Узел соединения двух деталей

Полезная модель относится к узлам соединения деталей торцовыми поверхностями, в частности, к соединению графитированных электродов в электрометаллургии, буровых штанг в горном деле.

Технический результат - расширение технологических возможностей соединения путем обеспечения монолитности двух сопрягаемых полых деталей и их быстрой разборки, например электродов, металлических труб, буровых штанг и др.

Узел соединения двух деталей, на сопрягаемых поверхностях которых расположены наклонные шипы и ответные пазы и соосные отверстия разной глубины для размещения в них минимум одного стержня, отличающегося тем, что с тыльного торца стержня расположен его фиксатор, например пружина, фиксатор выполнен в виде таблетки из коксующегося материала, отверстия выполнены сквозными, стержень содержит продольное щелевидное отверстие с зубьями, расположенными по одной стороне отверстия, а в теле детали выполнено отверстие для фиксатора в виде шестеренчатого ключа, на поверхности отверстия детали, сопрягаемой с таблеткой, расположены боковые канавки, отверстие в детали выполнено ступенчатым, стержень выполнен полым или ступенчатым, фиксатор выполнен сборным.

Полезная модель относится к узлам соединения деталей торцовыми поверхностями, в частности, к соединению графитированных электродов в электрометаллургии, буровых штанг в горном деле.

Известен по SU 616671 от 25.07.1978 г. узел соединения двух токопроводящих деталей, например углеграфитированных электродов. Электроды содержат на торце одного ниппель, сопряженный с гнездом второго. На боковых поверхностях ниппеля и гнезда выполнены по винтовой линии чередующиеся выступы и пазы, например резьба, а также продольные пазы и шипы. В ниппеле и гнезде предусмотрены радиальные отверстия, в которые после сборки детали вводится цементирующийся (коксующиеся) материал, заполняющий пазы и зазоры между витками ниппеля и гнезда. Это обеспечивает жесткое, неразборное соединение электродов, непрерывно расходуемых при работе на дуговых печах.

Материал электрода - графит, имеет анизотропную структуру, более плотную по периферии; выполнение резьбовых поверхностей внутри тела электрода (в гнезде или монолитном ниппеле) снижает механическую прочность соединения.

Узел безниппельного соединения двух токопроводящих деталей, например графитированных электродов по SU 598273 от 15.03.1979 г. содержит соединительный элемент на сопрягаемых поверхностях, наклонные выступы и ответные впадины, симметричные относительно оси детали. Это обеспечивает повышение механической прочности стыка деталей, так как механическую нагрузку воспринимают периферийные участки кругового сечения электродов.

К недостаткам соединения относятся сложность его разборки, осуществляемая поворотом деталей на 180° в вертикальной плоскости, что для крупногабаритных деталей не всегда возможно.

Перечисленных недостатков лишен узел соединения двух деталей по а.с. SU 932957 от 05.10.1976 на электродах по сопрягаемым торцевым поверхностям выполнены шипы и ответные пазы с наклонными боковыми гранями, а вдоль их продольной оси - соосные отверстия с фиксирующим зубчатым стержнем для инструмента. В одном из электродов имеется отверстие для инструмента по перемещению стержня; на стержне выполнен продольный паз, а в одном из электродов - дополнительное радиальное отверстие. Узел также снабжен штифтом, заглубленным в паз стержня. Такая совокупность существенных признаков обеспечивает простую, гарантированную сборку и разборку узла и выбрана за прототип.

К его недостаткам можно отнести ограничение области применения соединения, в частности, невозможность его использования для трубных деталей.

Целью создания полезной модели является расширение технологических возможностей соединения путем обеспечения монолитности двух сопрягаемых полых деталей и их быстрой разборки, например электродов, металлических труб, буровых штанг и др.

Поставленная цель достигается тем, что соединение двух деталей на сопрягаемых поверхностях содержит наклонные шипы и ответные пазы и соосные отверстия разной глубины для размещения в них минимум одною стержня; с тыльного торца стержня расположен его фиксатор, например пружина или таблетка из коксующегося материала; на поверхности отверстия детали, сопрягаемой с таблеткой, расположены боковые канавки; отверстия в деталях могут быть выполнены сквозными, а стержень полым; упомянутые отверстия в деталях и стержень могут быть ступенчатыми; стержень может содержать продольное щелевидное отверстие с зубьями, расположенными по одной стороне отверстия.

Изложенная сущность поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг.1 вариант соединения с пружинным фиксатором.

фиг.2 соединение с таблеткой из коксующегося материала.

фиг.3 соединение трубчатых деталей.

фиг.4 отверстие детали с канавкой.

фиг.5 ступенчатый стержень.

фиг.6 стержень с щелевидным зубчатым отверстием.

фиг.7, 8 варианты выполнения ключей.

фиг.9 варианты сборки электродов.

фиг.10 варианты сборки штанг.

Соединяемые цилиндрические детали (фиг.1) - электроды 1 и 2 имеют на сопрягаемых торцах наклонные шипы 3 и ответные пазы 4, расположенные симметрично относительно оси электродов 1 и 2.

