一种安全螺纹连接结构及列车的制作方法

1.本发明涉及螺纹连接技术领域，尤其涉及一种安全螺纹连接结构及列车。


背景技术：

2.螺纹连接是目前最常用的结构连接形式，由于其拆卸方便、连接可靠而广泛应用于各行各业。但是螺纹连接的防松问题也一直困扰着所有选用螺纹连接的设计人员，先后涌现出了各种各样的螺纹防松措施，常见的防松措施包括增加弹簧垫片、设置对顶螺母、在螺母上增加开口销等措施，但防松效果一般，且零部件较多，反而进一步增加了零部件松动的风险。
3.目前，高速铁路正在我国蓬勃发展，高铁上的外挂设备绝大多数都采用了螺纹连接。由于高铁长时间高速运行，其上的外挂设备处于长期振动、环境温度多变的工况下，同时高速风力容易引起连接部位的结构震颤，而任何螺钉松动的风险都有可能引起极其严重的责任事故，这种环境对所有的螺纹连接都是一种严苛的考验，因此对外挂设备的螺纹连接结构的可靠性和安全性要求进一步提高，必须确保连接结构在以上工况下实现高可靠连接。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种安全螺纹连接结构及列车，能够解决现有技术中螺纹连接结构不可靠、防松效果差、零部件较多、松动风险大的技术问题。
5.根据本发明的一方面，提供了一种安全螺纹连接结构，结构包括：第一被连接件、第二被连接件和至少一个连接件；
6.第一被连接件上具有至少一个支耳，支耳上具有至少一个螺纹孔；
7.第二被连接件包括第二被连接件本体和与之连接的至少一个倒钩状部件，倒钩状部件上具有至少一个过孔；
8.第二被连接件通过倒钩状部件挂设在支耳上，连接件的第一端依次穿过过孔和螺纹孔与第二被连接件本体相抵紧，且连接件上的外螺纹与螺纹孔相配合以连接第一被连接件和第二被连接件，连接件的第二端留在过孔外。
9.进一步地，倒钩状部件包括第一面板和与之连接的第二面板，第二面板与第二被连接件本体连接，第一面板与第二被连接件本体的表面平行且两者之间具有间距。
10.进一步地，支耳位于间距内且与第一面板平行。
11.进一步地，结构还包括螺母，螺母套设在连接件的第二端上，螺母用于与连接件上的外螺纹配合以压紧第一面板。
12.进一步地，第一面板与第二面板相互垂直。
13.进一步地，过孔的直径大于或者等于连接件的直径。
14.进一步地，支耳的厚度小于或者等于间距。
15.进一步地，支耳的端面上具有倒角。
16.进一步地，支耳的端面上具有圆角。
17.根据本发明的另一方面，提供了一种列车，列车包括本发明前述提出的安全螺纹连接结构。
18.应用本发明的技术方案，提供了一种安全螺纹连接结构及列车，该连接结构通过改变第一被连接件和第二被连接件上连接部位的结构，利用支耳和倒钩状部件改变了两个被连接件和连接件之间的配合顺序以及连接件的作用，使连接件同时发挥螺钉的紧固作用和配合销的限位作用，通过结构形式的变化能够保证即使连接件发送松动也不会导致第二被连接件从第一被连接件上脱落，同时连接件通过螺纹配合与第二被连接件相抵紧的方式使外螺纹所受的力由传统的拉力改变为压力，并且增大了摩擦力，显著提升了防松效果，该连接结构零部件少，连接可靠，松动风险小，安全性和可靠性高，能够实现长期振动、环境温度多变、结构震颤工况下的安全可靠连接。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中螺纹连接结构不可靠、防松效果差、零部件较多、松动风险大的技术问题。
附图说明
19.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示出了根据本发明的具体实施例提供的安全螺纹连接结构的装配关系示意图；
21.图2示出了根据本发明的具体实施例提供的第一被连接件的结构示意图；
22.图3示出了根据本发明的具体实施例提供的第一被连接件的俯视图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而
