[发明专利]一种高强度螺栓结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接用的螺栓结构，特别涉及一种高强度螺栓结构，属于螺栓连接件技术领域。

背景技术

螺栓是各种机械上常用的连接部件，用来连接两个部件或紧固某个部件，在通常的静止的应用环境下，螺栓受力情况较好，基本不会产生疲劳损坏，但在动态和恶劣的使用环境中，如在需连接相对运动的部件、高温下、振动环境下、航空航天恶劣等环境下，螺栓的受力情况十分复杂，各种形式载荷破坏很严重，需要螺栓满足一定的强度要求，例如电解铝打壳机上的连接螺栓的服役条件就非常苛刻，该条件下螺栓需要承受近1200-1800次/min的交变拉-压载荷，工作环境温度在200～400℃之间，现有的电解铝打壳机螺栓都是将螺栓的头部底平面与螺杆制成外凸的“小”圆弧过渡结构形式，这种结构形式虽然在一定程度上有减小应力集中的作用，但应力集中比较大，对螺栓的使用寿命仍有较大的影响，目前这种螺栓用在该设备的平均寿命不超过4天，需要经常更换，严重影响生产效率，传统的技术为提高强度只能采取采用大规格的螺栓替代，这不仅增加了成本和设备重量，而且需要改造相关设备才能与之适应，在某些条件下根本无法采用增加尺寸来提高强度，再例如在精密仪器及航空航天领域，某些部位应用的螺栓环境温度很高、载荷承受又有一定的要求，而且这些领域对设备和部件的重量要求是很苛刻的，零部件重量常常以克来计算，在这种情况下还不能通过简单的选择大型号螺栓来满足要求，螺栓即要求重要轻，还要求强度大。在多个领域的生产制造中需要在与目前螺栓同规格下但强度能够更大，或者规格更小、强度更大的螺栓。

发明内容

本发明的目的为克服目前螺栓在恶劣环境下受载荷破坏较大情况下容易造成断裂的问题，提供一种高强度螺栓。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：一种高强度螺栓结构，包括螺栓的头部和螺杆，所述螺杆根部设置有延伸至头部中的内凹式圆弧过渡，所述的圆弧过渡在螺栓头部内形成一弧形凹槽，弧形凹槽底部至头部底面之间有连接面，所述的弧形凹槽满足以下条件：

其中：L：螺栓头部底面剩余的宽度；a：螺杆直径；b：弧形凹槽在螺栓头部底面上的最大宽度；c：螺栓头部底面直径，进一步的，所述的弧形凹槽底部至螺栓头部底面之间的连接面为平面或凹形弧面，进一步的，与螺栓轴线平行切出一截面，在该截面上从弧形凹槽底部点和头部底面内边缘点的连线与头部底面内边缘点和头部底面外边缘点之间的连线的夹角为90°-160°。

 本发明的积极有益技术效果在于：一是本发明的螺杆根部与螺栓头部之间的内凹式过渡可以形成大圆弧过渡，大圆弧过渡可以降低甚至消除该部的应力，取得了意向不到的技术效果，延长了螺栓的使用寿命，而且该弧形凹槽经试验不影响螺栓头部的强度，以目前传统的打壳机上应用的一款螺杆直径为22mm、螺杆长度为550mm、头部直径为48mm、头部厚度为28mm的螺栓为例，原来为了对付螺杆根部与头部底面之间的应力集中，在螺杆根部处采用了半径为5mm的外凸小圆弧过渡，这种形式的螺栓应用在打壳机上寿命不超过3天，需要经常更换，在本发明中采用凹槽弧形，弧形半径采用15mm，其平均寿命可达120天，弧形半径采用20mm，其寿命达到210天以上，再增加弧形半径，对其寿命影响不再明显，其它不同型号和规格的打壳机上应用本发明的技术方案也取得了相似的技术效果，取得这样的技术效果是意想不到的，这使打壳机的维修频率大大降低，螺栓备件消耗大幅减少，在我国本身对电解铝厂的规模有最低要求，电解铝打壳机的数量也相当惊人，所以本发明在电解铝打壳机上的应用产生了巨大的经济效益。二是在精密设备或航空航天领域，对零部件的重量和强度有很苛刻的要求，在保证强度的前提下，克级重量的降低也能在整体上产生较大的技术进步，本发明的螺栓采用弧形凹槽不仅增加了强度，还降低了螺栓的整体重量，特别适用于这些要求重量和强度的场合。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明螺杆与头部底面结合处的放大图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。