一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件的制作方法

本发明涉及一种可用于结构件连接紧固中进行单边安装的螺栓紧固件，尤其是涉及一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件，属于土木建筑工程、机械装配技术领域。

背景技术：

当前在土木建筑以及机械安装领域，对结构件连接紧固的安装需求量大。就目前普遍使用的螺栓而言，在对构件实施连接紧固作业时，工作人员需要同时在构件两侧作业，对于单边的安装方式仍是没有好的实现方法。这种连接紧固方法结构简单、操作方便、承载好，但仅适用于开口截面构件中，在某些特殊场合中，比如对封闭截面构件或不方便在另外一侧操作的构件进行连接紧固时，就无法使用这种常用的螺栓螺母连接紧固方法。而目前国内市场上没有相应的单边螺栓产品，已公开的相关专利或是对螺栓杆削弱过多或是螺栓头受力点过少，国外市场已有类似产品，但上述既有专利或产品均难以在安装阶段对螺栓施加较大的预拉力以形成摩擦型螺栓连接接头，其承载的综合力学性能并不理想，在建筑结构抗震设计应用中受到很大限制。

申请人已获得授权国家发明专利即一种分体嵌套式单边螺栓紧固件(授权公告号为103671447B)，该专利可实现单侧作业、完成结构件的连接与紧固。一般的安装方式中，直接将电动扳手套筒与螺母相连，无法保证螺栓不发生转动。当螺栓发生转动时，螺栓与分体式垫片之间存在的摩擦力会导致分体式垫片发生滑移转动，无法使几块垫片均匀分布而使得受力不均。同时当垫片与连接件间的接触摩擦力不足时，螺栓与螺母很容易一起发生转动，无法达到设定的扭矩值完成安装工作。

申请号为2015108219651的专利公开了一种分体嵌套式单边螺栓紧固件电动安装工具，用于安装分体嵌套式单边螺栓紧固件，该工具包括主体及设置在主体上的输入机构和输出机构，所述的输出机构包括输出轴内套筒和套设在其外部的输出轴外套筒，所述的输出轴外套筒外壁设有与输入机构啮合连接的第一齿轮，所述的输出轴内套筒固定在主体上，安装时，输出轴外套筒与螺母连接，输出轴内套筒与螺栓连接，输入机构自转并通过第一齿轮带动输出轴外套筒转动，使输出轴内套筒和输出轴外套筒产生相对转动，从而使螺栓和螺母相对转动。

但是该专利在实际使用中仍有待于改进，同时设计思路是从安装工具出发进行设计，难免会导致整体装置较为复杂，操作不方便。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效保持螺栓固定、结构简单的分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件，包括螺栓、分体式垫片和螺母，用于单边固定连接板件，其特征在于，还包括特制垫片，所述的螺栓的螺杆中段呈棱柱形，所述的特制垫片内圈形状与螺栓螺杆中段的棱柱形状匹配，即内圈形状为与所述棱柱横截面匹配的多边形，特制垫片与螺母之间的摩擦系数大于特制垫片与连接板件之间的摩擦系数；

安装时，特制垫片放置在连接板件与螺母之间，转动螺母使螺母向连接板件靠近，同时，螺母与螺栓间的螺纹副产生摩擦力，使螺栓有被螺母带动，产生转动打滑的趋势，当螺母将特制垫片压在连接板件上时，特制垫片与连接板件之间产生静摩擦力，防止特制垫片转动，加上特制垫片对螺杆的周向固定作用，使螺栓不随螺母转动，从而完成安装。

所述的螺栓的螺杆中段呈六棱柱形，所述的特制垫片内圈呈与所述六棱柱匹配的六边形。

所述的特制垫片外圈呈多边形，所述的紧固件还包括固定套，所述的固定套内圈形状与所述特制垫片外圈形状匹配，且带有反力臂，安装时，所述的固定套套设在特制垫片上，固定套的反力臂可紧靠在一固定物上，提供反力，防止特制垫片转动。

所述的特制垫片外圈和固定套的内圈呈正六边形。

所述的紧固件还包括特制套筒，所述的特制套筒的内圈与螺栓的螺杆中段形状匹配，特制套筒的外圈直径与连接板件的安装孔直径匹配，安装时，特制套筒的外圈与连接板件的安装孔之间产生摩擦，阻止螺栓转动。