不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种安全螺纹连接结构，结构包括：第一被连接件10、第二被连接件20和至少一个连接件30；
27.第一被连接件10上具有至少一个支耳11，支耳11上具有至少一个螺纹孔11a；
28.第二被连接件20包括第二被连接件本体21和与之连接的至少一个倒钩状部件22，倒钩状部件22上具有至少一个过孔22a；
29.第二被连接件20通过倒钩状部件22挂设在支耳11上，连接件30的第一端31依次穿过过孔22a和螺纹孔11a与第二被连接件本体21相抵紧，且连接件30上的外螺纹与螺纹孔11a相配合以连接第一被连接件10和第二被连接件20，连接件30的第二端32留在过孔22a外。
30.本发明中，第二被连接件20上的倒钩状部件22承受了第二被连接件20自身的重力以及振动等工况下产生的外力，第二被连接件20与第一被连接件10之间的相对自由度由传统连接结构中的沿连接件30轴向变为本发明中的沿连接件30周向，连接件30不再作为承力部件承受第二被连接件20自身的重力以及振动等工况下产生的外力，因此，即使连接件30的外螺纹与螺纹孔11a的配合松脱，也就不足以造成两个被连接件之间的脱离。连接件30的第一端31与第二被连接件本体21相抵紧，为螺纹提供了向上的压力，并且增加了摩擦面，能够显著提高螺纹连接的防松能力。此外，支耳11和倒钩状部件22的数量、平面尺寸和厚度根据实际需要进行确定，通常取决于第二被连接件20的重量以及其所要求耐受的力学环境条件，也就是说，第二被连接件20越重，振动越剧烈，振动时间越长，所在环境风力越大，温差以及温度变化频率越大，支耳11和倒钩状部件22的数量就越多、平面尺寸和厚度也越大，通过此种方式，保证连接的可靠性。如图3所示，支耳11的数量为四个，且两两对称设置，每个支耳11上设置一个螺纹孔11a，确保第一被连接件10受力均衡。
31.应用此种配置方式，提供了一种安全螺纹连接结构，该连接结构通过改变第一被连接件10和第二被连接件20上连接部位的结构，利用支耳11和倒钩状部件22改变了两个被连接件和连接件30之间的配合顺序以及连接件30的作用，使连接件30同时发挥螺钉的紧固作用和配合销的限位作用，通过结构形式的变化能够保证即使连接件30发送松动也不会导致第二被连接件20从第一被连接件10上脱落，同时连接件30通过螺纹配合与第二被连接件20相抵紧的方式使外螺纹所受的力由传统的拉力改变为压力，并且增大了摩擦力，显著提升了防松效果，该连接结构零部件少，连接可靠，松动风险小，安全性和可靠性高，能够实现长期振动、环境温度多变、结构震颤工况下的安全可靠连接。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中螺纹连接结构不可靠、防松效果差、零部件较多、松动风险大的技术问题。
32.作为本发明的一个具体实施例，第一被连接件10的结构如图2和图3所示，支耳11突出设置在第一被连接件10的两侧，通过此种配置方式，便于连接件30的装配，作为本发明的另一个具体实施例，支耳11以开口槽的方式内嵌在第一被连接10的两侧，通过此种配置方式节省安装空间，同时改善支耳11的受力不均，减少应力集中，避免支耳11在第二被连接件20的拉力作用下弯曲变形。为了尽可能减少连接部件，提高结构整体的可靠性，作为一个
实施例，支耳11和第一被连接件10为一体结构，倒钩状部件22和第二被连接件20为一体结构。此外，倒钩状部件22的刚度和强度应经过校核，避免其承受负载时出现塑性变形或断裂。本发明提出的连接结构适用于多种使用场景，例如在高铁上，第一被连接件10可以是支架一类的部件，第二被连接件20为外挂设备。
33.进一步地，倒钩状部件22的形状根据实际需要进行设计，例如弧面状、多平面状、弧面与平面拼接状，作为本发明的一个具体实施例，如图1所示，倒钩状部件22包括第一面板221和与之连接的第二面板222，第二面板222与第二被连接件本体21连接，第一面板221与第二被连接件本体21的表面平行且两者之间具有间距，即图1中所示的间距l。第一面板221和第二面板222均为平面，过孔22a设置在第一面板221上，连接件30的长度大于第一面板221与第二被连接件本体21的表面之间的间距l，为了减少连接部件，提高结构整体的可靠性，第一面板221和第二面板222为一体结构。
