【正文】 缺點是:該振動規(guī)律的實現(xiàn)是用凸輪來實現(xiàn)的，但是凸輪的加工制造比較麻煩。過大加速度對鑄坯的表面質(zhì)量和振動系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)都是不利的，將對設(shè)備產(chǎn)生強大的沖擊，因而也不能采用高頻率振動方式。變化比較緩和，這將有利于提高結(jié)晶器振動的平穩(wěn)性。之所以選擇正弦規(guī)律的主要原因有兩個:一是正弦速度規(guī)律打破了前兩種速度振動規(guī)律結(jié)晶器和鑄坯之間有一定的速度關(guān)系的框架，重點發(fā)揮結(jié)晶器的脫模作用。因此速度與加速度的變化都很平穩(wěn)，這也使結(jié)晶器的振動很平穩(wěn)。它在方坯、板坯及薄板坯連鑄機上都有最廣泛的應(yīng)用。較長的正滑動時間可增加保護渣的消耗量，有利于提高結(jié)晶器的潤滑條件，減小拉坯阻力。振動的同時要求提供結(jié)晶器潤滑，兩者的共同作用是減小坯殼和結(jié)晶器壁間的摩擦力，以得到最好的表面質(zhì)量和防止粘結(jié)漏鋼的最佳安全性。對于增加保護渣消耗而言，正滑脫期間和負滑脫期間是振動周期內(nèi)的兩個必不可少的過程:正滑脫期間，結(jié)晶器相對坯殼向上運動，保護渣在結(jié)晶器鋼水彎月面處形成的渣圈上移，液渣由鋼液面向彎月面流動的通道被“打開”，促進了液渣彎月面附近流動和聚集，由于摩擦力作用液態(tài)渣的一部分被“拔出”。當液渣供應(yīng)成為限制性環(huán)節(jié)時，則正滑脫時間反映振動參數(shù)對 保護渣消耗的影響。 基于目前國內(nèi)鋼鐵廠家多數(shù)采用保護渣作為潤滑介質(zhì)，我們重點看一保護渣潤滑時候結(jié)晶器壁和坯殼之間的情況。用下式來表示其大小: 當結(jié)晶器壁和固態(tài)保護渣之間產(chǎn)生相對運動時，這種固體與固體接觸產(chǎn)生的摩擦力稱為“固體摩擦力”，用如下的式子來表示: 對于從彎月面到結(jié)晶器出口的各個位置，根據(jù)操作條件(鑄造速度、結(jié)晶器振動條件、保護渣物性)計算固體摩擦力和液體摩擦力的大小，據(jù)此來判斷是液體潤滑還是固體潤滑起支配作用。 液體摩擦力的最大值(曲線A和B)呈現(xiàn)十振動周期內(nèi)最大相對速度的時候，如圖22中的兩條曲線。由圖25可以看出液體潤滑在結(jié)晶器上部起支配作用，在結(jié)晶器下部固體摩擦力比最大的液體摩擦力要小，因此在該部位固體潤滑起支配作用。它與傳統(tǒng)的“模鑄開坯”工藝相比，具有明顯優(yōu)勢。為此，需要通過一個振動機構(gòu)使結(jié)晶器按一定的規(guī)律振動，既激振系統(tǒng)。已知條件：結(jié)晶器的斷面尺寸：701560 （毫米毫米） 拉坯速度：4~ 結(jié)晶器的振動波形：正弦波：3毫米 結(jié)晶器的重量：12噸 課題方案的選擇 振動機構(gòu)簡介結(jié)晶器的振動是由振動裝置來實現(xiàn)的，振動機構(gòu)是振動裝置的核心。這種振動機構(gòu)的振動軌跡在理論上是正確的。不過，由于連鑄技術(shù)的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了所謂的“超低矮型”連鑄機，該機型的基本圓弧半徑較小，采用多點矯直，如矯直點數(shù)為7~19。但由于導軌不易獲得充分潤滑，又不易保持清潔，所以磨損較嚴重，影響運動軌跡精度，因而逐漸被其他振動機構(gòu)所替代。振動框架的內(nèi)、外弧側(cè)面，裝有齒條，分別與節(jié)圓半徑相等的小齒輪相嚙合。圖31差動式振動機構(gòu) 在結(jié)晶器的振動框架1上，固定有導軌和齒條2，在距離為A的兩側(cè)裝有兩根長軸3，軸支撐在軸承12上，軸上裝有齒輪4和導輪5，以及不同節(jié)圓半徑的扇形齒輪6及7.，在振動框架1兩端還裝著導向塊8，在扇形齒輪6上裝有連桿9，和與傳動機構(gòu)相連的偏心輪10，振動框架1下面還支撐有彈簧11，目的是平衡一部分負荷并使振動框架1產(chǎn)生一個向上的恢復力，兩個軸3就產(chǎn)生反復的轉(zhuǎn)動，齒輪4廁通過齒條嚙合關(guān)系使振動框架1產(chǎn)生振動，但由于扇形齒輪6和7的節(jié)圓半徑不同，所以兩側(cè)齒輪4的角速度也不同，則振動框架將產(chǎn)生弧線振動。