作为另一种技术方案，一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件，包括螺栓、分体式垫片和螺母，用于单边固定连接板件，还包括螺纹垫片和固定套，所述的螺纹垫片内圈通过螺纹锁紧的方式与螺栓配合，螺纹垫片外圈呈多边形，所述的固定套内圈形状与所述螺纹垫片外圈形状匹配，且带有反力臂，安装时，所述的固定套套设在螺纹垫片上，固定套的反力臂可紧靠在一固定物上提供反力，防止螺纹垫片转动。

所述的螺纹垫片外圈和固定套的内圈呈正六边形。

所述的紧固件还包括普通套筒，所述的普通套筒内圈与螺栓的螺杆形状匹配，普通套筒的外圈直径与连接板件的安装孔直径匹配，安装时，普通套筒的外圈与连接板件的安装孔之间产生摩擦。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)以往的设计方案均是在单边螺栓安装工具和辅助安装工具上进行创新设计，往往在实现功能的同时，使得整体结构过于复杂臃肿。基于此，本发明在单边螺栓紧固件上的垫片上进行改进和设计，利用特制垫片的静摩擦力及其对螺栓的周向固定，在保证受力均匀强度满足的条件下，达到防止螺栓随螺母转动的目的，整体结构简单。

(2)螺栓的螺杆中段呈六棱柱形，特制垫片内圈呈六边形，工程上易于制造，加工成本低。

(3)在特制垫片提供的静摩擦力不够大或者对预紧力要求较高时，通过采用外圈呈多边形的特制垫片，配合使用固定套，当紧固件整体打滑转动时，带动固定套转动，而固定套的力臂可以卡在已经安装完成的螺栓紧固件上或紧靠在别的固定物上，提供反力，进一步保证特制垫片和螺栓不转动。

(4)在另一种方案中，可以通过结合普通螺栓、螺纹垫片和固定套，螺纹垫片内圈通过螺纹锁紧的方式与螺栓配合实现周向固定，同样可以通过将固定套固定而防止螺栓随螺母转动。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例安装过程示意图；

图3为本发明实施例分类垫片应用的示意图；

图4为本发明实施例安装结束后的单边螺栓紧固件示意图；

图5为本发明实施例应用普通螺栓安装示意图；

附图标记：

1为连接板件；2为螺栓；3为分体式垫片；4为特制套筒；41为普通套筒；5为特制垫片；51为圆形特制垫片；52为外六角特制垫片；53为螺纹垫片；6为螺母；7为固定套；71为反力臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件，用于单边固定连接板件1，包括螺栓2、分体式垫片3、特制套筒4、特制垫片5、螺母6和固定套7，螺栓2的螺杆中段呈六棱柱形，所述的特制垫片5内圈形状与六棱柱匹配，呈六边形，螺栓2的其他部分与普通螺栓无差别。特制垫片5与连接板件1接触面摩擦系数高于特制垫片5与螺母6接触面的摩擦系数，可通过热处理和机加工的方式进行处理。

安装时，电动扳手的力矩施加于螺母6，螺母与螺栓间的螺纹副产生的摩擦力矩迫使螺母带动螺栓有转动打滑的趋势。特制垫片5与连接板件1接触摩擦力大于垫片与螺母6接触的摩擦力，防止螺栓2随螺母转动。同时随着拧紧力矩的加大和螺母的拧紧，螺母6对于特制垫片5的压力越大，进而产生的摩擦力越大。如果产生的摩擦力矩不足以抵抗螺母内螺纹对螺栓的带动力矩，可以施加固定套7于特制垫片5上。当螺栓紧固件整体转动时，固定套7卡在周围固定点，防止安装时紧固件打滑。同时内圈为六角形的特制套筒4对于螺栓的周向固定也起了一定的作用。与现有技术相比，本发明可以在拧紧螺母的同时，防止螺栓转动，实现了螺栓的单边安装。

