【正文】 連桿多用于小方坯，外弧四連桿用于大方坯和板坯連鑄機(jī)，所以本次設(shè)計(jì)的 180179。采用改變偏心軸和偏心軸 套的相對位置來改變偏心距以調(diào)整振幅的大小，既準(zhǔn)確 20 又不易變形，且振動誤差也較小。另外，由于結(jié)晶器的運(yùn)動速度是按正弦規(guī)律變化的，加速度則 必然按余弦規(guī)律變化，所以，過渡比較平穩(wěn)，沖擊也較小。 結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)組成 （ 1）結(jié)晶器振動臺 結(jié)晶器振動臺位于澆注平臺下方，是連鑄機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和核心部件。振動臂通過銷軸和托架聯(lián)接。這一往復(fù)運(yùn)動的 及時(shí)速度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系按正弦規(guī)律變化，這就是正弦振動。 參數(shù)的確定 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 序號 項(xiàng)目 代號 單位 1 振動速度 V 米 /分 2 振動頻率 f 次 /分 3 振幅 a 毫米 23 4 主軸偏心距 e 毫米 5 振動臺的靜負(fù)荷 Q 公斤 6 結(jié)晶器摩擦阻力 F 公斤 結(jié)晶器正弦振動的基本規(guī)律 結(jié)晶器正弦振動規(guī)律是指結(jié)晶器振動速度按正弦曲線變化的運(yùn)動規(guī)律，其加速度必然按余弦規(guī)律變化，所以過度比較平穩(wěn)，沒有很大的沖擊，可以提高振動頻率以減輕鑄坯表面振 痕深度。 圖 23是連鑄工藝參數(shù)確定的基礎(chǔ)圖，其具有以下特點(diǎn)： Z 值的 Nt —— f曲線，均存在 Nt 的一個(gè)最大值，最大值點(diǎn)應(yīng) 于 NS=%，即當(dāng) NS=%時(shí)，負(fù)滑動率等值線通過負(fù)滑動時(shí)間曲線 Nt ——f的最大值點(diǎn)。其中偏心套包括主副偏心套，振幅也主要包靠主副偏心套來實(shí)現(xiàn)。時(shí)，偏心距 e 最大為 1e +2e 。 177。 由 振動參數(shù)的確定，我們應(yīng)選 NS≥ %的區(qū)域的頻率。 圖 26 振動機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)圖 滑塊 E的坐標(biāo)為： 12c o s c o sX G H H C R R??? ? ? ? （ 214） 其中 t??? ，同時(shí)可求得： 30 ? 和 ? 的關(guān)系為： 12sinsin RR?? ? 或 12sin sinRR??? 則有： 1 222c o s 1 ( ) s i nRR???? 把上述按二項(xiàng)式定理展開，得： 112 2 4 42211( 1 )1 22cos 1 ( ) sin ( ) sin22RR? ? ??? ? ? ??? =241124221 R 11 ( ) s i n ( ) s i n2 R 8 RR?????? 由于 12RR 非常小，第二項(xiàng)以后各項(xiàng)均可以省去，由此可得：cos?? 21 221R1 ( ) sin2R ?? = 1 221 1 cos 21 ( )22RR ??? =112222111 ( ) ( ) c o s 244RR ??? （ 215） 將上式代入 X 的表達(dá)式中，得： X= 112212 2211c o s [ 1 ( ) ( ) c o s 2 ]44RRRR??? ? ? （ 216） 因 t??? ，故有： X= 11 2122211[ c o s ( ) c o s 2 ] [ 1 ( ) ]44RRR t t R??? ? ? （ 217） 考慮 C點(diǎn)的位移方向相反，則 C點(diǎn)的位移函數(shù)為 cS =X。 電動機(jī)的選擇和減速器的設(shè)計(jì) （ 1）電動機(jī)功率的計(jì)算 振動總負(fù)荷（ tP ） 則有： tvP Q F P??? 式中 tP —— 振動總負(fù)荷 Q —— 振動臺上承載總靜負(fù)荷 F —— 結(jié)晶器摩擦阻力 vP —— 動負(fù)荷 振動的總質(zhì)量包括結(jié)晶器、振動機(jī)構(gòu)的質(zhì)量。所以，振動體的慣性力為 vP =ma=541984194。 當(dāng) h= 時(shí)，最大速度 1mvR?? =。主要優(yōu)點(diǎn)有：體積小、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作方便、恒功率特性好、承載能力強(qiáng)、傳動穩(wěn)定、效率高、速度連續(xù)可調(diào)，特別適用于工藝采用多變的場合。 （ 4）無級減速器的 結(jié)構(gòu)和原理 行星摩擦式無級變速機(jī)主要由電動機(jī)、摩擦轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、加壓裝置及指針式調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成。壓緊裝置由一組碟形彈簧組成，它對壓盤和太陽輪施加軸向力。本機(jī)不僅僅可廣泛應(yīng)用于食品、紡織、制藥等輕工業(yè)部門，而且還可用于機(jī)床、石油、化工、冶金礦山等重工業(yè)部門及交通運(yùn)輸業(yè)。選擇電動機(jī)的類型 一般是根據(jù)其工作特點(diǎn)而定的，在本設(shè)計(jì)中由于結(jié)晶器要調(diào)整振動頻率來達(dá)到合適的拉坯速度用于澆注不同的鋼種和不同的斷面。 