【正文】 的弧線定中是利用兩條板式彈簧來實現(xiàn)的。其特點(diǎn)是只有結(jié)晶器銅管 、導(dǎo)流水套和結(jié)晶器上的法蘭參與振動，而其他零部件如外水套、冷卻水、閃爍計數(shù)器、結(jié)晶器電磁攪拌器及足輥等不參與振動。這樣就將振源機(jī)構(gòu)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為 平行四邊形機(jī)構(gòu)的高頻小振幅震動。三者性能比較如表 21 表 21 振動機(jī)構(gòu)性能比較 型式 短臂四連桿 擺桿式 四偏心式 構(gòu)造 簡單 較大 零件多 運(yùn)動精 度 良好 近似直線 良好 振動頻率 中該結(jié)構(gòu)考慮了運(yùn)動部件的平衡，使偏心輪上的連桿受力方向不變，保證運(yùn)動平衡。其主要特點(diǎn)：結(jié)晶器在整個振動過程中速度一直是變化的，即鑄坯與結(jié)晶器間時刻存在相對運(yùn)動。短負(fù)滑動時間，同時還能減小振痕深度，改善鑄坯表面質(zhì)量。臺架用來支撐結(jié)晶器，它為焊接結(jié)構(gòu)。安全載荷可以調(diào)節(jié)碟形彈簧的變形量來調(diào)整。負(fù)滑脫量 ? 的定義為： m a x 100%vvv? ???拉拉 式中 ? 負(fù)滑脫量， %； maxv 結(jié)晶器振動時的最大速度， m/min。由于結(jié)晶器為上下運(yùn)動，而鑄流為連續(xù)向下運(yùn)動，這樣在各個位置時的運(yùn)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 =，結(jié)晶器在最高位置點(diǎn)； 位置 2：結(jié)晶器速度加速到 ，鑄流速度 =拉坯速度 =，二者等質(zhì)同向，相對速度為 0，開始負(fù)滑脫； 位置 3：結(jié)晶器向下加速到最大速度 ，鑄流速度 =拉坯速度=，結(jié)晶器速度超過拉坯速度，并達(dá)到最 大值； 位置 4：結(jié)晶器速度達(dá)到最大后減速到 ，鑄流速度 =拉坯速度=，結(jié)晶器速度減到等于位拉速，負(fù)滑脫結(jié)束。進(jìn)行比較選擇直流電動機(jī)。 1242, 85dd?? （ 1）校核機(jī)械功率 按減速器的機(jī)械強(qiáng)度功率表選取。39。查手冊得： 100d mm? 、? ? 355 aMP?? （ 2）初步估算軸端直徑 查《機(jī)械設(shè)計》表 153， 1 2 6 1 0 3 , 1 1 0AA? ? ?取 、 25MPa?? 計算軸端的最小直徑： 33 3 8 . 6 71 1 0 7 7 . 3 0 71 1 1 . 4pdA n? ? ? 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，故也需要同時選定聯(lián)軸器的行號。軸徑選取合適 心軸Ⅱ 的校核 軸承支反力 121262500FFFF???? ?? 由式 (2)得 123125031250FF ??? ?? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 41 彎矩計算如下 : 截面 Z 處的彎矩 : 11M Fx? 截面 X 處的彎矩 : ? ?2 1 2M = F x+ F 348x ? 截面 Y 處的彎矩 : ? ?32638M F x?? 由彎矩圖可知中間截面 X處彎矩最大 , X 截面校核 m a xM 2 9 0 3 1 2 5 0 9 0 6 2 5 0 0? ? ?N/m 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 42 33。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 32 求輸入軸上的功率 P 轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T 前面已經(jīng)計算過。1n 的轉(zhuǎn)速 由以上得： 11 4 5 1 .5 6 7 .5cAP P K kw? ? ? ? 當(dāng) i=， min15001 rn ?時， pP1 =74kw，當(dāng) 39。 我們得知這個振動裝置的速比是 i= 又根據(jù)所選電機(jī)轉(zhuǎn)速是 1480r/min,傳動功率 nP =45KW。 圖 7 偏心輪 振動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動如 上 圖 7 所示，期振動裝置的振動加速度 a值計算如下： 令 OA=x 為 A點(diǎn)的位移， 2 2 2c os a sin ax r L r? ? ? 2s in ac o s a 1 rx r LL??? ? ? ???? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 27 當(dāng) 13rl?時，位移的計算可采用下列近似公式： 2 2rc o s a s in a2x r L L? ? ? 通常做運(yùn)動分析是， A 的位移 S 多從 A 的外極限位置 A 算起，此時由于21 c o s a s in a2a rsr L??? ? ????? 對時間求導(dǎo)一次 及二次，可得 A 的速度 v 及加速度 a ： v s in a s in 2 a2rrw L???????? 2 c o s a c o s 2 ara rw L???????? 帶入已知數(shù)據(jù)得： 3m a x 3 . 61 3 . 6 1 1 . 6 7 1 1 0 0 . 