當使兩搖桿AD和BC平行且等長時，四連桿振動機構(gòu)可用于直弧形或立式連鑄機。圖32連桿振動機構(gòu) 由于四連桿振動機構(gòu)的搖桿長度較短，因此結(jié)晶器運動的軌跡精度受溫度、載荷及加工誤差的影響較小。（5） 四偏心振動機構(gòu)四偏心振動機構(gòu)是在連鑄機結(jié)晶器振動裝置中的應(yīng)用廣泛的一種振動機構(gòu)，具有一些獨特的優(yōu)點。 圖33四偏心振動機構(gòu) 振動機構(gòu)的選擇結(jié)晶器振動技術(shù)是連鑄的一個基本特征，基于不同的理論，結(jié)晶器振動技術(shù)也經(jīng)歷了復雜的過程，早期主要由凸輪實現(xiàn)的正弦振動，由于波形單一，在線不能調(diào)節(jié)，未能實現(xiàn)振動波形的優(yōu)化。 如何控制結(jié)晶器按給定波形規(guī)律進行振動是連鑄生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)迄今為至，工業(yè)中仍在廣泛使用直流電動機或交流變頻電動機通過偏心輪驅(qū)動雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)結(jié)晶器振動。所開發(fā)研制的結(jié)晶器電液伺服振動裝置結(jié)構(gòu)組成如圖35所示。圖 35晶器電液伺服振動裝置示意圖 圖 36 結(jié)晶器振動波型計算機控制系統(tǒng)方塊圖用閥控缸驅(qū)動雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)結(jié)晶器的往復振動，將液壓缸的位置通過位移傳感器反饋到綜合端與指令信號比較得到誤差信號，然后由計算機算得控制量并經(jīng)過D/A和電流負反饋放大器后驅(qū)動電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。振動伺服閥靈敏度高，液壓動力站提供動力如有波動，伺服閥的動作就會失真，造成振動時運動不平穩(wěn)和振動波形失真。經(jīng)過修正的振動曲線信號轉(zhuǎn)換成電信號來控制伺服閥。這種在線任意調(diào)整振動波形、振幅和頻率是通常機械振動所不能實現(xiàn)的。 負滑脫能幫助“脫模”，有利于拉裂坯殼的愈合。一分鐘內(nèi)振動的次數(shù)為頻率，單位次/min。結(jié)晶器振動裝置的加速度可由下式計算：== = m/由此可見結(jié)晶器振動的加速度是按余弦規(guī)律變化的當=0，t=0時，=,加速度具有最大值；=，t==，=；=, t=， =0；=, t=，=。由于結(jié)晶器為上下運動，而鑄流為連續(xù)向下運動，這樣在各個位置時的運動情況就有所不同，現(xiàn)分析如下：位置1：結(jié)晶器速度=0，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器在最高位置點；位置2：結(jié)晶器速度加速到4m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，二者等質(zhì)同向，相對速度為0，開始負滑脫；位置3：，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器速度超過拉坯速度，并達到最大值；位置4：結(jié)晶器速度達到最大后減速到4m/min，鑄流速度=拉坯速度=4m/min，結(jié)晶器速度減到等于位拉速，負滑脫結(jié)束。第五章 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計 液壓伺服系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計靜態(tài)計算如下：根據(jù)負載軌跡確定A、Q。 計算液壓缸的主要參數(shù)液壓動力機構(gòu)的最大功率點應(yīng)該與負載軌跡的最大功率點相重合,并認為它們在該點相切,則A和Q如下：A=3F2ps=103m2 選用雙桿伺服缸，為保證活塞桿的穩(wěn)定性，當活塞桿受壓時，一般取d/D=~，初選d/D=； d—活塞桿的直徑 D—活塞的直徑由此可得： AA1=D2d2D2==其中：A1—活塞的截面積 A—活塞與活塞桿的截面積的差值則 A1=102m2此時直徑為 D=124mm取標準直徑后D=125mm 則A1=102m2則 Q=3VA= 擬定液壓系統(tǒng)圖本液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)正弦振動形式，并使其動作可調(diào)，所以需要的基本回路有：方向控制回路、調(diào)速回路、調(diào)壓回路、卸荷回路。