摩擦系數(shù) ? =，取 ? =。所以振動臺上承載總靜負(fù)荷為： Q=mg= 計(jì)算動負(fù)荷 vP 由上面計(jì)算得到振動體的頻率為 113370。 （ 2）振動臺結(jié)晶器與鑄坯之間沒有嚴(yán)格的速度關(guān)系，因此不必采用速度聯(lián)鎖裝置，從而 降低電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性。 當(dāng) cv =， h= 時(shí)，由式（ 28）得： Z=133 由式（ 211）得到零點(diǎn)頻率為 。 由于振幅范圍為 ，所以我們可以通過改變角度來調(diào)整振幅，各振幅可有主副振動套調(diào)節(jié)得到。 有以上公式和振幅范圍我們選擇調(diào)整方式如下表： 調(diào)整方式 24176。主副偏心套圖形如圖 24 所示。在此區(qū)域，負(fù)滑動時(shí)間隨頻率變化較緩，易于控制，常規(guī)連鑄的頻率在此范圍內(nèi)選取。 相關(guān)工藝參數(shù) 結(jié)晶器振動與工藝的相關(guān)參數(shù)主要包括：負(fù) 滑動時(shí)間、負(fù)滑動率、負(fù)滑動時(shí)間比，其定義如下： （ 1） 負(fù)滑動時(shí)間（ Nt ）是指在振動周期內(nèi)結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度超過拉坯速度的時(shí)間，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 24 設(shè)chZ v? ，則 160 1000cos ( )Nt f fZ???? （ 24） 式中： Nt —— 負(fù)滑動時(shí)間 ,s cv —— 拉坯速度 ,m/mm （ 2） 負(fù)滑動率（ NS）是指結(jié)晶器向下運(yùn)動的平均速度超過拉坯速度的值與拉坯速度的比值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： NS= cmcvvv? ? 100% （ 25） 式中 NS —— 負(fù)滑動率， cv —— 拉坯速度， mv —— 結(jié)晶器振動平均速度， m/min （ 3） 負(fù)滑動時(shí)間比（ NSR）是指負(fù)滑動時(shí)間與振動周期之比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： NSR= 100%2 30NNt t fT ?? （ 26） （ 4） 正滑動時(shí)間比 pt 是指在振動周期內(nèi)，除負(fù)滑動時(shí)間以外的全部時(shí)間。它是由一個(gè)偏心傳動軸及一個(gè)相同偏心距的偏心軸瓦和其它零件組成，改變偏心軸瓦和偏心軸的相對位置，就可以得到若干組 的振幅。由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)晶器外弧模擬 R8m 的圓 弧運(yùn)動。在“負(fù)滑脫”時(shí)，結(jié)晶器下部的液態(tài)保護(hù)渣被板坯拉出，有利于防止 21 渣圈封閉和凝結(jié)，避免坯殼粘接在結(jié)晶器銅板表面上而發(fā)生粘鋼型漏鋼。為彌補(bǔ)這一弱點(diǎn)應(yīng)充分發(fā)揮加速度較小的 長處，亦可采用高頻振動一提高脫膜的效果。由于這種結(jié)構(gòu)具有運(yùn)動軌跡較準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于維修結(jié)構(gòu)簡單，沒有導(dǎo)軌，只有軸承鏈接，因而使用壽命長，運(yùn)動軌跡誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。短臂四連桿包括內(nèi)弧四連桿 ，外弧四連桿 。通過對生產(chǎn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合評價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)渣消耗量與總的周期時(shí)間有很好的對應(yīng)關(guān)系（見圖 ），并得到如下的實(shí)驗(yàn)公式： 式中： Q單位面積的保護(hù)渣消耗量， ； 拉坯速度， m/min； f振動頻率 Hz； η 保護(hù)渣的液渣粘度， . 17 圖 保護(hù)渣消耗量與正滑脫時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系 很明顯，它是保護(hù)渣粘度和振動頻率的函數(shù)，給出了一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的保護(hù)渣消耗機(jī)制，由于高頻振動以及高拉速減少了坯殼的“接觸時(shí)間”，保護(hù)渣消耗量降低。振動的同時(shí)要求提供結(jié)晶器潤滑，兩者的共同作用是減少坯殼和結(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?？梢哉f，結(jié)晶器振動是澆注成功的先決條件，是連鑄發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。對于冶金效果來說 ,結(jié)晶器保護(hù)渣具有兩個(gè)重要的功能 ,即 :均勻傳熱和良好潤滑。負(fù)滑脫時(shí)間即是指在振動周期內(nèi)結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度 超過拉速的時(shí)間 [ 1 ],在這期間結(jié)晶器相對于鑄坯向下運(yùn)動 ,坯殼受到壓應(yīng)力作用 ,該 “壓合” 效果可彌補(bǔ)正滑脫期間坯殼受到的拉應(yīng)力作用 ,從而減小裂紋生成的可能性 ,以及使鑄坯表面的振痕變淺 ,這對于鑄坯的表面質(zhì)量是有利的。 