一种自锁式双螺母防松螺栓结构的制作方法

1.本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种自锁式双螺母防松螺栓结构。


背景技术：

2.风力发电技术近年来发展迅速，为了获得稳定的发电量，风电机组结构的单机容量、轮毂高度和风轮直径都在逐步提升，使得风电机组结构所承受的疲劳荷载日益增大。疲劳荷载太大容易导致风电机组结构连接所用螺栓出现松动，将直接影响连接节点的抗弯刚度和抗侧移刚度，进而影响结构整体的安全性。目前已有推出简单的双螺母结构防松技术，但实际应用时仍会有松动现象发生，没有从根本上解决螺栓松动问题。且其中部分螺栓结构较为复杂，制造安装麻烦，维护成本高，人力物力消耗大，不适宜应用于连接节点较多、螺栓数量需求较大的风电机组结构中。因此，有必要研发出一种具备优良防松动能力，且免维护，成本低的防松螺栓。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种自锁式双螺母防松螺栓结构，可有效防止结构连接处的螺栓松动现象。
4.本发明目的通过下述技术方案来实现：
5.一种自锁式双螺母防松螺栓结构，包括：正向螺纹段、反向螺纹段、无螺纹过渡段、正向螺帽、反向螺帽、凹形垫块；所述正向螺纹段带有螺栓头，位于所述结构头部，所述反向螺纹段位于所述结构尾部，所述无螺纹过渡段位于正向螺纹段与反向螺纹段之间；所述正向螺帽与反向螺帽分别设置于正向螺纹段与反向螺纹段之上，所述凹形垫块设置于无螺纹过渡段上。
6.根据一个优选的实施方式，所述反向螺纹段直径小于所述正向螺纹段，且其螺纹旋转方向与正向螺纹段相反。
7.根据一个优选的实施方式，所述无螺纹过渡段呈直径渐变的圆台形，其靠近正向螺纹段的一端的直径与不含螺纹厚度的正向螺纹段直径相同，其靠近反向螺纹段的一端的直径与含螺纹厚度的反向螺纹段直径相同。
8.根据一个优选的实施方式，所述无螺纹过渡段上含至少一个所述凹形垫块，各凹形垫块厚度总和应不小于无螺纹过渡段长度。
9.根据一个优选的实施方式，所述凹形垫块含螺帽挤压面与垫块挤压面；所述螺帽挤压面设置于与螺帽接触的面上，设置为平面形状；所述垫块挤压面设置于与另一垫块接触的面上，设置为中间呈锥形凹陷，边缘为平面的形式。
10.根据一个优选的实施方式，所述正向螺帽孔洞内径大于所述凹形垫块孔洞内径，所述凹形垫块孔洞内径大于所述反向螺帽孔洞内径；且所述正向螺帽与凹形垫块之间、反向螺帽与凹形垫块之间紧密贴合。
11.前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本
发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
12.本发明的有益效果：
13.(1)本发明能有效防止螺栓的松动。当螺栓出现松动趋势时，正向螺帽会由于法兰的振动产生向外的反向转动趋势，从而挤压凹形垫块使之变形，并通过凹形垫块的回弹力和摩擦力带动反向螺帽进行反向转动。而对于反向螺帽而言，反向转动会使其本身有拧紧的趋势，并通过凹形垫块再次传递给正向螺帽，从而达到了自锁的目的，有效限制了螺栓的进一步松动。
14.(2)本发明制作方便，现场安装简单，适合风电机组结构的大规模应用。不同于以往常用于机械结构中的防松螺栓技术的精细结构，本发明结构大为简化，所有构件都没有涉及复杂的加工工艺及安装工艺，便于批量生产、制造及安装，从而有效地降低了生产成本与安装时间，且本结构安装后免维护，具有良好的经济效益。
附图说明
15.图1是本发明组装后的立体结构示意图；
16.图2是本发明拆开后的立体结构示意图；
17.图3是本发明安装于风电结构后的立面结构示意图；
18.图4是本发明中凹形垫块的立体构造示意图；
19.图5是本发明中凹形垫块的a-a剖视示意图；
20.其中，1-正向螺纹段，11-螺栓头，2-反向螺纹段，3-无螺纹过渡段，4-正向螺帽，5-反向螺帽，6-凹形垫块，61-螺帽挤压面，62-垫块挤压面，7-法兰盘。
具体实施方式
