CN114517804B - 一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，该装置的设计思路是把螺栓承担的紧固以及承载的交变载荷的两种繁重任务分开，分别由螺栓主要承担紧固的任务，防疲劳柱主要承受交变载荷任务，从而有效、彻底解决螺栓遭受强大交变载荷而疲劳破坏折断的问题，所述防止螺栓因疲劳破坏而折断的装置主要由防疲劳柱、套筒、止盈环组成。防疲劳柱是一根无任何结构变化，无刀痕的光杆；而且直径比螺栓直径大，所以能有效抵抗强大的交变载荷作用，保证螺栓工作时不折断。

Description

一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置
技术领域
本发明属于机械装置技术领域，尤其涉及一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置。
背景技术
螺栓连接在机械制造，机械设备安装，工程结构件中是一种广泛使用的连接形式。螺栓连接具有结构简单，紧固可靠、拆装方便、调整容易等优点。但由于它属于紧固体、结构上有螺纹、有结构凸起变化、易产生应力集中现象、应力集中系数较大、在遭受强大的交变载荷作用时、不可避免会产生应力集中现象，严重的情况就出现螺栓折断，造成严重的经济损失。在风力发电领域，时常有在正常工作状态下，风力发电机塔架因连接螺栓疲劳导致螺栓断裂使风力发电机塔架倒塌的情况。
在风电技术领域，随着科技的进步，以及降低度电成本的需求，风力发电机的功率越来越大，目前发电机的功率已经增大了十倍左右，那连接螺栓所要承受的交变载荷也要按更大的比例增大，不改变目前单用螺栓连接方式，那么风塔因螺栓疲劳破坏而折断引起的风塔倒塌隐患将越来越严重，而这一发明装置正好解决这一重大的隐患。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，以解决背景技术中的问题，使螺栓能适应重负载的需求，而不产生疲劳断裂。
为实现上述目的，本发明采用了以下的技术手段：
一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，包括防疲劳柱、上法兰、下法兰、螺栓、螺母、套筒以及止盈环，防疲劳柱紧固在止盈环上，上法兰、下法兰用螺栓、螺母连接，防疲劳柱穿过上、下法兰预先开好的孔中；套筒设在防疲劳柱上部并贴住上法兰，套筒与上法兰之间固定连接，套筒与防疲劳柱之间无间隙配合，止盈环设在下法兰下与下法兰紧固连接。
所述的防疲劳柱是光滑的圆柱体。
所述的防疲劳柱采用合金钢制造。
所述的防疲劳柱是硬度HRC45-50,表面粗糙度Ra0.4-0.8。
所述的防疲劳柱外形尺寸比螺栓的外形尺寸大。
所述的上法兰、下法兰、止盈环、套筒是采用相同材质制造。
所述的防疲劳柱与上、下法兰的间隙比螺栓与法兰的间隙小。
安装所述的一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置的方法，包含以下步骤：
(一)防疲劳柱紧固在止盈环上；
(二)将上法兰、下法兰使用螺栓、螺母紧固；
(三)将防疲劳柱穿过上法兰、下法兰预设的孔中；
(四)将套筒套到防疲劳柱中，并将套筒贴近上法兰；
(五)将止盈环与下法兰、套筒与上法兰连接牢固。
本发明获得的有益效果是：
1、本发明的装置、结构简单，容易加工，安装方便，容易操作。
2、防疲劳柱与止盈环采用过盈配合，与套筒采用无间隙配合，从而保证防疲劳柱是无任何结构变化，无任何加工刀痕，这样保证防疲劳柱在承受强大交变载荷作用时，不产生应力集中现象。
3、防疲劳柱设计时比螺栓的直径大、保证有足够强度来抵抗强大的交变载荷。防疲劳柱与上、下法兰的间隙比螺栓与法兰的间隙小，也保证了它首先承受强大交变载荷的作用。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图2是防疲劳柱的结构示意图。
图3是止盈环的结构示意图。
图4是套筒的结构示意图。
图中，1是防疲劳柱，2是套筒，3是止盈环，4是上法兰，5是下法兰，6是螺母，7是螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行描述：
实施例1
本实施例是一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置的实施例。
如图1～图4所示，防疲劳柱是一个光滑的圆柱体，防疲劳柱紧固在止盈环上，防疲劳柱与止盈环过盈配合。
上法兰、下法兰用螺栓、螺母连接紧固，防疲劳柱穿过上法兰、下法兰预先开好的孔中。
套筒设在防疲劳柱上部并贴住上法兰，套筒与防疲劳柱之间无间隙配合。
下法兰与止盈环之间通过焊接的方式固定在一起。
上法兰与套筒之间通过焊接的方式固定在一起。
防疲劳柱设置成光滑的圆柱体，是为了消除应力集中的问题，在防疲劳柱能承受的力足够大的情况下，并不限于光滑的圆柱体。防疲劳柱选用硬度HRC45-50,可使防疲劳柱不至于突然的断裂。防疲劳柱选用表面粗糙度Ra0.4-0.8，是为了减少结构刀痕，从而引起应力集中。防疲劳柱可以根据需要，设置成比螺栓大，由于防疲劳柱是光滑的圆柱体，加工容易。
所述的上法兰、下法兰、止盈环、套筒是采用相同材质制造，可以使焊接更加牢固。
防疲劳柱与上法兰、下法兰的间隙比螺栓与法兰的间隙小，能够将交变载荷主要作用在防疲劳柱上，减轻对螺栓的作用力。
实施例2
本实施例是一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置的安装方法实施例。
第一步，防疲劳柱紧固在止盈环上。
第二步，将上法兰、下法兰使用螺栓、螺母紧固；
第三步，将防疲劳柱穿过上法兰、下法兰预设的孔中。
第四步，将套筒套到防疲劳柱中，并将套筒贴近上法兰。
第五步，将止盈环与下法兰、套筒与上法兰连接牢固：将止盈环与下法兰，套筒与上法兰沿周边焊接固定。
此外，螺栓直径大小，数量多少；以及防疲劳柱直径大小，数量多少，可根据承载工作载荷大小来确定。
本发明的工作原理是：把螺栓承担的紧固及承受交变载荷两项繁重的工作任务分开由螺栓主要负责紧固任务，由防疲劳柱主要承受交变载荷的作用。