溢流閥：起安全閥作用，正常工作時不打開，系統(tǒng)過載是打開。冷卻器：冷卻油液。根據(jù)液壓泵的驅(qū)動功率選擇相應(yīng)的電動機Y315M14：額定功率 132kw 轉(zhuǎn)速 1490r/min冷卻和清洗回路用液壓泵選用葉片式定量泵，型號為:：PVV21X1055RA15DMB力士樂生產(chǎn)，額定流量285L/min。從《機械設(shè)計手冊》第四卷中選取單向閥的型號為CRG—06—35—50，其額定流量為125L/min,使用最高壓力25MPa,。d、截止閥的選擇：在本系統(tǒng)中，截止閥起到開關(guān)的作用從《機械設(shè)計手冊》第四卷中選取截止閥的型號為：YJGQ—J10N，公稱壓力35MPa。根據(jù)《機械設(shè)計手冊》第4卷在回油路上選用高壓管式紙質(zhì)過濾器，其型號為ZU－H6320S。這些熱量除了一部分散發(fā)到周圍空間，大部分使油液及元件的溫度升高。c、壓力繼電器的選擇： 型號：HED1KA20/ 額定工作壓力：35Mpa，切換頻率：300次/min液壓管的選擇a、管材的選擇： b、管內(nèi)徑的選擇：d=4qπV=q—通過油管的流量V—油管中的允許流量根據(jù)手冊取壓油管的流速:V=5m/s吸油管為V=,回油管流速V=壓油管: d1===16mm 取d1=20mm吸油管: d2===30mm 取d2=32mm回油管: d3===23mm 取d2=25mm油管的壁厚按以下公式計算:—油管材料的許用應(yīng)力為60， 壓油管 σ=Pd2[σ]=106161032157=壓油管的公稱通徑為20177?；赜凸埽? 回油管的公稱通徑為25177。 軸Ⅱ的校核軸承支反力 F1+F2=60000F1=F2 (2)由式(2)得 F1=30000F2=30000載荷FE=60000NB點由兩個軸承支撐著軸Ⅱ,該軸材料選用20CrMnTi,軸Ⅱ的結(jié)構(gòu)如下圖軸Ⅱ彎矩計算如下:截面1處的彎矩:M1=F143103=1290Nm截面2處的彎矩:M2=F1120103=3600Nm中間截面的彎矩:M=F128210312FE81103=6030Nm截面3處的彎矩:M3=F1205103=3600Nm截面4處的彎矩:M4=F160103=1290Nm彎矩圖如下: 按疲勞強度校核安全系數(shù)由彎矩圖可知中間截面處彎矩最大,截面1和截面4直徑突然變化,故是危險截面,需要校核。當量靜負荷P0P0=Fr=55000 N則C0≥255000=110000 N3560雙列向心球面滾子軸承C0=201000 N故能夠使用。分析結(jié)果符合設(shè)計要求。它作為動力源向振動液壓缸提供穩(wěn)定壓力和流量的油液。為此，要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類波動和沖擊，保證整個系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。經(jīng)過修正的振動曲線信號轉(zhuǎn)換成電信號來控制伺服閥。其振動控制原理如下圖所示。經(jīng)過了三個月的磨練，這一次大型的畢業(yè)設(shè)計已接近結(jié)束。在此次設(shè)計過程中我們不僅學會了如何去查找和利用各種資料，更是給我們提供了理論與實際相結(jié)合的機會。參考文獻[1] 駱涵秀, 李世倫, 朱捷等. 機電控制[M] . 杭州:浙江大學出版社, 1994.[2] 曹玉平，液壓傳動與控制，天津大學出版社，2003[3] 李憲奎, 喬長鎖, 許學山, 等. 連鑄結(jié)晶器正弦振動參數(shù)的研究. 鋼鐵,1992 [4] 李運華, 王占林, 陳棟梁, 等. 連鑄機結(jié)晶器電液伺服振動波形系統(tǒng)的開發(fā)研制. 機床與液壓,1998 [5] 李憲奎, 張德明, 曾憲武. 結(jié)晶器非正弦振動的研就鐵,1998 ,33(11) :26～29[6] 方一鳴, 王洪瑞, 趙現(xiàn)朝, 等. 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