一種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高強(qiáng)螺栓，該螺栓適用于風(fēng)力發(fā)電塔基基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力錨固、 橋梁的張拉、大型鋼結(jié)構(gòu)桁架的張拉、巖石護(hù)坡的錨固等。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電塔基基礎(chǔ)、橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)桁架用的高強(qiáng)螺栓根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要 求，高強(qiáng)螺栓的直徑大（Mt30~Mt64)，桿體長(zhǎng)（3m~12m)。傳統(tǒng)的螺栓加工工藝和現(xiàn)有的 螺栓標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，為了滿足結(jié)構(gòu)對(duì)螺栓的力學(xué)性能、斷裂韌性、疲勞性 能、松她性能的要求，提尚生廣率，降低生廣成本，在現(xiàn)有螺檢標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，參考ASTM標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)計(jì)了風(fēng)力發(fā)電塔基基礎(chǔ)、橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)桁架用的高強(qiáng)螺栓的牙型角、螺距、牙高、牙 底和牙頂圓弧半徑等參數(shù)。
[0003] 此螺栓命名為張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，制作張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓對(duì)合金材 料的純凈化要求比較高，由于螺栓的桿體很長(zhǎng)不易于表面去銷加工(不剝皮)，故對(duì)鋼材的 冶煉澆鑄、乳制技術(shù)要求很高，需要的是尺寸精度良好無(wú)表面缺陷的棒材。
[0004] 由于螺栓的桿體很長(zhǎng)，如果用傳統(tǒng)的熱處理工藝對(duì)螺栓進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理那么螺栓的 變形量很大，特別是螺栓的彎曲度根本無(wú)法保證，而且整支螺栓的強(qiáng)度不一致，所以采用感 應(yīng)加熱快速熱處理調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線來(lái)實(shí)現(xiàn)螺栓的力學(xué)性能要求，總長(zhǎng)范圍內(nèi)彎曲度可控制在 6%。以內(nèi)。
[0005] 螺紋的加工采用冷滾壓成型技術(shù)，螺紋的表面粗糙度對(duì)螺栓的疲勞壽命影響很 大，滾壓螺紋可提高螺紋表面的光潔度，特別是螺紋牙溝表面的光潔度，因而有利于螺栓疲 勞強(qiáng)度的提高，滾壓螺紋會(huì)產(chǎn)生形變強(qiáng)化層和較高的殘余壓應(yīng)力，對(duì)阻止疲勞裂紋的萌生 和早期擴(kuò)展起很大作用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，該螺栓通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的 螺紋規(guī)格、材料和加工方法，使得該螺栓具有較高強(qiáng)度并且在張拉力條件下不會(huì)發(fā)生斷裂。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0008] -種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，包括螺桿和設(shè)置在螺桿兩端的螺紋，所述螺紋具 有如下規(guī)格：
[0009] 當(dāng)螺紋大徑為30mm時(shí)，螺紋的螺距為4. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. Omm,螺 紋升角為2° 36'，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 24mm；
[0010] 當(dāng)螺紋大徑為36mm時(shí)，螺紋的螺距為4. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 2mm,螺 紋升角為2° 24'，牙底圓角半徑為0.8mm，牙頂圓角半徑為0.6mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 27mm；
[0011] 當(dāng)螺紋大徑為42mm時(shí)，螺紋的螺距為5. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 4mm,螺 紋升角為2° 16'，牙底圓角半徑為1.0 mm，牙頂圓角半徑為0.8mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 30mm；
[0012] 當(dāng)螺紋大徑為48mm時(shí)，螺紋的螺距為5. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 6mm,螺 紋升角為2° 13'，牙底圓角半徑為1.2mm，牙頂圓角半徑為1.0mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 33mm；
[0013] 當(dāng)螺紋大徑為56mm時(shí)，螺紋的螺距為6. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 8mm,螺 紋升角為2° 03'，牙底圓角半徑為1.4mm，牙頂圓角半徑為1.2mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 36mm；