21.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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.在本发明的描述中，需要说明的是，各构件的方位及位置关系为该发明使用时通常使用的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位结构和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
26.实施例1：
27.参考图1至图3所示，本发明公开了一种自锁式双螺母防松螺栓结构。
28.本发明结构包括：正向螺纹段1、反向螺纹段2、无螺纹过渡段3、正向螺帽4、反向螺帽5、凹形垫块6；正向螺纹段1、反向螺纹段2与无螺纹过渡段3共同构成螺杆。所述正向螺纹段1带有螺栓头11，位于本发明结构头部，所述反向螺纹段2位于本发明结构尾部，所述无螺纹过渡段3位于正向螺纹段1与反向螺纹段2之间；所述正向螺帽4与反向螺帽5分别设置于正向螺纹段1与反向螺纹段2之上，所述凹形垫块6设置于无螺纹过渡段3上。
29.在本实施例中，反向螺纹段2直径小于所述正向螺纹段1以方便正向螺帽4可穿过反向螺纹段2，且其螺纹旋转方向与正向螺纹段1相反。具体设计时，根据连接节点所需紧固力确定正向螺纹段的直径，根据螺栓松动后可能出现的反向回弹力矩确定反向螺纹段2的直径。
30.在本实施例中，所述无螺纹过渡段3位于正向螺纹段1与反向螺纹段2之间。无螺纹过渡段3呈直径渐变的圆台形，其靠近正向螺纹段1的一端的直径与不含螺纹厚度的正向螺纹段1直径相同，靠近反向螺纹段2的一端直径与含螺纹厚度的反向螺纹段2直径相同，以防止所述凹形垫块6进入正向螺纹段1以及防止所述反向螺帽5进入无螺纹过渡段3。
31.在本实施例中，所述无螺纹过渡段3上放置了两个所述凹形垫块6，各凹形垫块6厚度总和应不小于无螺纹过渡段3长度。所述凹形垫块6含螺帽挤压面61与垫块挤压面62；所述螺帽挤压面61设置于与螺帽接触的面上，设置为平面形状；所述垫块挤压面62设置于与另一垫块接触的面上，设置为中间呈锥形凹陷，边缘为平面的形式。从而实现正向螺帽4反向转动后的摩擦挤压效应并通过回弹力将其传递给反向螺帽5。具体设计时，根据所需挤压回弹力及摩擦力设置凹形垫块6材料及厚度，材料以使用高摩擦性材料为宜，无螺纹过渡段3的长度根据凹形垫块6的所需厚度进行相应变更。
32.为实现上述构造及机理，螺帽与垫块设置规则必须满足：正向螺帽4孔洞内径大于凹形垫块6孔洞内径且凹形垫块6孔洞内径大于反向螺帽5孔洞内径；且所述正向螺帽与凹形垫块之间、反向螺帽与凹形垫块之间的接触面需紧密贴合。
33.本发明结构能有效防止风电机组结构中由于疲劳荷载造成的螺栓松动。
34.具体的，图3中展示本发明的传力机理。当本发明被安装于风电机组结构中后，疲劳荷载会导致法兰盘7进行振动，并带动正向螺帽4进行反向转动，从而有了向外松动的趋势。本发明结构中的正向螺帽4反向转动至正向螺纹段1与无螺纹过渡段3的交接处时，会与凹形垫块6发生弹性挤压，凹形垫块6中的垫块挤压面61由于存在部分凹陷会在挤压后产生变形，进而产生抵抗此变形的回弹力，回弹力将挤压作用及反向转动趋势传递给反向螺帽5，使得反向螺帽5也进行反向转动。对于反向螺帽5而言，反向转动会使其本身有向内拧紧的趋势，从而向内挤压凹形垫块6并传递给正向螺帽4，限制了正向螺帽4的进一步松动，达到了自锁的目的。并且凹形垫块6产生的回弹力增大了螺帽与垫块之间的摩擦力，从而限制了构件之间的相对转动，有效减少了螺栓预紧力的损失。
35.此外，不同于以往常用于机械结构中的防松螺栓技术的精细结构，本发明结构大
为简化，所有的构件都没有涉及较为复杂的加工工艺及施工工艺。具体实施时，将螺栓穿过法兰盘7后，再依次组装正向螺帽4、凹形垫块6及反向螺帽5，并将螺帽拧紧，安装及其简便，便于批量生产、制造及安装，从而有效地降低了生产成本与安装时间，且本结构安装后免维护，具有良好的经济效益，有利于推广。
36.需要说明的是，本实施例中将本发明应用于风电结构的法兰盘7之中，但不代表本发明仅可用于法兰盘7的连接中，也不代表本发明仅可用于风电结构，任何需用螺栓连接的情况皆可使用本发明结构。
37.前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。