34.此外，支耳11位于间距内且与第一面板221平行。通过此种配置方式，第一面板221、支耳11和第二被连接件本体21的表面三者之间相互平行，通过此种配置方式，能够确保连接件30的第一端31与第二被连接件本体21的表面相抵紧后，第一面板221的下表面和支耳11的上表面紧密贴合形成防松摩擦面，连接件30的第一端31的端面和第二被连接件本体21的表面紧密贴合形成防松摩擦面，且提供给连接件30的外螺纹的压力方向一致，均竖直向上，防松效果显著。
35.为了避免应力集中且降低加工制造难度，如图1所示的一个具体实施例，第一面板221与第二面板222相互垂直。
36.进一步地，结构还包括螺母，螺母套设在连接件30的第二端32上，螺母用于与连接件30上的外螺纹配合以压紧第一面板221。为了使螺母能够与连接件30进行螺纹连接，连接件30的有效外螺纹长度必须大于第一面板221与第二被连接件本体21的表面之间的间距。通过此种配置方式，螺母的下表面与第一面板221的上表面之间紧密贴合形成又一防松摩擦面，进一步提升防松效果。装配时，先预先将螺母从连接件30的第一端31旋拧到第二端32，再将连接件30的第二端32依次穿过过孔22a和螺纹孔11a与第二被连接件本体21相抵紧，当第一面板221的下表面与支耳11的上表面之间、连接件30的第一端31的端面和第二被连接件本体21的表面之间都紧密配合以后，表明连接件30已真正旋紧，此时再旋拧预先套设在连接件30第二端32上的螺母使其下表面与第一面板221的上表面紧密贴合。这样本发明的连接结构较现有的螺纹连接结构具有更多的摩擦配合表面，大幅提高了螺纹配合的防松等级。
37.此外，通过合理设计过孔22a的几何参数，能够确保即使外螺纹和螺纹孔11a之间的配合松脱，也不足以造成连接件30从连接结构上脱落。过孔22a的直径根据实际需要进行确定，例如为了方便装配和拆卸，过孔22a的直径大于或者等于连接件30的直径，同时为了避免连接件30从过孔22a中脱出，在满足孔距加工误差的情况下直径应尽可能小，理想状态下，过孔22a的直径等于连接件30的直径最好，但考虑到实际装配的难度，时过孔22a的直径略大于连接件30的直径最好。对于不需要拆卸的被连接件，过孔22a的直径可以小于连接件30的直径，从而使连接件30和过孔22a实现过盈连接，但此种连接方式容易产生应力集中，连接结构整体使用寿命会大幅缩短，在实际应用过程中，应根综合评估后选择相应的连接方式。此外，在设计边界允许的情况下，过孔22a的轴向尺寸越大，即过孔22a越深，连接件30
从连接结构上脱落的风险越低，本发明提出的连接结构的安全性越高。通过合理设计，能够实现即使连接件30的螺纹连接松脱，也能够保证在一定外力干扰作用下，连接件30不会从连接结构上脱落。
38.本发明中，支耳11的厚度小于或者等于间距，厚度与间距的差距越小，振动时两个被连接件之间发生上下相对运动的风险就越小，理想状态下，支耳11的厚度等于间距时，支耳11正好卡在第一面板221和第二被连接件本体21的表面之间的区域内，能够通过面与面之间的相互作用削弱甚至抵消上下振动的外力，对螺纹连接形成保护，提高本发明连接结构整体的可靠性。但是出于装配考虑，实际使用时支耳11的厚度略小于间距，使支耳11和第一面板221以及第二被连接件本体21的表面之间留有间隙较为合适，这样既能够减小装配难度，又能够满足可靠性的要求。
