引起楔Y主或才齐碎的情况。在^f资护现有的锻压才几 时出现的另 一 个问题是螺母上的螺乡丈和钢柱上的螺紋在初始负 载转移区域位置的变形，这是特别麻烦的，因为螺母螺紋的变形 石皮坏螺3巨，以致螺母在拆卸过考呈中无法穿越整个螺故。这些情况 时常被称为螺母锁死和磨损的情况。即4吏在新的压才几柱上安装螺 母的时候，出现金属碎片(例如，碎屑)或不身见范的螺紋乃至标准 的操作程序也能导致磨损发生。螺母的重量和配对螺紋之间的大 的接触面积能足以引起磨损。另外，当现有的螺母构件因为损坏 不能被重新安装的时候，制造时允许在钢柱螺紋范围内的螺紋公 差有时A人30、 50或更多年的历史上看与现4、标准7>差相比是非 常不精密的，因此，螺紋配对困难发生在安装新制造的替换螺母 构件之时。相似的问题是在用于金属力口工工业和其他工业的其他i 重型设备的构造和维护中遇到的，在这种情况下，量值非常大的 力要求使用有如此大的实际尺寸和重量以致需要机械化搬运设 备来安装和拆除的螺紋紧固螺母构件。
因此，本发明的目标是4是供一种紧固件，该紧固件容易组装 到与用于重型机械(尤其是锻压机)的那些相似的大的带螺紋的 柱、4奉之上并且4立紧它们，^旦就该紧固件的安装(包纟舌给配对螺 紋加预应力)和拆除而言不需要重型积4戒化i殳备。
6本发明的另 一 个目标是提供 一 种在原始的手持工具的帮助 下在安装操作中有用的紧固件构造，该紧固件构造能消除已知的 在使用大的重型紧固件来耐受大的力时发生的螺母锁死和磨损 现象。
发明内容
依照本发明，提供一种把螺紋连杆固定到机器部件上的紧固 件，该紧固件包括沿着与统 一 地与在方向相反的端壁之间的内螺 紋隔开的纵向中心轴线相交的平面对半分开的圆环(其中端壁之 一有不用4黄越内螺紋与中心轴线相交的投影顶点限定的截头锥 形7 C载表面)、用来将沿着与纟从向中心轴线相切的延伸轴线对半 分开的圓环的对分零件夹紧的螺栓和有包含为呈现截头锥形表 面与截头锥形承载表面的共轭对而安4非的截头锥形推力面的端 壁的空心圓筒的组合，该截头锥形推力面被包含有效地产生与空 心圓筒的纵向中心轴线平行的预应力的应力生成器的圓筒形应 力生成器主体段从外面包围着，借此截头锥形表面的共扼对将应 力生成器产生的平4于于纵向中心轴线的力向才几器部件分解，以<更
^是供当连^干上的螺紋在圓环中时将内螺紋4,向连^干上的配对螺 紋的沿着半径向内指向^从向中心轴线的分力和4是供对连杆施加 张力的方向平行于纵向中心轴线的另 一个分力。
当参照附图阅读下面的描述的时^美，本发明将^皮更全面的理
解，其中
图1是在金属加工工业中用来锻造高温工件的并且适合使用 本发明的紧固件的那种类型的锻压机的示意7图2是沿着图1中的线II-II截取的ii大截面图3是图2的平面图4是沿着图3的线III-III截取的截面图5是本发明的紧固件的填隙垫片成形部^f分的平面图
图6是图5所示的填隙垫片的端^L图
图7是沿着图2中的线X-X截取的对分环扇形体之一的正
视图8是图7所示的对分环扇形体的平面图9是沿着图3中的线VII-VII截取的第二对分环扇形体的 正视图IO是图9所示的对分环扇形体的平面图11是用来给形成本发明的紧固件的螺紋加预应力的带螺 纟文的调整螺检的例i正；而
图12
的力图。
具体实施例方式
图1举例说明重型大容量锻压才几10的主要零部件，该锻压
