CN209818480U - 一种高强度圆弧螺纹连接副 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高强度圆弧螺纹连接副，螺栓和螺母上设置有相互配合的内外圆弧螺纹，内外圆弧螺纹为面接触的连接螺纹，螺栓上的连续圆弧螺纹为外螺纹，由上牙顶圆弧、直线段、下牙底圆弧、直线段依次连接组成，上牙顶圆弧的半径和下牙底圆弧的半径相等，直线段分别与上牙顶圆弧、下牙底圆弧相切；螺母上的连续圆弧螺纹为内螺纹，由上半圆弧、切向直线段、牙顶依次连接组成，牙顶为平面，切向直线段与上半圆弧相切。本实用新型的圆弧螺纹连接副采用圆弧螺纹牙型，内螺纹与外螺纹为面接触，受力均匀，可以有效地降低螺纹承载时的应力集中，抗疲劳性能好。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电组塔架螺栓连接、锚栓连接技术领域，具体涉及一种高强度圆弧螺纹连接副。
背景技术
螺纹连接是一种常见的机械连接方式，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，现有螺纹的螺纹牙型可分为三角形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹和管螺纹等。《钢结构用高强度锚栓连接副》（GB/T 33943-2017）中规定了M20-M64钢结构用高强度锚固锚栓连接副的技术要求及尺寸规格，全部采用一般用途普通米制螺纹，即三角螺纹。《风力发电机组高强螺纹连接副安装技术要求》（GB/T 33628-2017）中规定了风力发电组中M6-M64螺栓、螺钉、螺柱和螺母的螺纹连接副的安装技术要求，也采用的是一般用途普通米制螺纹。通常情况下，螺纹配合的精度为6g/6H，在实际使用过程中，螺纹一旦出现磕碰，将影响正常螺纹连接副的扭矩系数和正常安装使用。普通米制螺纹的加工通常采用滚压加工，对材料的尺寸公差要求较高，增加了加工难度，后续进行表面防腐处理后，对螺纹安装副的安装精度要求较高。现有的一般用途米制螺纹牙型，螺栓与螺母、锚栓与螺母之间的连接不够平滑，容易产生应力集中现象，在风力发电机组正常工作状态下等高频往复动态荷载作用下，极易发生断裂或松动，一旦发生失效，人工检修维护很难及时发现，存在一定工程隐患。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种高强度圆弧螺纹连接副，能有效降低应力集中，降低螺纹滚压加工难度。
本实用新型的目的是以下述方式实现的：
一种高强度圆弧螺纹连接副，包括螺栓和螺母，螺栓和螺母上设置有相互配合的内外圆弧螺纹，所述内外圆弧螺纹为面接触的连接螺纹，螺栓上的连续圆弧螺纹为外螺纹，由上牙顶圆弧、直线段、下牙底圆弧、直线段依次连接组成，上牙顶圆弧的半径和下牙底圆弧的半径相等，直线段分别与上牙顶圆弧、下牙底圆弧相切；螺母上的连续圆弧螺纹为内螺纹，由上半圆弧、切向直线段、牙顶依次连接组成，牙顶为平面，切向直线段与上半圆弧相切，螺母的高度至少为7.5倍螺距；螺纹连接副为非等宽齿厚，外螺纹齿厚大于内螺纹齿厚，外螺纹牙型角与内螺纹牙型角相等。
所述螺纹连接副的应力截面积为1120mm2，螺距为6.35mm，外螺纹大径为41.5mm，外螺纹中径为39mm，外螺纹小径为36.5mm，外螺纹牙高为2.5mm，上牙顶圆弧半径为1.5mm，下牙底圆弧半径为1.5mm，内螺纹小径为37.5mm，内螺纹牙高为2.2mm；螺母对角距离为74mm，螺母对边距离为65mm，螺母高度为48mm，外螺纹牙型角和内螺纹牙型角均为60°。
所述螺纹连接副的应力截面积为1474mm2，螺距为8.5mm，外螺纹大径为48.3mm，外螺纹中径为45mm，外螺纹小径为41.7mm，外螺纹牙高为3.3mm，上牙顶圆弧半径为2.0mm，下牙底圆弧半径为2.0mm，内螺纹小径为43.5mm，内螺纹牙高为2.8mm；螺母对角距离为80mm，螺母对边距离为70mm，螺母高度为64mm，外螺纹牙型角和内螺纹牙型角均为60°。