39.优选地，如图1所示，第一被连接件10上左右对称设置两个支耳11，每个支耳11上设置一个螺纹孔11a，相应地，第二被连接件20上左右对称设置两个倒钩状部件22，且第一面板221与第二面板222相互垂直，每个倒钩状部件22上设置一个过孔22a，两个支耳11的厚度相等且略小于倒钩状部件22的第一面板221与第二被连接件本体21的表面之间的间距，将两个倒钩状部件22一一对应套入两个支耳11后，左侧支耳的左端面与左侧的第二面板相接触，右侧支耳的右端面与右侧的第二面板相接触。通过此种配置方式，第二被连接件20通过两个倒钩状部件22近似卡接在两个支耳11上，上下和左右的运动被限制，仅剩下前后方向上的自由度，即支耳11和第一面板221之间仅剩下沿两者的接触面平移的自由度，而这一自由度又通过连接件30进行了限制，只要连接件30没有从螺纹孔11a中完全脱出，连接件30就能够像插销一样，防止两个被连接件之间相互脱开，从而确保连接的安全可靠。此外，为了便于装配，左侧支耳的左端面与左侧的第二面板之间预留装配间隙，右侧支耳的右端面与右侧的第二面板之间预留装配间隙。
40.此外，为了提高加工和装配的工艺性，如图3中支耳11下方的双线所示，支耳11的端面上具有倒角。倒角所在的位置明确指示出了第二被连接件20的安装方向，即第二被连接件20从支耳11具有倒角的一侧向另一侧移动完成套入，如不需规定安装方向，则可在支耳11的两侧端面上全部制出倒角。通过此种配置方式，当支耳11的厚度与第一面板221与第二被连接件本体21的表面之间的间距相等或者差距很小时，不用精确对准即可顺利将倒钩状部件22装配到支耳11上，能够大幅降低装配难度。
41.同时，为了提高整体结构强度，减小应力集中，支耳11的端面上具有圆角。如图1所示，支耳11与第二面板222之间的竖向间隙兼顾有为圆角的倒圆半径提供所需空间的作用。
42.本发明中，连接件30的类型根据实际需要从各种规格或标准的螺纹连接件中进行选择，例如螺钉、螺栓等。由于现有的螺纹连接中螺钉的头部即螺帽属于承力部件，如果头部断裂失效，会对螺纹连接造成严重的不利影响，而本发明提供的连接结构中，连接件的头部仅用于旋紧螺钉使用，而不是承力部件，因此选用没有头部但能够旋紧的螺纹连接件也能够实现本发明的目的。
43.此外，如果工作场所具有强烈的振动、冲击、急剧的温度或气压变化，则需要对支耳11进行疲劳强度校核。由于第一被连接件10除支耳11的部分根据设备应用场合的情况进行设计，因此图1和图2中简化了支耳11以外的结构特征。
44.综上，本发明增加了螺纹连接时起到螺纹防松作用的摩擦接触面的面积，使螺纹
连接的防松性能得以提高，同时，连接件不再承担承力作用，而仅承担锁紧功能，只要不是所有的连接件同时失效，就不会造成连接失效。
45.根据本发明的另一方面，提供了一种列车，列车包括本发明前述提出的安全螺纹连接结构。
46.应用此种配置方式，提供了一种列车，该列车包括如上所述的安全螺纹连接结构，由于本发明的安全螺纹连接结构能够通过改变螺纹连接关系来实现长期振动、环境温度多变、结构震颤工况下的安全可靠连接。因此，通过将安全螺纹连接结构应用到列车中，能够极大地提高列车的安全性，同时减少维修成本。
47.综上所述，本发明提供了一种安全螺纹连接结构及列车，该连接结构通过改变第一被连接件和第二被连接件上连接部位的结构，利用支耳和倒钩状部件改变了两个被连接件和连接件之间的配合顺序以及连接件的作用，使连接件同时发挥螺钉的紧固作用和配合销的限位作用，通过结构形式的变化能够保证即使连接件发送松动也不会导致第二被连接件从第一被连接件上脱落，同时连接件通过螺纹配合与第二被连接件相抵紧的方式使外螺纹所受的力由传统的拉力改变为压力，并且增大了摩擦力，显著提升了防松效果，该连接结构零部件少，连接可靠，松动风险小，安全性和可靠性高，能够实现长期振动、环境温度多变、结构震颤工况下的安全可靠连接。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中螺纹连接结构不可靠、防松效果差、零部件较多、松动风险大的技术问题。
48.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
49.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。