机包括基础支撑底座12，在该底座上安装固定的下钢才莫14和#皮 隔开的钢柱16和18,该钢4主有时纟皮称为连斥f,有穿过该底座上的孔凸出并且借助紧固件20固定到其上的带螺紋的螺紋端部分。 活塞缸和活塞组4牛24 #1固定在十字头22和净皮'液压系纟充(未展示) 有岁文i也驱动的活动十字头28之间，以^更当热的钢工件4亭留在固 定的下钢模14上的时候驱动上钢模26抵住该热钢工件用足够的 力对该工件的金属进4亍高温作业。连斥干16和18的直立自由端也 有螺紋端部分，该部分穿过十字头22的孔口凸出并且^皮紧固件 20的固定到该十字头上。如图2所示，钢柱16和18的每个末端 都有肩台19,穿过十字头22或底座12上的孔口凸出的小直径部 分21和螺紋端部分23就是乂人该肩台延伸出来的。每个螺紋端部 分23都^皮紧固件20固定。
在钢柱的每个末端部分上的紧固4牛20者P有同一的构造，而 该紧固件的构造细节构造依照本发明的优选实施方案是在图2-7 中举例说明的。该紧固件包括沿着与统 一 地与以相反指向的端壁 40和42为终点的内螺紋36隔开的纵向中心轴线34相交的平面 32对半分开的圓环30。端壁42提供用不穿越内螺紋36与中心 轴线34相交的投影顶点44限定的截头4#形岸义载表面。用来将圓 环30对半分开的金属加工工艺通常将在切割线部位引起金属损 失，并因此形成大约半个环的扇形体31A和31B。因此，大约半 个环的扇形体31A和31B是与面乂于包含沿着它4夺圆环对半分开 的切割线的平面32的相对的螺母主体壁面32A —起形成的。
图5和6所示，填隙垫片46是与平壁面46A—起制作的而 且用参考符号46B指定的厚度是为补偿作为用来将圆环30对半 分开的金属加工工艺的结果损失的金属厚度而选定的。孔46C是 ^接隔开的间隔在填隙垫片46上钻出来的，其中需要两个填隙垫 片，在相对的螺母主体壁面32A之间需要一个。如图3、 7和8 所示，被隔开的通孔45是在圆环30的半环扇形体31A的侧壁中 沿着^皮安排成与纵向中心轴线34相切的隔开的轴线33A钻出来的。每个进入半环主体的切线入口部4立都净皮沉头孔45A扩大，以 适应用来将圓环的对分零件连同沿着分割线延伸的填隙垫片46 一起夹紧的螺栓48的大头部部分。如图3、 9和10所示，同样 被安排成与纵向中心轴线34相切的隔开的轴线33A^皮用来在圓 环30的半环扇形体31B的侧壁中钻隔开的盲孔47。那些盲孔是 有螺紋的，以侵j妻受螺栓48的螺紋部分。
回到图3，每个螺栓48都优选釆用包括用杆48B与头部部分 48C结合的螺紋端部分48A的螺栓形式。众多调整螺4全48D分 布在螺栓圓周附近^皮隔开，而且每个调整螺一全都包纟舌与在头部部 分48C中形成的内螺紋啮合的螺紋,爻。每个调整螺栓的头部老P能 借助适当的扭j计或其他用来给该调整螺纟全施加^丑矩并借此用足 以重建在对半分割制造工艺发生之前的圆环30的结构完整性的 力有弹性地拉紧螺栓48的装置来啮合。本发明的重要特征允许 将圆环30安置在锻压才几钢^主或相似的才几器部件的螺纟丈上，不需 要旋转该圆环。夹紧压力可能是为了与轴上的螺紋建立螺紋连接 而施加的，即4吏该螺紋#:磨损或相反#皮4立伸超过该材^1"的弹性才及 限，受外来物质包壳污染，或为增加其有效长度沿着钢柱的螺紋 -帔重新定位，下面^1夺予以详细解释。
空心圆筒50有圓筒形的内壁，其直径充伤^也扩大以允i午与 在相关联的钢柱16或18的末端部分上的螺紋形成统一的间隔。 这种统一的间隔关系造成空心圆筒的全从向中心轴线和轴线34之 间的同轴关系。4黄向平面端壁52面对在相关联的连杆的螺紋端 的位置与底座12或十字头22 7lc载4妻触的垫圈54。平面端壁52 与包含为呈现截头锥形表面与截头锥形岸义载表面42的共辄对而 安4非的截头4焦形4,力面58的端壁56相对。该截头4,形」惟力面58 被圆筒形的包含众多钻制孔62(每个孔都包括螺紋^爻64)的主体 段60从外面包围着。在用附图举例il明的本发明的优选实施方