所述螺栓上的外螺纹采用轴向滚压加工方法进行加工，且在坯料热处理后进行加工。
所述螺母上的内螺纹采用丝锥攻制或成型刀加工而成，且内螺纹加工完成后再进行热处理。
所述螺栓的强度等级为8.8级或10.9级，螺母的强度等级为8级或10级。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型的圆弧螺纹连接副采用圆弧螺纹牙型，内螺纹与外螺纹为面接触，受力均匀，可以有效地降低螺纹承载时的应力集中，抗疲劳性能好。
（2）本实用新型的圆弧螺纹连接副为非等宽齿厚，轴向配合间隙大，尺寸适应性强，易于现场安装。
（3）本实用新型的圆弧内螺纹与外螺纹的配合随所连接设备的工作而越来越紧密，有效地防止松动。
（4）本实用新型的圆弧螺纹采用大螺距圆弧螺纹，有效避免安装、使用过程中的螺纹磕碰造成的损伤现象。
（5）本实用新型的圆弧螺纹外螺纹牙顶为圆弧状，滚压螺纹时，金属塑性变形区域小，滚压力小，滚压加工模具寿命高，大大降低了滚压加工制造难度。
（6）本实用新型的圆弧外螺纹采用滚压加工，不去除材料，材料利用率高，加工难度低。
（7）本实用新型的圆弧内螺纹采用先加工螺纹再热处理，加工难度低，加工效率高，螺纹加工后热处理变形小，且不影响螺纹配合。
附图说明
图1是本实用新型的圆弧螺纹连接副的结构示意图；
图2是本实用新型中圆弧螺纹连接副的配合示意图；
图3是本实用新型中圆弧螺纹外螺纹的结构示意图；
图4是本实用新型中圆弧螺纹内螺纹的结构示意图；
图5是本实用新型中圆弧螺纹外螺纹的尺寸示意图；
图6是本实用新型中圆弧螺纹内螺纹的尺寸示意图；
图7是本实用新型中螺母主视图的尺寸示意图；
图8是本实用新型中螺母侧视图的尺寸示意图；
其中，1是螺栓；2是螺母；3是上牙顶圆弧；4是直线段；5是下牙底圆弧；6是上半圆弧；7是切向直线段；8是牙顶。
具体实施方式
如下具体实施方式将结合附图进一步说明本实用新型。
附图中，d为外螺纹大径、d2为外螺纹中径、d3为外螺纹小径、R1为上牙顶圆弧半径、R2为下牙底圆弧半径、P为螺距、θ1为外螺纹牙型角、H1为牙高、D1为内螺纹小径、D2为内螺纹中径、D为内螺纹大径、R3为上半圆弧半径，H2为牙高，θ2为内螺纹牙型角、s1为外螺纹齿厚、s2为内螺纹齿厚、m为螺母高度、e为对角长度、s为对边长度。
如附图1-8所示，一种高强度圆弧螺纹连接副，包括螺栓1和螺母2，螺栓1和螺母2上设置有相互配合的内外圆弧螺纹，所述内外圆弧螺纹为面接触的连接螺纹，螺栓1上的连续圆弧螺纹为外螺纹，由上牙顶圆弧3、直线段4、下牙底圆弧5、直线段4依次连接组成，上牙顶圆弧3的半径和下牙底圆弧5的半径相等，直线段4分别与上牙顶圆弧3、下牙底圆弧5相切；螺母2上的连续圆弧螺纹为内螺纹，由上半圆弧6、切向直线段7、牙顶8依次连接组成，牙顶8为平面，切向直线段7与上半圆弧6相切，螺母2的高度至少为7.5倍螺距；螺纹连接副为非等宽齿厚，外螺纹齿厚大于内螺纹齿厚，外螺纹牙型角与内螺纹牙型角相等。
螺纹连接副的应力截面积As为1120mm2，螺距P为6.35mm，外螺纹大径d为41.5mm，外螺纹中径d2为39mm，外螺纹小径d3为36.5mm，外螺纹牙高h1为2.5mm，上牙顶圆弧半径R1为1.5mm，下牙底圆弧半径R2为1.5mm，内螺纹小径D1为37.5mm，内螺纹牙高H2为2.2mm；螺母对角距离e为74mm，螺母对边距离s为65mm，螺母高度m为48mm，外螺纹牙型角θ1和内螺纹牙型角θ2均为60°。
螺纹连接副的应力截面积为1474mm2，螺距为8.5mm，外螺纹大径为48.3mm，外螺纹中径为45mm，外螺纹小径为41.7mm，外螺纹牙高为3.3mm，上牙顶圆弧半径为2.0mm，下牙底圆弧半径为2.0mm，内螺纹小径为43.5mm，内螺纹牙高为2.8mm；螺母对角距离为80mm，螺母对边距离为70mm，螺母高度为64mm，外螺纹牙型角θ1和内螺纹牙型角θ2均为60°。
螺栓1上的外螺纹采用轴向滚压加工方法进行加工，且在坯料热处理后进行加工。
