【正文】 圖 35 本體振動式方坯結晶器 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 17 第四章 設計部分 參數 電機驅動 ； 250? 1600（毫米 ? 毫米）； minm ； ，振幅 ? 3 毫米 方案的總體布置形式 連鑄機的結晶器振動臺采用對稱布置的形式如圖（ ）所示。振源機構通過一個推桿和平行四邊形機構相連。結晶器就坐落于由這兩個機構形成的高的平面上。 1電機； 2雙輸出減速器； 3左側振源機構； 4右側振源機構； 5結晶器； 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 18 6左側平行四邊形機構； 7右側平行四邊形機 圖 結晶器振動臺布置圖 機構的轉化 將兩側的 振動機構分別向中心平面投影，得到一個完全的重合機構（如圖 和 所示）這樣就將振動臺的空間機構轉化為平面機構 。水平方向上的位移可以略去不計。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 19 方案的分析比較與確定 結晶器 的振動機構類型如緒言所述有：短臂四連桿、擺桿式、四偏心式可以用于弧形連鑄機。高 中高 運動方式 擺動 擺動 回轉 支撐方式 2 點支撐 2 點支撐 4 點支撐 振幅調整 線內 線內 線外 根據以上的性能比較及內弧四連桿多用于小方坯，外弧四連桿多用于大方坯和板坯連鑄機，所以本次設計的小方坯弧形連鑄機采用內弧四連桿式。 圖 21a 圖 21b 內弧四連桿振動機 構是一種較新穎的結構，其特點是全部傳動機構和振動部分均放在內弧側，結構簡單。搖桿（即振動臂）較短，剛性好，不易變形。在連桿的壓縮彈簧可防止過載損壞構件。在振動框架上設有與結晶器自動定位和自動連接冷卻水的裝置。目前方坯連鑄機上大多數都采用這種振動機構。 當結晶器 的運動速度與時間的關系為一條正弦曲線時，稱這種振動為正弦振動。在結晶器下降時還有一小段負滑動，因此能防止和消除粘結。所有，過渡比較平穩(wěn)，沖擊也較小。為彌補這一弱點應充分發(fā)揮加速度較小的長處，亦可采用高頻率振動來提高脫模的效果。它非常適合小振幅，高頻率。因為在振動機構和拉坯機之間沒有嚴格的速度關系，故不必建立起像梯形振動那樣嚴格的聯(lián)鎖。所有振動機構為正弦內弧四連桿振動機構。在連續(xù)鑄鋼過程中，鋼液通過水口注入結晶器，并和結晶器內的閉環(huán)冷卻水快速進行熱交換，在與銅板接觸部位形成坯殼，通過結晶器振動臺高頻率、小幅的振動，結晶器和坯殼之間形成相對運動，即工藝上說的“正滑脫”和“負滑脫”，使保護渣進入結晶器銅板和凝固坯殼之間的間隙，形成一層完整的潤滑膜，對脆弱的坯殼進行保護和潤滑。 這部分包括：臺架、振動臂、支撐彈簧、蝶形彈簧組、托架等零部件。臺架上有 4 個孔用來安裝螺栓、螺母、墊圈固定結晶器。分架通過支撐彈簧與托架相連，并通過軸銷與振動臂相連。在振動臂的推動下，臺架做上下往復運動。 支撐彈簧通過軸銷、螺栓把臺架和托架準確的連接起來，起到了連桿的作用，同時還利用自身的特性貯存、釋放電動機的能量，減少電動機電流的大幅波動，從而改善控制系統(tǒng)的工作條件。 （ 2）傳動裝置 傳動 裝置有特殊的電動機、聯(lián)軸器、減速器、偏心軸等裝置組成。 （ 3）可偏心轉動軸裝置 偏心轉動軸即無級減速器的輸出軸，通過可偏心機構和關節(jié)軸承以及擺動連桿將電動機的旋轉運動轉變?yōu)橥鶑驼駝??？勺兤难b置是用來調整振幅的。 結構簡圖如下 圖 5 圖 5 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 23 第 五 章 結晶器正弦振動的參數分析 在結晶器下振速度大于拉坯速度時，稱為“負滑脫”。 v拉 拉坯速度， 。正玄振動的 ? 選 30%～40%時效果較好。則由公式： m a x 100%vvv? ???拉拉 可得出結晶器的最大振動速 maxv 為： maxv =v拉 ?（ 1+? ）則 maxv =?（ 1+40%） = 頻率與周期 結晶器上下振動一次的時間稱為振動周期 T，單位 s。求解頻率的公式為： m a x2vf ?? ? 式中 f 結晶器振動頻率 ? 振幅， 3mm 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 24 maxv 結晶器振動的最大速度， 故 32 .1 / m in2 3 1 0mf m? ?? ??