专利名称：一种高效削峰均载的螺纹连接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种螺纹连接结构，特别是涉及一种高效削峰均载的螺纹连接结构。
背景技术：
传统螺纹连接存在的一个最大问题就是螺纹牙上受载极度不均。如图1所示(为 了便于说明与研究，图1中将螺纹简化为平面环形牙)，不论螺纹连接的具体结构如何，螺 栓所承受的总拉力F都是通过内、外螺纹的牙面相接触来承载的。由于内外螺纹的刚性及 变形性质不同，且参与工作的螺纹是从承载面(3)向另一端面逐渐进入工作承载状态的， 因此螺纹牙上的受力大小随位置不同而不同。当螺纹连接受载时，螺栓(1)受拉力F而被 拉伸，螺距增大；此时螺母(2)受压力而被压缩，螺距减小，因而第一圈螺纹承受的载荷最 大(如图2所示)，实验研究证明，约1/3总载荷，而一般情况下最后几圈螺纹几乎不承载或 承载很小。由于约1/3总载荷由第一圈螺纹承受而出现螺纹连接的峰值载荷Fmax，该峰值载 荷限制了螺纹连接的强度，导致有部分螺纹未承载或承载很小。为了改善螺纹连接的承载 状况，充分利用螺纹连接的承载能力，前人作了大量研究，取得了很大的成绩，但由于螺纹 承载的工作原理及各圈螺纹进入工作载荷状态的顺序与机理所限，并无实质性的突破。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种高效削峰均载的螺纹连接结构，该螺纹连接结构 可实现螺纹工作时载荷的削峰，充分发挥所有螺纹牙的承载能力，在螺母牙间距处于最佳 合理状态时可实现每圈螺纹的均载，从而实现螺纹连接结构的优化。为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是该螺纹连接结构包括相配合的 具有外螺纹的螺栓和具有内螺纹的螺母，螺栓上外螺纹的螺距及牙间距相等，螺母(2)上 内螺纹的螺距相等，但牙间距自螺母的承载端面向另一端面而逐渐减小，所述螺母的承载 端面是指螺母与被连接件相接触的端面。本实用新型的工作原理是当螺纹连接受到载荷作用时，内、外螺纹首先进入接触 承载的是距承载面最远的最上面一圈内外旋合螺纹(如图3所示)，当载荷逐渐增大，螺栓 被拉伸，螺母被压缩，当这两者的代数和等于螺母第二圈螺纹的牙间距的增量△时，第二 圈螺纹进入工作承载状态。同理第三圈、第四圈等逐渐进入工作承载状态，合理设计牙间距 的变化，理论上可实现螺纹连接每圈螺纹牙的均载。本实用新型由于所采用的螺母的牙间距自承载端面向另一端面而逐渐减小，因此 本实用新型彻底改变了各圈螺纹进入工作承载状态的顺序与机理，实现了螺纹工作时载荷 的削峰，充分发挥了所有螺纹牙的承载能力，在螺母的牙间距处于最佳合理状态时可实现 每圈螺纹的均载。
图1为传统螺纹连接的结构及受力示意图。
3[0008]图2为图1所示传统螺纹连接结构的受载分布示意图。图3为本实用新型的结构及受力示意图。图4为图3所示本实用新型的受载分布示意图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型由相配合的螺栓1和螺母2组成，螺栓1上加工有螺距及 牙间距相等的外螺纹，螺母2上加工有螺距相等但牙间距渐变的内螺纹，本实施例中，螺栓 1受向下的拉力F而被拉伸，螺距增大；螺母2受压力而被压缩，为发挥所有螺纹牙的承载 能力，尽可能实现削峰均载，本实施例将螺母2的牙间距设计成自螺母2的承载面3向上而 逐渐减小，这样当螺纹连接受到载荷作用时，由于螺母2的最上面一圈的内螺纹的牙间距 最小，所以首先进入承载的是距承载面3最远的最上面一圈内外旋合螺纹(如图3所示)， 当载荷逐渐增大，螺栓被拉伸，螺母被压缩，当这两者的代数和等于螺母第二圈螺纹的牙间 距的增量Δ时，第二圈螺纹进入工作承载状态。同理第三圈、第四圈等逐渐进入工作承载 状态。本实用新型当牙间距的变化设计合理时，理论上可实现螺纹连接每圈螺纹牙的均载 (如图4所示)。具体牙间距变化的规律由受力的大小、螺纹牙的形状及螺栓、螺母的材质 所决定。
权利要求一种高效削峰均载的螺纹连接结构，包括相配合的具有外螺纹的螺栓(1)和具有内螺纹的螺母(2)，螺栓(1)上外螺纹的螺距及牙间距相等，螺母(2)上内螺纹的螺距相等，其特征在于螺母(2)上内螺纹的牙间距自螺母(2)的承载端面(3)向另一端面而逐渐减小，所述螺母(2)的承载端面(3)是指螺母(2)与被连接件相接触的端面。
专利摘要本实用新型公开了一种高效削峰均载的螺纹连接结构，该螺纹连接结构包括相配合的具有外螺纹的螺栓(1)和具有内螺纹的螺母(2)，螺栓(1)上外螺纹的螺距及牙间距相等，螺母(2)上内螺纹的螺距相等，但牙间距自螺母(2)的承载端面(3)向另一端面而逐渐减小。由于所采用的螺母的牙间距呈规律性的逐渐变化，因此本实用新型彻底改变了各圈螺纹进入工作承载状态的顺序与机理，实现了螺纹工作时载荷的削峰，充分发挥了所有螺纹牙的承载能力，在螺母牙间距处于最佳合理状态时可实现每圈螺纹的均载。
文档编号F16B33/02GK201650980SQ20102003758
公开日2010年11月24日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者董万福 申请人:董万福