10案中，负载转移是沿着螺紋部分64发生的，该螺紋部分限定终 止于平面端壁52的有调整螺栓62的螺紋通过螺紋与位于隔开的 位置的孔啮合的应力生成器。在附图中展示的本发明的实施方案 利用散布在两个螺栓圆周附近的调整螺栓62来发展纟会钢柱和对 分紧固件30之间的螺紋连接加预应力所需要的力的大小。每调 整螺栓62都是这样安排的，以致调整螺栓的纵向中心轴线62A 与穿过空心圓筒50伸出的^从向中心轴线34隔开并且与它平4亍地 延伸。4口图11所示，螺紋端部分62B是与以用来4妄受4a头巨的六 角形头部部分62D为终点的杆部分62C成一整体。杆部分62C 的长度是为确保六角形头部部分62D将从主体段60向外伸出而 且每个调整螺栓的螺紋部分足以总是维持充份的与能变硬的垫 圈54的承栽接触以便更好地经受住施加给调整螺栓的扭矩发展 的夹紧力。调整螺栓能体现以螺紋在螺栓头部和柱销杆与加长的 圓筒形侧壁之间的位置为特色的柱销螺才全的构造。
图12举例说明力图，其中施加给整螺栓62的扭矩所产生的 力是用方向平4亍于《从向中心轴线34的箭头100标识的。截头4偉 形表面42和58的共轭对在金属对金属的4妻触中沿着箭头102指 出的方向转移力，而在对半分开的紧固件30和钢柱的螺紋端部 分之间的螺紋连4妻是为将箭头102指出的力分解成两个分力，一 个分力是用箭头104举例说明的，另一个分力是用箭头106标识 的。分力104是沿着半径向内指向#从向中心轴线用来将内螺紋4, 向连杆上的配对螺紋的分力。另一个分力106将平^亍于纵向中心 轴线34定向，4巴张力施加给该连杆。这种力的分解是借助施加 给调整螺栓62的扭矩顺利地产生的，借助施加给调整螺栓的扭 矩不需要给将紧固件30和钢柱16、 18相互连4妾的螺紋加扭矩就 能^是供沿着半径向内指向纵向中心轴线的分力。
ii这种有利的力分解是在投影顶点44截头锥形支承表面42、 58和中心轴线34之间的夹角|3的结果。该夹角P在70 - 80度的 范围内，优选在76- 79度的范围内。这种有利的力分解#1在4黄 ^争截头锥形表面42和58的共扼对的金属对金属的4妻触所形成的 比较大的表面区域上的力转移进 一 步增强。
截头锥形推力面58和平面端壁52之间的距离能^皮慎重地选 定，以^更如同先前解释过的那才羊确定环30的预期位置和钢柱在 两端紧固件之间的长度。使用调整螺栓产生箭头100标识的力能 用其它的结构完成，例如，液压操作的张紧器，该张紧器本身是 :忮术上已知的并且^皮整合在圓筒形的应力生成器主体区革殳之中 4是供有效地产生与空心圓筒50的《从向中心轴线平^f亍的预应力的 应力。
虽然已经结合各种图的优选实施方案描述了本发明，但是人 们将理解其他相似的实施方案可能^皮采用，或者为了实现本发明 的同 一功能可能在不背离本发明的情况下对描述过的实施方案 进行ff"改和补充。所以，本发明不应该局限于任何单一的实施方 案，而是应该在宽度和范围方面依照4又利要求书的4又述予以解 释。
权利要求
1. 一种将螺纹连杆固定到机器部件上的紧固件，所述紧固件包括下列零部件的组合沿着与统一地与方向相反的端壁之间的内螺纹隔开的纵向中心轴线相交的平面对半分开的圆环，所述端壁之一具有不用横越所述内螺纹与所述中心轴线相交的投影顶点限定的截头锥形承载表面；用来将沿着与所述纵向中心轴线相切的延伸轴线对半分开的所述圆环的对分零件夹紧的螺栓；以及有包含为呈现截头锥形表面与所述的截头锥形承载表面的共轭对而安排的截头锥形推力面的端壁的空心圆筒，所述的截头锥形推力面被包含应力生成器的圆筒形应力生成器主体区段从外面包围，该应力生成器有效地产生与所述空心圆筒的所述纵向中心轴线平行地提供的预应力，借此所述截头锥形表面的共轭对将平行于所述纵向中心轴线的由所述的应力生成器产生的力向机器部件分解，以便提供当所述内螺纹在所述圆环中的时候将所述内螺纹向连杆上的配对螺纹推进的沿半径向内朝向所述纵向中心轴线的分力和提供平行于所述纵向中心轴线定向的对所述连杆施加张力的另一个分力。