0 4 2 /2 1 3 2 0 2rv r w m sL ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 2 2 3 2m a x 3 . 61 3 . 6 1 1 . 6 7 1 1 0 0 . 4 9 1 /1320ra r w m sL ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 結(jié)晶器摩擦力 F ? ? 2= 2 B + D H / 2F ?? 式中 ? 鋼水比重， ? = g/ 3cm H— 結(jié)晶器內(nèi)盛鋼水深度， H=900mm B— 鑄坯寬度， B=1600mm D— 鑄坯厚度， D=250mm ? 鋼水與鋼板間摩擦系數(shù)，取 ? = ? ? 2= 2 1. 6+ 0. 25 0. 5 7. 0 0. 9 / 2 52 24 .75F ? ? ? ? ?W 偏心軸的動負(fù)荷 vP 為： 125 00 613 ? ? ?W 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 28 則振動總負(fù)荷 tP 為： 512 50 00 52 24 .7 5 61 37 .5 1. 36 10tvP Q F P? ? ? ? ? ? ? ?KW 偏心軸受力情況如 下 圖 8 所示： 所需扭矩 T PrsinaT? ， Nm 53m a x P r 6 10 3 10 40 8T ?? ? ? ? ? ?KW 圖 8 驅(qū)動功率 N m1000TnN ??? KW 式中 n— 轉(zhuǎn)速 ， r/min mT 平均負(fù)荷力矩， m max /2TT? ? 傳動總效率，取 ? = 電驅(qū)動的總功率 P 為： m 4 0 8 1 1 1 .4 / 2 4 0 .1 71 0 0 0 1 0 0 0 0 .8TnN K W?? ?? ? ?? 要求：電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠。一分鐘內(nèi)振動的次數(shù)為頻率 f ，單位次 /min。它由一個偏心傳動軸及一個相同偏心距的偏心軸瓦和其他零件組成，改變偏心軸瓦和內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 22 偏心軸的相對位置，就可以得到若 干組的振幅。又振動臂和支撐彈簧組成的四連桿對臺架運(yùn)動軌跡具有約束作用，形成了強(qiáng)制導(dǎo)向，使結(jié)晶器外弧側(cè)模擬的圓弧運(yùn)動。在“負(fù)滑脫”時，結(jié)晶器下 部的液態(tài)保護(hù)渣被板坯拉出，有利于防止渣圈封閉和凝結(jié)，避免坯殼粘結(jié)在結(jié)晶器銅板表面上而發(fā)生粘鋼型漏鋼。 這種振動規(guī)律最突出的優(yōu)越性是它采用簡單的偏心機(jī)構(gòu)（偏心輪或偏心軸套的組合）就能實現(xiàn)，無論從設(shè)計上還是制造上都很容易。 振動方式的分析與確定 內(nèi)弧四連桿機(jī)構(gòu)即短臂四連桿屬于正弦運(yùn)動，它是近年來國內(nèi)外在各種斷面連鑄機(jī)上普遍采用的一種振動規(guī)律。機(jī)構(gòu)中用對心精確的關(guān)節(jié)軸承代替滾動軸承，減小內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 20 了磨損?？梢哉J(rèn)為結(jié)晶器振動臺是上下運(yùn)動。在平行與流注方向的兩側(cè)、各有一個相同的震動機(jī)構(gòu)，由一臺電機(jī)通過雙輸出減速機(jī)，同步的驅(qū)動兩個振源機(jī)構(gòu)的偏心部件產(chǎn)生振動。 液壓伺服式振動機(jī)構(gòu) 傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動裝置是通過振動臺使結(jié)晶器產(chǎn)生正弦或非正弦振動，這內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 16 種振動方式存在著振動質(zhì)量大及維修困難等缺點(diǎn)。它是近年來新投產(chǎn)連鑄機(jī)中采用較多的一種。所以，使結(jié)晶器在圓弧徑向產(chǎn)生誤差。振動框架由內(nèi)、外弧側(cè)的齒條 6 分別與節(jié)圓半徑相等的小齒 輪 4 相嚙合。 結(jié)晶器振動裝置是連鑄機(jī)及軋鋼機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，使連鑄生產(chǎn)實現(xiàn)工業(yè)化。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 12 第三章 結(jié)晶器振動方案的選擇 設(shè)計 內(nèi)容 簡介 連鑄是指使鋼水連續(xù)不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻全部凝固后切成坯料的鑄造工藝。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 11 基于正弦振動規(guī)律上述的優(yōu)點(diǎn)，它是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)晶器振動規(guī)律。 (3)正弦速度規(guī)律 正弦速度規(guī)律如圖 22 的曲線所示 (正弦速度與余弦速度相同 )。雖然凸輪曲線在上升和下降之間有過渡連接曲線使結(jié)晶器振動的加速度達(dá)不到無窮大，但是仍然很大。 