伺服電機(jī)驅(qū)動偏心軸的非正弦振動裝置打破了結(jié)晶器機(jī)械振動發(fā)生裝置和液壓伺服振動發(fā)生裝置的傳統(tǒng)模式，將機(jī)械振動發(fā)生裝置中的偏心軸連桿機(jī)構(gòu)由原普通交流電機(jī)驅(qū)動改為由伺服電機(jī)驅(qū)動，并融合液壓伺服振動裝置中的電氣控制原理，從而創(chuàng)造出一種新型、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的結(jié)晶器振動發(fā)生裝置。該技術(shù)是由衡陽鐳鉬公司開發(fā)的非正弦振動方式。 該非正弦振動裝置于 1998 年應(yīng)用于首鋼第二煉鋼廠 鑄機(jī)，獲 2021 年北京市科技進(jìn)步二等獎。 該系統(tǒng)于 1998 年 12 月應(yīng)用于新興鑄管股份 有限公司煉鋼廠的羅可普方坯連鑄機(jī)。 2）結(jié)晶器振動裝置的發(fā)展 連鑄生產(chǎn)對結(jié)晶器振動的要求主要有兩個(gè)，一是使結(jié)晶器精確地按著給定地運(yùn)動軌跡振動，如直線或圓弧線運(yùn)動軌跡；二是使結(jié)晶器按著給定地速度規(guī)律進(jìn)行振動，如正弦或非正弦振動規(guī)律。但這種波形的采用，使固定的結(jié)晶器變?yōu)檎駝拥慕Y(jié)晶器，使結(jié)晶器技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)飛躍。與此同時(shí)，容漢斯振動結(jié)晶器又被應(yīng)用于德國曼內(nèi)斯曼（ Mannesmann）公司胡金根廠（ Huckiugen）的一臺連續(xù)鑄鋼試驗(yàn)連鑄機(jī)。 H178。晶體流化床對顆粒進(jìn)行水力分級 ,大顆粒 8 在下，而小顆粒在上，從流化床底部卸出粒度較為均勻的結(jié)晶產(chǎn)品。在環(huán)形擋板外圍還有一個(gè)沉降區(qū)。晶漿在加熱室內(nèi)升溫（通常為 2～ 6℃ ），但不發(fā)生蒸發(fā)。常用的結(jié)晶器有： 結(jié)晶槽 ， 一種槽形容器，器壁設(shè)有夾套或器內(nèi)裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內(nèi)溶液。 二十一世紀(jì) , 鋼鐵工業(yè)正朝著環(huán)境友好、資源循環(huán)、性能極限、高效生產(chǎn)方向發(fā)展 , 其核心推動力來自鋼鐵行業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新和集成 , 即 : 連續(xù)、緊湊、快節(jié)奏的高效生產(chǎn)工藝技術(shù) 。 本說明書要是對短臂四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其內(nèi)容如下： ① 連鑄振動機(jī)構(gòu)的簡介、發(fā)展、運(yùn)動形式和運(yùn)動規(guī)律； ② 設(shè)計(jì)方案的確定； ③ 工藝參數(shù)的確定； ④ 振動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和電動機(jī)的選擇； 4 ⑤ 結(jié)晶器的誤差分析； 關(guān)鍵詞 連鑄 振動機(jī)構(gòu) 短臂四連桿 曲率中心 圓弧運(yùn)動 Abstract ............................................................................................................................ 2 摘要 ................................................................................................................................. 3 第一章 緒論 ................................................................................................................. 5 現(xiàn)代連鑄技術(shù)的發(fā)展方向 .................................................................................... 5 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動技術(shù) ....................................................................................... 6 結(jié)晶器介紹 ............................................................................................... 6 結(jié)晶器振動技 術(shù)的發(fā)展歷史 ....................................................................... 8 結(jié)晶器振動工藝參數(shù)分析 ........................................................................ 11 結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展 .......