[发明专利]薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件

说明书

本发明公开了一种薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件，包括螺栓、套在螺栓杆上的垫圈以及用于预紧垫圈和螺栓头的螺母，垫圈分为靠近螺栓头的凸垫圈和靠近螺母的凹垫圈，凸垫圈和凹垫圈上设有相互适应的压型，凸垫圈和凹垫圈之间贴合地固定有至少两层薄钢板，薄钢板在凸垫圈和凹垫圈的预紧作用下形成机械咬合效应。本发明在采用螺栓连接的基础上提高了螺栓的连接性能，与传统螺栓连接相比，提高了连接刚度和受剪承载力，适合大批量规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种螺栓组件，具体涉及一种薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件。

背景技术

目前，薄钢板通常用螺栓连接，但是薄钢板用螺栓连接时面临存在以下问题：1)现行规范中给出的不同方式处理过的钢材摩擦面抗滑移系数均在0.3之上，而薄钢板在表面设有用于防锈的镀锌层，相关试验研究表明，镀锌薄钢板的抗滑移系数仅0.1左右，因此用于连接薄钢板的螺栓会很早发生滑移；2)薄钢板通常非常薄，过薄的板件使得连接易发生板件承压破坏。

在承受风荷载等动荷载时，抗滑移系数低和薄钢板承压能力不足将降低螺栓连接的抗疲劳能力，整体结构可能因抗疲劳能力不足而在螺栓连接处过早失效。若改用焊缝连接，则会带来薄壁构件焊接后残余变形严重、薄钢板焊穿、现场焊接工作量大、焊接质量良莠不齐等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件，本发明在采用螺栓连接的基础上提高了螺栓的连接性能，与传统螺栓连接相比，提高了刚度和受剪承载力，适合大批量规模化生产。

本发明所采用的技术方案是：

一种薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件，包括螺栓、套在螺栓杆上的垫圈以及用于预紧垫圈和螺栓头的螺母，垫圈分为靠近螺栓头的凸垫圈和靠近螺母的凹垫圈，凸垫圈和凹垫圈上设有相互适应的压型，凸垫圈和凹垫圈之间贴合地固定有至少两层薄钢板，薄钢板在凸垫圈和凹垫圈的预紧作用下形成机械咬合效应。

进一步地，薄钢板位于螺栓连接处的形状在板件冲孔时冲压成型。

进一步地，垫圈压型的形状和尺寸根据不同直径的螺栓的连接要求进行调整。

优选地，凸垫圈突出部为锥体，锥体的侧边截面为折线形。

优选地，凸垫圈突出部为环状体，环状体的单边截面为抛物线形。

优选地，凸垫圈突出部为锥体，锥体的侧边截面为弧线形。

进一步地，凸垫圈和螺栓头融合作为一个部件进行加工。

进一步地，螺栓和垫圈均通过热处理达到高强度。

进一步地，薄钢板采用普通钢材或高强度钢材。

本发明的有益效果是：

本发明在采用螺栓连接的基础上提高了螺栓的连接性能——与传统螺栓连接相比，在相同预紧力的作用下，本发明中，薄钢板在突出部和凹槽的预紧作用下形成机械咬合效应，可以显著提高薄钢板的螺栓抗剪连接的刚度和受剪承载力，而且可以增大摩擦面积，进一步提高了嵌固作用(嵌固作用包含摩擦力和机械咬合效应)；本发明的垫圈是将传统平垫圈改进而来，凸垫圈可与螺栓头融合作为一个部件加工，成型过程可根据现有工艺完成，降低了生产研发成本，适合大批量规模化生产。

附图说明

图1是本发明实施例中薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件工作时的剖面图。

图2是本发明实施例中薄钢板用机械咬合高强度螺栓组件的拆解图。

图3是本发明实施例中螺栓和垫圈的示意图。

图4是本发明实施例中垫圈压型的三种形式。

图中：1-螺栓；2-凸垫圈；3-凹垫圈；4-螺母；5-薄钢板一；6-薄钢板二。