結(jié)晶器振動規(guī)律的演變 結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展過程來看，結(jié)晶器振動技術(shù)先后經(jīng)歷了矩形速度規(guī)律、梯形速度規(guī)律值到目前應(yīng)用最廣泛的正弦振動規(guī)律以及近幾年更為先進(jìn)的非正弦振動規(guī)律。與此同時，容漢斯振動結(jié)晶器又被西德曼內(nèi)斯 (Mannesmann)公司胡金根廠的一臺連續(xù)鑄鋼試驗連鑄機(jī)上成功應(yīng)用結(jié)晶器振動技術(shù)在這兩臺連鑄機(jī)上的成功應(yīng)用，為結(jié)晶器振動技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 7 第二章 結(jié)晶器振動技術(shù) 結(jié)晶器振動技術(shù)發(fā)展的歷史 最初的連鑄機(jī)結(jié)晶器是靜止不動的，在 拉坯的過程中坯殼很容易與結(jié)晶器內(nèi)壁產(chǎn)生粘結(jié)，從而出現(xiàn)坯殼“拉不動”或拉漏鋼水的事故發(fā)生。而運(yùn)動傳至內(nèi)弧偏心則還要多一個環(huán)節(jié)。 坯件 質(zhì)量控制 措施 是： 控制坯件進(jìn)去結(jié)晶器前的哥哥工序，控制液體鋼材在結(jié)晶器上時的凝固過程，控制坯件在二次冷卻期間的凝固過程 (4) 鑄坯 金 屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài) 上述因子 評價包括： 剛才的 總 含 氧量 T[O]； 鋼材中雜質(zhì)量 （＜ 50μm）； 鋼材 中大內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 5 粒 的 雜物 含 量（＞ 50μm）。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 (畢業(yè)論文 ) 2 國內(nèi)連鑄 的發(fā)展 統(tǒng)計數(shù)字顯示， 2021年中國 連鑄比為 %， 2021年上半年全國連鑄比達(dá)到%， 中國連鑄比已經(jīng) 進(jìn)軍世界領(lǐng)先水準(zhǔn)，達(dá)到前所未有的飽和狀態(tài) 。 連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。根據(jù)板坯 的截面大小，振幅，頻率得以計算出電動機(jī)的功率大小。 同時由于減速器種類的不 — ， 還有傳動比的不同，根據(jù)實際的情況本設(shè)計選擇二級齒輪減速器。與傳統(tǒng)方法相比，連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。在汽車、內(nèi)燃機(jī)、液壓、機(jī)床、紡織、印刷、制冷等行業(yè)有廣泛用途。 (3) 坯件質(zhì)量的提高方面 坯件 的質(zhì)量概包括：鑄坯 金 屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài)； 坯件表面縱裂紋，橫裂紋，星形裂紋，夾渣； 坯件 內(nèi)部中間裂紋，角部裂紋，中心線裂紋，疏松，縮孔，偏析 等等 。動力由電機(jī)傳至外弧左偏心輪軸要經(jīng)過減速機(jī)、聯(lián)軸器、傳動軸等 7 個環(huán)節(jié)，僅聯(lián)軸器就用了 4 套。 所以我們在設(shè)計連鑄機(jī)振動系統(tǒng)時應(yīng)盡量避免以上問題的發(fā)生。勒德隆鋼公司廠的一臺方坯連鑄試驗機(jī)上采用了振動結(jié)晶器。帶有數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器電液伺服振動控制裝置和傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動裝置相比，可以方便地實現(xiàn)多種波形振動、實現(xiàn)連鑄過程監(jiān)督和實時顯示振動波形，并能在線修改非振動方式及振動頻率和幅值等參數(shù)，實現(xiàn)控制過程的平穩(wěn)過度。結(jié)晶器振動速度在上升和下降時的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處變化很大，其加速度在理論上等于無窮大。后來才被更為合理的正弦振動規(guī)律所取代。 4)結(jié)晶器正弦振動規(guī)律是用偏心機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的，采用偏心機(jī)構(gòu)比凸輪機(jī)構(gòu)具有加工制造容易、運(yùn)動精度高、潤滑密封方便、易于采用高頻振動的優(yōu)點(diǎn)。這些都有利于拉坯速度的提高，有利于連鑄生產(chǎn)效率的提高。本研究采用電液伺服結(jié)晶器激振系統(tǒng)，可 以方便地產(chǎn)生各種振動規(guī)律，實現(xiàn)控制過程監(jiān)督、實時顯示并根據(jù)拉坯速度實時修改振動參數(shù)，提高連鑄坯質(zhì)量和提高金屬收得率，從而實現(xiàn)連鑄過程的自動化。 結(jié)晶器固定在由彈簧支撐的振動框架上，由凸輪或是偏心輪強(qiáng)迫框架下降，彈簧反力使其上升，它沒有一般振動機(jī)構(gòu)的振動臂，而是用一組齒輪和齒條來代替。既然有瞬時性，因 此雙搖桿所實現(xiàn)的圓弧振動也是一個近似的圓弧軌跡。其設(shè)計原理與我國的差動齒輪相似，圖示是四偏心式振動機(jī)構(gòu)的一個實例。其缺點(diǎn)是運(yùn)動零件較多