[发明专利]一种定力矩高强螺栓、高强螺栓副及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强紧固件技术领域，具体地，涉及一种定力矩高强螺栓、高强螺栓副及其使用方法。

背景技术

目前，螺栓副连接是一种普遍且重要的连接方式。以风电机组为例，为了保证螺栓副安装后其预紧力对应的螺栓拉伸应力达到其设计值要求，在安装某一特定尺寸、性能等级的螺栓副时需要按照其相应计算得到的上紧力矩进行安装。目前，风电机组螺栓的上紧力矩是通过力矩扳手与力矩倍增器相结合的方式进行的控制的，通过力矩扳手设置的力矩值乘以力矩倍增器的倍数就是最终螺栓上紧的实际力矩值。然而，在目前的风电机组螺栓实际安装过程中，存在众多不确定因素会导致螺栓最终的上紧力矩控制不准确，甚至因误差过大而导致螺栓断裂引发风机故障。这些不确定因素包括：力矩扳手、力矩倍增器等器材自身存在误差，力矩扳手、力矩倍增器等工具由于使用磨损产生的配合误差，在工具器材校核过程中存在的不准确乃至某些现场还可能存在器材数值校核环节缺失的情况，施工人员对螺栓上紧力矩控制装置使用方法不当等等问题。风电机组螺栓的上紧力矩控制不准确，当存在螺栓预紧力矩不足或者过大时，会导致风机运行过程中各螺栓受力不均，从而使得载荷超过设计标准的螺栓首先发生断裂，进而诱发大规模的螺栓断裂事故。在风电机组中，螺栓副上紧力矩的准确控制需要更易用、更有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高强螺栓安装过程中可方便、精确控制螺栓上紧力矩的定力矩高强螺栓及高强螺栓副。

本发明的另一个目的在于提供上述高强螺栓副的使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种定力矩高强螺栓，包括具有螺帽及螺杆的高强螺栓主体，所述高强螺栓主体的螺帽侧还设置有与螺帽连接的定力矩设计剪切破坏段，所述定力矩设计剪切破坏段上设置有用于与施力工具配合的配合部，且所述定力矩设计剪切破坏段发生断裂时的上紧力矩与所述高强螺栓主体所需的上紧力矩相等。

进一步地，所述定力矩设计剪切破坏段为圆柱结构，其直径根据其自身材料力学性能及高强螺栓主体所需的上紧力矩确定。

进一步地，所述定力矩高强螺栓为一体式结构，采用相同材质。

进一步地，所述配合部采用螺帽结构。

进一步地，所述螺杆由一体式的螺杆无螺纹部分及螺杆螺纹部分组成。

进一步地，所述定力矩设计剪切破坏段与高强螺栓主体的螺帽之间设置有剪切破坏的过渡段和/或所述定力矩设计剪切破坏段与配合部之间设置有剪切破坏的过渡段。

进一步地，述剪切破坏的过渡段为锥形结构，所述定力矩设计剪切破坏段为圆柱结构，所述锥形结构的最大直径大于圆柱结构的直径。

一种定力矩高强螺栓副，包括螺母，还包括上述的定力矩高强螺栓，所述高强螺栓的螺杆与螺母配合。

进一步地，所述定力矩高强螺栓副还包括与高强螺栓的螺杆配合的垫片。

上述定力矩高强螺栓副的使用方法为：用定力矩高强螺栓副将待连接的部件连接起来，夹紧螺母，旋拧配合部，直至定力矩设计剪切破坏段断裂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在现有的高强螺栓的基础上增加定力矩设计剪切破坏段，使定力矩设计剪切破坏段发生断裂时的上紧力矩与高强螺栓主体所需的上紧力矩相等，通过上述特定构造的设计，当安装上紧力矩达到设定值时，定力矩设计剪切破坏段会发生破坏性断裂，自行切断力矩传递。因此，即使实际施工中不使用力矩扳手等工具也可以方便、准确的控制高强螺栓的上紧力矩，能够保证高强螺栓的上紧力矩既不会不足也不会超力矩。

2、此外，将本发明的高强螺栓副与力矩扳手相结合，还可以在现场安装过程中，测量高强螺栓断裂时的实际上紧力矩值，由此值可以方便的计算出高强螺栓的屈服极限，从而又为判断现场安装中的高强螺栓其力学性能是否达标提供了可靠判据。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种定力矩高强螺栓的整体结构示意图；

图2为本发明一种定力矩高强螺栓副的使用状态图（45度俯视图）；

图3为本发明一种定力矩高强螺栓副的使用状态图（45度仰视视图）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。