Claims (5)

1.一种能有效防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，其特征在于，包括防疲劳
柱、上法兰、下法兰、螺栓、螺母、套筒以及止盈环，上法兰、下法兰用螺
栓、螺母连接，防疲劳柱穿过上、下法兰预先开好的孔中；套筒设在防疲劳柱
上部并贴住上法兰，套筒与上法兰之间固定连接，套筒与防疲劳柱之间无间隙
配合，止盈环设在下法兰下与下法兰紧固连接，防疲劳柱紧固在止盈环上；
所述的防疲劳柱与上法兰、下法兰的间隙比螺栓与法兰的间隙小；
所述的防疲劳柱是光滑的圆柱体；
所述的防疲劳柱外形尺寸比螺栓的外形尺寸大。
2.根据权利要求 1 所述的防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，其特征在于，所述的防疲劳柱采用合金钢制造。
3.根据权利要求 1 所述的防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，其特征在于，所述的防疲劳柱是硬度 HRC45-50 ,表面粗糙度 Ra0.4-0.8。
4.根据权利要求 1 所述的防止螺栓因疲劳破坏折断的装置，其特征在于，所述的上法兰、下法兰、止盈环、套筒是采用相同材质制造。
5.安装权利要求 1 所述的防止螺栓因疲劳破坏折断的装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：
（一）防疲劳柱紧固在止盈环上；
（二）将上法兰、下法兰使用螺栓、螺母紧固；
（三）将防疲劳柱穿过上法兰、下法兰预设的孔中；
（四）将套筒套到防疲劳柱中，并将套筒贴近上法兰；
（五）将止盈环与下法兰、套筒与上法兰连接牢固。
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