[0014] 當(dāng)螺紋大徑為64mm時(shí)，螺紋的螺距為6. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為3. 0mm，螺 紋升角為Γ 58'，牙底圓角半徑為1.6mm，牙頂圓角半徑為1.4mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 39mm；
[0015] 其中，所述螺紋收尾過(guò)渡帶指的是在螺紋和螺桿的過(guò)渡處設(shè)置過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶 上由螺紋中徑逐步過(guò)渡到螺紋小徑。
[0016] 本實(shí)用新型所述張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓優(yōu)秀的力學(xué)性能要靠以下來(lái)保證：螺紋 的冷滾壓工藝，螺紋幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)，保證了螺栓的強(qiáng)度要求和冷滾壓的成型工藝要求，設(shè) 計(jì)的牙型類似于梯形，牙頂寬度是普通螺紋牙頂寬度的2. 46倍，保證了在防腐前的拋丸工 藝中螺紋牙的完好性。
[0017] 本實(shí)用新型具有的技術(shù)效果：
[0018] 張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓的研制及在風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)中的使用使基礎(chǔ)土方的開(kāi)挖 量減少25%，安裝方便快捷，人工成本降低，施工周期縮短。
[0019] 張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓在感應(yīng)加熱快速熱處理設(shè)備進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)加熱能力 強(qiáng)大能實(shí)現(xiàn)快速升溫節(jié)約能源?？蓽?zhǔn)確控制熱處理溫度，減少能源損失。降低環(huán)境熱損失 減少能源消耗。感應(yīng)加熱快速熱處理過(guò)程中，不產(chǎn)生廢氣、廢水和廢渣，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污 染。感應(yīng)加熱快速熱處理與傳統(tǒng)熱處理工藝比，可以節(jié)約40%左右的能源，從而減少了對(duì)大 氣層的二氧化碳排放量，為綠色環(huán)保型熱處理工藝。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明
[0021] 圖1為本實(shí)用新型所述的高強(qiáng)螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為圖1中A部分的局部放大圖；
【具體實(shí)施方式】 [0023] 。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 如圖1所示，一種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，包括螺桿和設(shè)置在螺桿兩端的 螺紋，螺栓的規(guī)格有6種，要求的螺紋大徑Mt分別是30mm、36mm、42mm、48mm、56mm、 64mm，長(zhǎng)度為3m~12m。強(qiáng)度級(jí)別有兩種即8. 8級(jí)和10. 9級(jí)，對(duì)兩端部帶螺紋的 螺栓其設(shè)計(jì)的螺距分別是4. 0mm、4. 5mm、5. 0mm、5. 5mm、6. 0mm、6. 5mm;牙型角50°，螺 紋高分別是2. 0mm、2. 2mm、2. 4mm、2. 6mm、2. 8mm、3. 0mm，螺栓的其他幾何參數(shù)見(jiàn)表一。 CN 204851925 U 說(shuō)明書(shū) 3/3 頁(yè)
[0026] 其中，
[0027] 螺紋大徑Mt指的是指與外螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑；
[0028] 螺距P指的是螺紋上相鄰兩牙在中經(jīng)圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離；
[0029] 牙型角α指的是螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角；
[0030] 螺紋高h(yuǎn)指的是螺紋牙頂與螺紋溝底的垂直距離；
[0031] 螺紋升角γ指的是中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾 角；
[0032] 螺紋收尾過(guò)渡帶指的是在螺紋與螺桿的過(guò)渡處設(shè)置過(guò)渡帶，由螺紋中徑d逐步過(guò) 渡到螺紋小徑。
[0033] 根據(jù)螺栓連接體所特有的力學(xué)因素螺栓的螺紋溝是螺栓在外力作用下應(yīng)力的集 中點(diǎn)，螺紋溝底直徑越接近螺紋滾壓時(shí)的圓鋼直徑，螺栓的承載力越大，也利于螺紋滾壓成 型，但螺紋高度不夠又影響螺紋牙的強(qiáng)度，在國(guó)標(biāo)GB/T196 -2003普通螺紋基本尺寸的基 礎(chǔ)上增加同等規(guī)格的螺紋螺距0. 5mm，考慮螺紋滾壓加工的工藝特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)牙型強(qiáng)度計(jì) 算，對(duì)螺栓最小直徑(溝底）的強(qiáng)度計(jì)算，科學(xué)合理的試驗(yàn)，精確模擬確定螺紋溝底直徑、溝 底圓角半徑、牙型角、螺紋高度等尺寸，既要滿足螺栓的強(qiáng)度要求又要滿足螺紋加工的工藝 要求。