螺栓2与普通螺栓相比较，其中段螺栓杆设计为外六角形，保持了螺栓受力均匀的同时，可以与特制垫片5内圈相配合。

特制垫片5与普通垫片相比较，其内圈设计为内六角形，与螺栓2相配合，拧紧螺母时施加于垫片上压紧力迫使垫片周向固定螺栓杆。

特制垫片5与连接板件1接触面摩擦系数大于与螺母6接触面的摩擦系数。因此相同的压紧力作用时，特制垫片5与连接板件1的接触摩擦力大于与螺母6的接触摩擦力。较大的摩擦力矩可以防止垫片发生打滑转动，从而固定螺栓不动。

当电动扳手施加的扭矩过大时，即螺母6与螺栓2摩擦副间的传动摩擦力矩大于特制垫片5与接触件间的摩擦力矩时，可以在特制垫片5上加装固定套7。固定套7内圈为内六角形，与特制垫片5周向配合。固定套7外部设有反力臂，可以卡在旁边已安装好的紧固件上，当整体紧固件发生打滑时，提供反力防止其转动。

当施加的扭转力矩较小时，使用的特制垫片外圈可设计为圆形，与普通垫片无异。当施加的扭转力矩较大时，使用的特制垫片外圈设计为外六角形，例如外六角特制垫片52，与固定套7的内六角形相互配合，防止其转动。

特制套筒4外圈为圆形，在螺栓和连接板件间承载一定的载荷。当螺栓杆发生打滑转动时，由于套筒和连接板件内壁间存在的摩擦力，特制套筒4的六角形内圈对螺栓杆起到一定的周向固定作用。

如图5所示，当施工实例中使用一般螺栓进行安装时，需使用普通套筒41和螺纹垫片53对紧固件中的套筒和垫片进行替换。螺纹垫片53通过螺纹锁紧的方式与螺栓进行配合。当拧紧螺母6时，若螺母6带动螺栓2整体打滑转动，将固定套7套在螺纹垫片53外圈，周向进行联结。固定套7卡在周围固定点，防止紧固件整体打滑。

如图2～4所示，使用本实施例进行分体嵌套式单边螺栓紧固件安装过程如下：

1、申请人已经申请专利一种变形收缩自回复分体式垫片及其安装工具，应用此专利中论述的方法对分体垫片3进行安装。该方法利用分体式垫片3受力可收缩变形，并且撤去力后可自动回复原状的特性，使其能通过相对狭小的连接板件1的安装孔，并在连接板件1另一侧回复原状，从而实现分体垫片3的单侧安装；

2、完成了分体垫片3的安装，将特制套筒4插入螺栓2的螺杆和连接板件1之间。当所需的螺栓拧紧力要求不高时，使用圆形的特制垫片51即可，具体如图3。当螺栓拧紧力要求较高时，需使用外六角特制垫片52，同时加装固定套7配合使用。使用固定套7时，可以将其力臂71卡在旁边已经安装好的螺栓紧固件上。如图5所示，若使用普通螺栓进行安装时，将普通套筒41插入螺栓杆和连接板件1之间，同时将螺纹垫片53与螺栓杆螺纹配合。之后将固定套7套在螺纹垫片536外圈，卡在周围固定端，同时手动拧上螺母。

3、启动电动扳手，力矩作用在螺母6上。拧紧力矩带动螺母6转动，如果特制垫片5与其接触件(连接板件1、螺母6)之间的摩擦力矩仍不足以抵抗螺母螺栓螺纹副间的摩擦力矩，整体紧固件会发生打滑转动。但是由于紧固件通过固定套7的反力臂71卡在固定处，因此整体紧固件不会转动。达到了单边安装时拧紧螺母6的同时，保持螺栓2固定不动。

本发明从螺栓紧固件方向着手，对螺栓杆和垫片进行优化设计。采用特制螺栓杆和特制垫片，一种分体嵌套式自固定单边螺栓紧固件在使用最基本的电动扳手的同时，可以实现单边安装，达到了保持螺栓杆固定不动的情况下拧紧螺母，即实现螺栓紧固件自固定的要求。自固定的功能实现主要是通过特殊垫片与螺栓杆相互配合，同时加以固定套将紧固件周向卡在周围固定端，防止了用扳手拧紧螺母时整体紧固件打滑情况的发生。