[发明专利]螺栓及其制造方法

说明书

本发明提供一种螺栓及其制造方法，所述螺栓包括螺帽和螺栓杆，所述螺栓杆包括定位杆、柔性杆和螺纹部，所述定位杆连接在螺帽的一端，所述柔性杆分别与所述定位杆和所述螺纹部相连接。其中，所述柔性杆上形成有抗剪台。其中，所述螺纹部包括标准螺纹和过渡螺纹，所述过渡螺纹形成在所述柔性杆与所述标准螺纹之间，且所述过渡螺纹的螺纹高度小于所述标准螺纹的螺纹高度。本发明可以优化螺纹的受力分布(尤其是前三扣螺纹受力分布)，并可与螺母的螺纹进行有效地配合，而且制造过程简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及一种螺栓及其制造方法，具体地，涉及一种可以优化螺纹受力分布并能提高其抗剪能力、延长其使用寿命的螺栓及制造螺栓的方法。

背景技术

随着现代工业技术的快速发展，对于工业设备的要求也越来越高。越来越多的工业设备，被要求在诸如高速、及高压等环境比较苛刻的条件下使用。在这样的工作环境下，例如发动机的涡轮转子、叶片以及机车车辆的悬挂零部件等一些比较关键性的动力设备，经常会遇到疲劳失效问题。

在工业设备联接的形式中，紧固件是量大面广的基础性元件之一，是各产业必不可少的重量零件和联接件，广泛用于各种机械设备。紧固件最重要的作用之一是传递载荷，但由于各种原因，经常发生紧固件失效断裂情况，从而使得大型设备发生严重事故，带来财产和人员损失。尤其是作为联接件的螺栓，在变化的动载荷的作用下，极易发生疲劳断裂，导致联接失效。

图1A是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母的啮合图，图1B是根据现有技术的标准螺栓与标准螺母啮合时各扣螺纹的受力分布图。

在使用根据现有技术的螺栓和螺母20连接其他设备时，螺栓的螺栓杆10与螺母20的螺纹啮合形式如图1A所示，工作时螺栓杆10发生拉伸变形，螺纹处发生压缩变形，从而导致螺栓杆上的螺纹各扣上的载荷分布不均匀，螺栓杆10与螺母20进行螺纹结合的前几扣螺纹(例如，图1A中所示的第一扣T₁、第二扣T₂、第三扣T₃、第四扣T₄等)的根部所承受的应力比后面螺纹所承受的应力要大很多，如图1B所示。具体地，螺纹的第一扣T₁所承受的拉力约为总拉力的35％，第二扣T₂所承受的拉力约为总拉力的25％，第三扣T₃所承受的拉力约为总拉力的15％，即，螺纹的前三扣(T₁、T₂和T₃)所承受的拉力为螺栓所承受的总拉力的75％，且从螺纹的第六扣T₆开始，其所承受的拉力较小且较为均匀。更有统计表明，在所有断裂的螺栓中，约65％左右是在螺母支撑面算起的第一、二扣螺纹T₁、T₂处疲劳断裂。

在现有技术中，已经提出了多种方法来提高螺栓连接抗疲劳性能，例如，采用高强度材料制造的柔性螺栓方案、采用柔性螺栓和弹性设备组合成螺栓联接装置的方案或采用由螺帽和螺纹体组成的可控力矩螺栓方案等。然而，上述这些方法通常不能满足在所联接设备承受频繁波动载荷下所需的抗疲劳性能、抗拉强度以及疲劳寿命等。

发明内容

提供本发明内容以介绍发明构思的选择，以下在具体实施方式中以简化形式进一步描述该发明构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总的方面，本发明提供一种螺栓，所述螺栓包括螺帽和螺栓杆，所述螺栓杆包括定位杆、柔性杆和螺纹部，所述定位杆连接在所述螺帽的一端，所述柔性杆分别与所述定位杆和所述螺纹部相连接。其中，所述柔性杆上形成有抗剪台。其中，所述螺纹部包括标准螺纹和过渡螺纹，所述过渡螺纹形成在所述柔性杆与所述标准螺纹之间，且所述过渡螺纹的螺纹高度小于所述标准螺纹的螺纹高度。

所述过渡螺纹可以以螺纹的牙顶被部分地去除的形式形成。

所述过渡螺纹的螺纹高度可朝向所述标准螺纹的方向逐渐增大。