螺母2上的内螺纹采用丝锥攻制或成型刀加工而成，且内螺纹加工完成后再进行热处理。
螺栓1的强度等级为8.8级或10.9级，螺母2的强度等级为8级或10级。
本实用新型的圆弧螺纹与普通螺纹的结构参数对比如表1所示，相同螺纹大径规格的螺纹连接副，二者应力面积和承载力基本一致，圆弧螺纹略大一些，由于圆弧螺纹采用大螺距和非等宽齿厚，不仅有效降低应力集中，提高疲劳性能，其轴向配合间隙大，其加工制造更容易实现，加工成本更低，在M36以上规格的大规格螺纹连接副应用中优势十分明显。在与同规格的螺纹承载力相当的前提下，两种螺纹结构参数，经反复的试验和验证，其承载性能和加工性能属于最优状态。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种高强度圆弧螺纹连接副，包括螺栓（1）和螺母（2），螺栓（1）和螺母（2）上设置有相互配合的内外圆弧螺纹，其特征在于：所述内外圆弧螺纹为面接触的连接螺纹，螺栓（1）上的连续圆弧螺纹为外螺纹，由上牙顶圆弧（3）、直线段（4）、下牙底圆弧（5）、直线段（4）依次连接组成，上牙顶圆弧（3）的半径和下牙底圆弧（5）的半径相等，直线段（4）分别与上牙顶圆弧（3）、下牙底圆弧（5）相切；螺母（2）上的连续圆弧螺纹为内螺纹，由上半圆弧（6）、切向直线段（7）、牙顶（8）依次连接组成，牙顶（8）为平面，切向直线段（7）与上半圆弧（6）相切，螺母（2）的高度至少为7.5倍螺距；螺纹连接副为非等宽齿厚，外螺纹齿厚大于内螺纹齿厚，外螺纹牙型角与内螺纹牙型角相等。
2.根据权利要求1所述的高强度圆弧螺纹连接副，其特征在于：所述螺纹连接副的应力截面积为1120mm2，螺距为6.35mm，外螺纹大径为41.5mm，外螺纹中径为39mm，外螺纹小径为36.5mm，外螺纹牙高为2.5mm，上牙顶圆弧半径为1.5mm，下牙底圆弧半径为1.5mm，内螺纹小径为37.5mm，内螺纹牙高为2.2mm；螺母对角距离为74mm，螺母对边距离为65mm，螺母高度为48mm，外螺纹牙型角和内螺纹牙型角均为60°。
3.根据权利要求1所述的高强度圆弧螺纹连接副，其特征在于：所述螺纹连接副的应力截面积为1474mm2，螺距为8.5mm，外螺纹大径为48.3mm，外螺纹中径为45mm，外螺纹小径为41.7mm，外螺纹牙高为3.3mm，上牙顶圆弧半径为2.0mm，下牙底圆弧半径为2.0mm，内螺纹小径为43.5mm，内螺纹牙高为2.8mm；螺母对角距离为80mm，螺母对边距离为70mm，螺母高度为64mm，外螺纹牙型角和内螺纹牙型角均为60°。
4.根据权利要求1所述的高强度圆弧螺纹连接副，其特征在于：所述螺栓（1）上的外螺纹采用轴向滚压加工方法进行加工，且在坯料热处理后进行加工。
5.根据权利要求1所述的高强度圆弧螺纹连接副，其特征在于：所述螺母（2）上的内螺纹采用丝锥攻制或成型刀加工而成，且内螺纹加工完成后再进行热处理。
6.根据权利要求1所述的高强度圆弧螺纹连接副，其特征在于：所述螺栓（1）的强度等级为8.8级或10.9级，螺母（2）的强度等级为8级或10级。
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| CN201920598653.2U CN209818480U (zh) | 2019-04-28 | 2019-04-28 | 一种高强度圆弧螺纹连接副 |
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Cited By (1)
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| CN109958698A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-02 | 中船重工海为郑州高科技有限公司 | 一种高强度圆弧螺纹连接副 |
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