[0034] 除螺紋溝外，影響端部螺栓強(qiáng)度特別是螺栓的疲勞強(qiáng)度的又一薄弱部位是螺紋與 桿部的過(guò)渡處，由于截面的突變，存在較高的應(yīng)力集中，為改變螺紋收尾部位截面的突變?cè)?設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了 20~40mm左右的過(guò)渡帶，由滾壓中徑d逐步過(guò)渡到螺紋小徑，消除了截面突 變，避免了應(yīng)力集中點(diǎn)的產(chǎn)生，提高了螺栓的使用強(qiáng)度。其形狀及部位見(jiàn)附圖一
[0035] 螺紋牙溝形狀和牙底圓角半徑尺寸對(duì)螺栓的疲勞性能也有一定的影響，螺栓承受 張拉力時(shí)，螺紋牙溝處就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，其值在很大程度上取決于牙溝的形狀，螺栓的溝 槽越平滑，應(yīng)力集中就越小，疲勞強(qiáng)度就越高。設(shè)計(jì)牙溝形狀時(shí)不同規(guī)格的螺栓設(shè)計(jì)了相應(yīng) 的牙底圓角半徑尺寸，使螺紋的溝槽趨于平滑，減少應(yīng)力集中。
[0036] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不偏離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的前提下，可以對(duì) 上述實(shí)施方式進(jìn)行各種修改、變化和組合，并且認(rèn)為這種修改、變化和組合是在獨(dú)創(chuàng)性思想 的范圍之內(nèi)的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，包括螺桿和設(shè)置在螺桿兩端的螺紋，其特征在于，所 述螺紋具有如下規(guī)格： 當(dāng)螺紋大徑為30mm時(shí)，螺紋的螺距為4. Omm，牙型角為50°，螺紋高為2. Omm,螺紋 升角為2° 36'，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 24mm ； 當(dāng)螺紋大徑為36mm時(shí)，螺紋的螺距為4. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 2mm,螺紋 升角為2° 24'，牙底圓角半徑為0.8mm，牙頂圓角半徑為0.6mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 27mm ； 當(dāng)螺紋大徑為42mm時(shí)，螺紋的螺距為5.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 4mm,螺紋 升角為2° 16'，牙底圓角半徑為I. 0mm，牙頂圓角半徑為0.8mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 30mm ； 當(dāng)螺紋大徑為48mm時(shí)，螺紋的螺距為5. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 6mm,螺紋 升角為2° 13'，牙底圓角半徑為I. 2mm，牙頂圓角半徑為I. 0mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 33mm ； 當(dāng)螺紋大徑為56mm時(shí)，螺紋的螺距為6.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 8mm,螺紋 升角為2° 03'，牙底圓角半徑為1.4mm，牙頂圓角半徑為1.2mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 36mm ； 當(dāng)螺紋大徑為64mm時(shí)，螺紋的螺距為6. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為3. Omm,螺紋 升角為1° 58'，牙底圓角半徑為1.6mm，牙頂圓角半徑為1.4mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為 39mm ； 其中，所述螺紋收尾過(guò)渡帶指的是在螺紋和螺桿的過(guò)渡處設(shè)置過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶上由 螺紋中徑逐步過(guò)渡到螺紋小徑。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種張力控制結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)螺栓，包括螺桿和設(shè)置在螺桿兩端的螺紋，所述螺紋具有如下規(guī)格：當(dāng)螺紋大徑為30mm時(shí)，螺紋的螺距為4.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2.0mm,螺紋升角為2°36′，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過(guò)渡帶長(zhǎng)度為24mm；其中，所述螺紋收尾過(guò)渡帶指的是在螺紋和螺桿的過(guò)渡處設(shè)置過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶上由螺紋中徑逐步過(guò)渡到螺紋小徑。通過(guò)對(duì)該螺栓螺紋溝底直徑、溝底圓角半徑、牙型角、螺紋高度等尺寸的設(shè)定，滿足了螺栓強(qiáng)度要求有滿足了螺紋加工的工藝要求，并且在螺紋和螺桿的過(guò)渡處設(shè)置過(guò)渡帶，使得該螺栓具有較高強(qiáng)度并且在張拉力條件下不會(huì)發(fā)生斷裂。
【IPC分類】E02D27/44, F16B35/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204851925
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520538246
【發(fā)明人】宋瑞雪
【申請(qǐng)人】南通匯能電力科技有限公司, 宋瑞雪, 吐魯番匯能電力科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月23日