Узел резьбового соединения графитированных электродов

(51)5 Н 05 В ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И 1.19 Ьа + 2 п (1 -ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 828941, кл, Н 05 В 7/14, 1979.Патент ЯпонииМ 6473/84, кл. Н 05 В 7/14, 1984.(54) УЗЕЛ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНГРАФИТИРО ВАНН ЫХ ЭЛ ЕКТРОДОВ Изобретение относится к электротермии, в частности к области производства графитированных электродов для дуговых электрометаллургических печей, а также мб. 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 Ьб. Шаг резьбы в гнездах больше шага резьбы на ниппепе(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 й. Угол конусностиа резьбы в гнездах больше угла конусности резьбы на ниппеле на величину(разность углов конус- ности резьбы электрода и ниппеля) Ьа, 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 ( Ь б) величины Ь б, Ьт,Ьа и Ьу связаны зависимостьюЛб = Л 1 ис 1 ду+19-19 У+ У)где и - число витков резьбы;и - высота профиля резьбы;- длина свинчивания.При этом зазор между рабочими сторонами витков изменяется от торца к дну гнезда от величины Ьд 19 у СОЯ а до О.Сущность приведенной зависимости становится ясной из построения показанного на фиг.3 и 4. Входящие в нее члены характеризуют влияние каждого из параметров50 55 резьбы на величины зазоров между нагруженными сторонами витков.Для характерных сочетаний коэффициентов термических расширений материаловэлектрода и ниппеля с эксплуатационнымитемпературами наиболее работоспособноесостояние обеспечивается, если при сборкесоединения в нем был обеспечен диаметральный зазор величиной Ьб = 0,2 мм, Длякомпенсации этого зазора на длине резьбызначения других параметров резьбы должны соответствовать:Ьс=0,002 мм;Ла=2 мин; Ьу =10 мин,где Ж - разность шагов резьбы электрода иниппеля,Для принятой в международной практике резьбы электродов с шагом 6,35 мм,углом уклона(конусности) с 9 27 45 и половиной угла профиля у= 30, значение вправой части предлагаемой зависимостипараметров составляет 0,114; а в левой части - 0,110, т.е. практически совпадают,Исходя из технологических соображений, целесообразно выдерживать заданноесоотношение, выполняя параметры резьбыв пределах: Ьб= 0,1-0,3 мм; Ьс = 0,0020,010 мм; Ь 2 - 6 мин; Ь)=5 - 15 мин, гдеЬд - разность диаметров резьбы электродаи ниппеля.Соединение работает следующим образом.Резьбовый ниппель 3 ввинчивается вгнездо одного из электродов 1 и на негонавинчивается второй электрод 2, При этомдля соединений, изготовленных по предлагаемому решению, в основной плоскостисоединения гарантируется наличие диаметрального зазора Ьо. Чтобы этот зазор небыл выбран при свинчивании электродов,параметры резьбы (шаг т, угол конусностиа и половина угла профиля у) подобраны всоответствии с приведенной выше зависимостью, т,е, так, что их сочетание компенсирует величину зазора Ьд к последнемувитку резьбы (у дна гнезда).Таким образом, в холодном состояниисоединения в его витках обеспечиваютсязазоры по рабочим сторонам, уменьшающиеся от торцов к дну гнезда от величиныЛб 1 Я Сна до О, В том же направлении уменьшается диаметр резьбы соединения, а, следовательно, и величиныпоперечных термических деформаций, особенно характерных для применения при изготовлении электродов.Биконический ниппель, имеющий болеевысокую температуру и больший коэффициент термического расширения, расширяется при нагреве и выбирает обеспеченные 5 10 15 20 25 30 35 40 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 4 Ьб= и Ьтсну+ 1 тдЛа +26(197+ БУ 3где у - половина угла профиля резьбы пристороне витка, обращенной к торцу электрода, град;а - угол конусности резьбы, град;и - число витков резьбы;с - шаг резьбы, мм;Ь - высота профиля резьбы, мм; 10. - длина свинчивания, мм;Лу - разность половин угла профиля резьбы электрода и ниппеля, град;Ьа- разность углов конусности резьбы электрода и ниппеля, град;Ьт - разность шагов резьбы электрода и ниппеля, мм;Ь б - разность диаметров резьбы. электрода и ниппеля, мм.1725407 Составитель Е.ПономаревРедактор Т.Никольская Техред М.Моргентал ктор О.Кравцо Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 1186 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5