Узел резьбового соединения графитированных электродов

Узел резьбового соединения графитированных электродов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение прочности соединения путем распределения зазоров и натягов в резьбе. Резьбовой ниппель ввинчивается в гнездо одного из электродов и на него навинчивается второй электрод, при этом параметры элементов резьбового соединения связаны определенной зависимостью, обеспечивающей компенсацию величины зазора между диаметрами электрода и ниппеля у дна ниппельного гнезда. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 В 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;V

,Ю (Я

О

V ()> (21) 4363968/07 (22) 18.01.88 (46) 07.04.92. Бюл, hL 13 (72) В.П.Качаев, В.Е.Натансон, В.Ç.Ициксон, Н.А.Капитанов и А,И,Орехов (53) 621.365.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 828941, кл. Н 05 В 7/14, 1979.

Патент Японии

М 6473/84, кл. Н 05 В 7/14, 1984. (54) УЗЕЛ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

ГРАФИТИ РОВАН Н ЫХ ЭЛ ЕКТРОДОВ

Изобретение относится к электротермии, в частности к области производства графитированных электродов для дуговых электрометаллургических печей, а также мо. жет быть использовано в машиностроении, п ри соединении деталей посредством конической резьбы.

Целью изобретения является повышение прочности соединения графитированных электродов путем распределения зазоров и натягов в резьбе при сборке и после нагрева соединения.

На фиг.1 показано резьбовое соединение графитированных электродов, общий вид, в разрезе; на фиг.2 — разрез по гнезду электрода; на фиг.3 — выноска на фиг.2; на фиг.4 — геометрические параметры резьбы.

Предлагаемое соединение включает соединяемые электроды 1 и 2 и биконический резьбовой ниппель 3. Диаметр резьбы в гнездах, измеренный в плоскости торцов, больше диаметра резьбы ниппеля в основной плоскости на величину hd. Шаг резьбы в гнездах больше шага резьбы на ниппеле

„„5U„„1725407 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение прочности соединения путем распределения зазоров и натягов в резьбе. Резьбовой ниппель ввинчивается в гнездо одного из электродов и на него навинчивается второй электрод, при этом параметры элементов резьбового соединения связаны определенной зависимостью, обеспечивающей компенсацию величины зазора между диаметрами электрода и ниппеля у дна ниппельного гнезда. 4 ил. на величину ht. Угол конусностиа резьбы в гнездах больше угла конусности резьбы на ниппеле на величину (разность углов конусности резьбы электрода и ниппеля) Ь а, а половина угла профиля при нагруженной стороне витка в гнездах больше, чем у ниппеля на величину Ьу . Для обеспечения компенсации гарантированного зазора в резьбе соединения в основной плоскости (Л d) величины h, d, h, t,Ла и Лу связаны зависимостью

Лб = ht и ctgy+ Ltgha +2h(1—

tg

-тд y+ y) где и — число витков резьбы;

h — высота профиля резьбы;

L — длина свинчивания.

При этом зазор между рабочими сторонами витков изменяется от торца к дну гнезда от величины Л б tg y COs а до О.

Сущность приведенной зависимости становится ясной из построения показанного на фиг.3 и 4. Входящие в нее члены характеризуют влияние каждого из параметров

1725407

55 резьбы на величины зазоров между нагруженными сторонами витков.

Для характерных сочетаний коэффициентов термических расширений материалов электрода и ниппеля с эксплуатационными температурами наиболее работоспособное состояние обеспечивается, если при сборке соединения в нем был обеспечен диаметральный зазор величиной Ьб = 0,2 мм. Для компенсации этого зазора на длине резьбы значения других параметров резьбы должны соответствовать:

Ьс=0,002 мм;Ла=2 мин; Лу =10 мин, где Ж вЂ” разность шагов резьбы электрода и ниппеля.

Для принятой в международной практике резьбы электродов с шагом -6,35 мм, углом уклона(конусности) a= 9 27 45 и половиной угла. профиля y= 30, значение в правой части предлагаемой зависимости параметров составляет 0,114; а в левой части — 0,110, т.е. практически совпадают.