Стержень 5 расположен одновременно в отверстиях 6 и 7 электродов 1 и 2, глубина а отверстия 7 равна половине высоты с стержня 5; глубина b отверстия 6 больше высоты с стержня на величину, равную длине пружины 8 в сжатом состоянии, расположенной в электроде 2 и выполняющей функцию фиксатора стержня в его рабочем положении.

Фиксатором (рис.2) может быть таблетка 9 из коксующегося при высокой температуре материала; на поверхности отверстия 6 расположены канавки 10 для заполнения их мягким материалом таблетки (фиг.4.). В процессе нагрева таблетки она расплывается, заполняя канавки 10, затем, по мере повышения температуры, коксуется, стопоря стержень и обеспечивая неразборность соединения электродов.

Отверстия 11 и 12 электродов 1 и 2 (фиг.3) могут быть сквозными одного размера диаметра, либо ступенчатыми. Стержень 13 может быть полым, с отверстием 14.

Наружный диаметр D стержня 13 равен диаметру больших ступеней отверстий 11 и 12.

Глубина этих ступеней, высота стержня и длина пружины 8 назначаются из условий, изложенных по варианту фиг.1.

Стержни 5 или 13 могут быть ступенчатыми (фиг.5) с размерами, ответными отверстиям 11 и 12 по диаметрам и длинам сопрягаемых ступеней.

Возможно выполнение стержня 13 (фиг.6) с щелевидным отверстием 15 и зубьями 16, расположенными на одной из продольных сторон отверстия 15. Длина зубьев 16 равна толщине t полого стержня 11.

Ключ для перемещения такого стержня состоит (фиг.7) из круглого валика с зубьями 17 и ответными зубьям 16.

Диаметр D_ш валика 18 равен наружному диаметру зубьев 17. Ширина b_ш зубьев 17 соответствует толщине t стержня 13.

Длина ₁₈ ключа 18 обеспечивает его выступание в рабочем положении из детали 1 или 2. Отверстие 19 служит для размещения кольца при вращении ключа 18.

Ключ 20 (фиг.8) может выполнять функции фиксатора, его длина ₂₀ обеспечивает его постоянное заглубленное положение в детали 1 или 2, на торце предусмотрен квадратный хвостовик 21 для вращения.

Варианты использования соединения:

Пример 1. Сборка дуговых электропечей.

Электрод 1 в «свече» является верхним, он расположен над сводом печи. Наращиваемый электрод 2 расположен над электродом 1: в отверстии 6 расположен стержень 5 с таблеткой 9, не обладающей клеящими свойствами для удержания стержня 5. Удерживание стержня 5 в отверстии 7 осуществляется вручную или с использованием приспособлений. Шипы 3 электрода 1 совмещаются с пазами 4 электрода 2: последний перемещают в поперечном направлении относительно электрода 1. Стержень 5, находясь в отверстии 6 электрода 2, скользит по торцу электрода 1, при достижении соосности отверстий 6 и 7 стержень 5 опускается на глубину «а» в отверстие 6, располагаясь одновременно в электродах 1 и 2.

Электрод 1 имеет температуру выше температуры электрода 2, что способствует свободному взаимному перемещению электродов, их сборке. Находясь в собранном виде, торец электрода 2 постепенно нагревается, таблетка 9 расширяется в объеме, заполняя боковые канавки отверстия 7. При последующем коксовании таблетки 9 обеспечивается неразборность соединения электродов 1 и 2.

Возможно использование полого, трубчатого стержня 5, заполненного коксующимся материалом. Совместное расширение его и таблетки 9 может обеспечить полное заполнение отверстий 6 и 7 коксующимся материалом.

Пример 2. Сборка буровых штанг.

В этом случае детали 1 и 2 являются штангами. В отверстии штанги 2 расположен стержень 13 с щелевидным зубчатым отверстием 15 и шестеренчатым ключом. Наращивание, сборка штанги 2 со штангой 1 осуществляется их взаимным перемещением по пазам, ответным шипам до совмещения осей отверстий 11 и 12, ключом 17 стержень 13 принудительно опускается в штангу 1. Затем ключ 18 вынимается из штанги 2; к ее верхнему торцу присоединяется привод вращения. При использовании сборного ключа 20, он остается в сопряжении со стержнем 13 в штанге 2.

При бурении скважин такое соединение обеспечивает изменение направления вращения бура при одновременном знакопеременном по направлению осевом перемещении с частотой, обеспечивающей ударные нагрузки на горную породу и др.

1. Узел соединения двух деталей, на сопрягаемых поверхностях которых расположены наклонные шипы и ответные пазы и соосные отверстия разной глубины для размещения в них минимум одного стержня, отличающийся тем, что с тыльного торца стержня расположен его фиксатор, например пружина.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен в виде таблетки из коксующегося материала.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что отверстия выполнены сквозными.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, что стержень содержит продольное щелевидное отверстие с зубьями, расположенными по одной стороне отверстия, а в теле детали выполнено отверстие для фиксатора в виде шестеренчатого ключа.

5. Узел по п.1, отличающийся тем, что на поверхности отверстия детали, сопрягаемой с таблеткой, расположены боковые канавки.

6. Узел по 1, отличающийся тем, что отверстие в детали выполнено ступенчатым.

7. Узел по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен полым.

8. Узел по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен ступенчатым.

9. Узел по п.1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен сборным.