2. 根据权利要求1的紧固件，进一步包括用在所述圆环的所述 对分零件所形成的面对面表面之间的所述螺栓夹紧的薄垫片。
3. 根据权利要求l的紧固件，其中所述应力生成器包括众多按 隔开的位置靠螺紋与所述空心圓筒上的孔啮合的调整螺才全。
4. 根据权利要求3的紧固件，其中所述的调整螺栓每个都包括 乂人所述圆环伸出与所述才几器部4牛一起进入力传專俞关系的螺 紋端。
5. 根据权利要求4的紧固件，进一步包括在所述的每个调整螺 栓和所述的才几器部件之间用来在其间转移力的垫圈。
6. 根据权利要求l的紧固件，其中所述的螺栓包括众多有平行 的纵向心轴位于与所述纵向中心轴线相切延伸的平面中的 螺栓组件。
7. 根据权利要求l的紧固件，其中所述的圆环部份有相对的螺 母主体壁面面对所述的沿着它爿夸所述圓环对半分开的平面， 所述圆环壁面^皮所述螺栓穿过。
8. 根据4又利要求7的紧固件，其中所述螺栓每个都包括从穿过 所述的3皮对半分开的圓环的所述对分零件之一的孔伸出并 且祐:锚固在所述的#皮对半分开的圆环的所述对分零件之中 的另 一个上的加长杆部分、与从孔中伸出的所述加长杆部分 连4妄用来对所述的对分零件之一施加压缩力的应力生成法 兰，所述的应力生成法兰有众多在其外周缘部分附近按隔开 的位置分布在所述的对分零件之一上的孔和众多与所述的 孔啮合个别地接受扭矩的带螺紋的调整螺栓，调整螺栓有从 所述的孔伸出的末端部分，该末端部分通过给所述的调整螺 ^全施加扭矩给在所述对分零件之中的另 一个和所述的应力 生成法兰之间的所述对分零件之中的另 一 个加应力。
9. 根据权利要求l的紧固件，其中所述的螺栓包括众多有平行 的纵轴在与所述的纟从向中心轴线片目切的延伸平面中的螺栓 组件，而且所述的众多螺栓组件每个都包括从穿过所述的被 对半分开的圆环的所述对分零件之一的孔伸出并且被锚固 在所述的被对半分开的圆环的所述对分零件之中的另 一 个 上的加长杆部分、与从孔中伸出的所述加长杆部分连接用来 对所述的对分零件之一施加压缩力的应力生成法兰，所述的 应力生成法兰有众多在其外周纟彖部分附近按隔开的位置分 布在所述的对分零件之一上的孔和众多与所述的孔啮合个 别地纟妻受扭矩的带螺紋的调整螺栓，调整螺一全有^人所述的孔 伸出的末端部分，该末端部分通过给所述的调整螺栓施加扭 矩给在所述对分零件之中的另 一个和所述的应力生成法兰 之间的所述对分零件之中的另 一个加应力。
10. 根据权利要求l的紧固件，其中所述的分力是通过以范围在 70 _ 80度之内的夹角给所述的调整螺才全加4丑矩沿半径向内 指向所述纵向中心轴线的。
11. 才艮据权利要求1的紧固件，其中所述夹角在76- 79度的范 围之内。
全文摘要
本申请涉及的是使用劈开的螺纹紧固件加预应力的装置，其中紧固件包括沿着与纵向中心轴线相交的平面对半分开的带螺纹的圆环。端壁之一是与位于在应力生成器的圆环上形成的截头锥形推力面上的截头锥形承载表面一起形成的。承载表面和推力生成表面是为呈现截头锥形表面的共轭对提供由加到分布在从外面围绕圆筒形应力生成器主体区段周围的调整螺栓上的扭矩发展的力的有利分解而安排的。
文档编号F16B37/08GK101487489SQ200810144970
公开日2009年7月22日 申请日期2008年8月18日 优先权日2007年8月21日
发明者A·T·斯坦博克, R·C·斯坦博克 申请人:斯坦博克机械公司