Исходя из технологических соображений, целесообразно выдерживать заданное соотношение, выполняя параметры резьбы в пределах: hd= 0,1-0,; Лс = 0,0020,010 мм; Ла--2 — 6 мин; hy=5 — 15 мин, где

hd — разность диаметров резьбы электрода и ниппеля.

Соединение работает следующим образом.

Резьбовый ниппель 3 ввинчивается в гнездо одного из электродов 1 и на него на в инч ивается второй электрод 2. П ри этом для соединений, изготовленных по предлагаемому решению, в основной плоскости соединения гарантируется наличие диаметрального зазора hd. Чтобы этот зазор не был выбран при свинчивании электродов, параметры резьбы (шаг t, угол конусности а и половина угла профиля y) подобраны в соответствии с приведенной выше зависимостью, т.е, так, что их сочетание компенсирует величину зазора hd к последнему витку резьбы (у дна гнезда).

Таким образом, в холодном состоянии соединения в его витках обеспечиваются зазоры по рабочим сторонам, уменьшающиеся от торцов к дну гнезда от величины

Лб 1Я COSQ до О. В том же направлении уменьшается диаметр резьбы соединения, а, следовательно, и величины поперечных термических деформаций, особенно характерных для применения при изготовлении электродов.

Биконический ниппель, имеющий более высокую температуру и больший коэффициент термического расширения, расширяется при нагреве и выбирает обеспеченные

45 при сборке зазоры, сохраняя заданный характер их распределения.

Предложенные численные значения параметров резьбы обеспечивают при этом создание в каждом витке после нагрева натягов по нагруженным сторонам витков и зазоров по свободным сторонам. В таком состоянии соединение наиболее работоспособно.

Базой для создания предлагаемого технического решения послужили исследования резьбового ниппельного соединения графитированных электродов расчетными методами и физическим моделированием.

Задача определения закономерностей совместного влияния на состояние соединения четырех параметров резьбы, четырех коэффициентов термического расширения и неоднородного температурного поля является сложной и трудоемкой. Результатом ее решения явилось создание математической модели резьбового соединения электродов, Разработанные по этой модели алгоритм и программа расчетов позволили получить регрессионное уравнение требуемой зависимости с геометрическими характеристиками резьбы в качестве факторов.

Предлагаемая в формуле данного изобретения зависимость является формой этого регрессионного уравнения в численных величинах. Конкретные значения геометрических характеристик резьбы, удовлетворяющие на только требованию собираемости в холодном состоянии, но и заданному распределению зазоров после нагрева, рассчитаны по математической модели с применением вычислительной техники, Расчетные данные подтвердились при физическом моделировании работы ниппельного соединения.

Использование предлагаемого решения позволяет обеспечить рациональные условия работы резьбового соединения графитированных электродов, снизить число их обрывов и уменьшить их расход на тонну выплавленной стали.

Формула изобретения

Узел резьбового соединения графитированных электродов, содержащий два электрода с коническими резьбовыми гнездами на торцах и биконический резьбовой соединительный ниппель,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности соединения путем распределения зазоров и натягов в резьбе, диаметр, шаг, конусность и угол профиля резьбы электрода и ниппеля связаны следующим соотношением:

1725407

UP. 2

h d = n Лт ° ctg y+ Ltgha +2h(1 9 5+ УЗ где — половина угла профиля резьбы при стороне витка, обращенной к торцу электро- 5 да, град; а — угол конусности резьбы, град;

n — число витков резьбы;

t — шаг резьбы, мм;

h — высота профиля резьбы, мм; 10

| — длина свинчивания, мм;

Лу — разность половин угла профиля резьбы электрода и ниппеля, град;

Ла- разность углов конусности резьбы электрода и ниппеля, град;

Лт — разность шагов резьбы электрода и ниппеля, мм;

Ь d — разность диаметров резьбы. электрода и ниппеля, мм.

1725407

Составитель Е.Пономарев

Редактор Т.Никольская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 1186 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101