= 次 /min= 次 /s 11= 0 .5 41 .8 5Tsf ?? 負滑脫時間的確定 當結晶器下振動的速度大于拉坯速度時就出現負滑脫，在本設計中拉坯速度 v拉 =，設開始出現負滑脫的時間 1t ，則有 m a x 1V sin = Vwt 拉 12. 1 s in = 1. 5wt 則 1 68tS? 負滑脫總時間 1 0 .5 42 ( ) 2 0 .0 6 8 0 .1 3 344f Tt t s??? ? ? ? ????? 結晶器的位置、速度曲線和鑄流速度曲線（從結晶器的最高位置開始）如下圖6 所示： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 25 曲線3曲線2曲線1下降上 升 圖 6 圖中，曲線 1表示結晶器位置；曲線 2表示結晶器的速度 ；曲線 3表示鑄流速度； ft 表示負滑脫時間。 位置 5：結晶器速度 =0，鑄流速度 =拉坯速度 =，結晶器處于最低位置； 位置 6：結晶器速度向上加速到 ，鑄流速度 =拉坯速度 =，二者等質反向； 位置 7：結晶器向上加速到最大值 ，鑄流速度 =拉速 =，二者相對速度最大。 從總的情況看：正 玄振動方式采用高頻率、小振幅、較大的負滑脫量的振動較為有利 。 動負荷計算： mbPV? ，其中 41 .2 5 1 0qm kgg? ? ?， b 為振動加速度 m/s。電動機啟動快，轉動慣量小，連續(xù)運轉，結內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 29 構簡單，維護方便 的電動機。選擇機 《 械設計手冊 （ 第五版 ） 卷 4》 17569 Y225M4 額定功率： 45KW，轉速 1480r/min。 分配傳動比 （ 1） 總的傳動比 i： 1480= 1 3 .2 9f 1 1 1 .4ni ??電 。所以在這個減速器中我們根據其速比、尺寸、經濟上綜合考慮，決定采用標準減速器?！队蓹C械設計手冊》 — 4 卷表 1623 ZLY180 型二級減速器。一般情況下要計及工況系數 AK ， 計算功率： 11139。nnPPKPP pcAc ??? 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 30 式中： 1P —— 減速器的傳遞功率（ kw） AK —— 工況系數（ 查 《械設計手冊（第五版） 卷 4》 表 1628得 AK =） 39。1n —— 要求的輸入功率 1n —— 承載能力表中靠近 39。1n =1480 minr 時 折算公稱功率： 39。11 14807 4 7 3 .0 11500pp nP P k wn? ? ? ? 1 kw? 39。減速器 ZLY180 可用。 m 1 = 4 5 0 . 9 2 3 0 . 9 9 0 . 9 5 0 .9 9 = 3 8 .6 7 k wPP ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?電 電 聯(lián) 軸 器 減 速 器 聯(lián) 軸 器 2 m9 5 5 0 = 9 5 5 0 3 8 .6 7 / 1 1 1 . 4 3 3 1 5 . 8PT N mn? ? ? ? ?3 3 1 5 .8 4 0 0 0T kw T kw? ? ? 由《械設計手冊（第五版） 卷 2》 6112 表 6233，選擇 JM? J10 型無沉孔接 基本 型聯(lián)軸器 高速軸聯(lián)軸器 的選擇： 電動機輸出軸 55sd mm? , 減速器高速軸 2 42d mm? ， 《械設計手冊（第五版） 卷 2 6112 表 6233，選擇 JM? J3 型無沉 孔接 基本 型聯(lián)軸器 。數據如下 m 1 = 4 5 0 . 9 2 3 0 . 9 9 0 . 9 5 0 .9 9 = 3 8 .6 7 k wPP ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?電 電 聯(lián) 軸 器 減 速 器 聯(lián) 軸 器 2 m9 5 5 0 = 9 5 5 0 3 8 .6 7 / 1 1 1 . 4 3 3 1 5 . 8PT N mn? ? ? ． 2 確定軸的最小直徑 （ 1）選取軸的材料 選擇軸的材料為 45rC 號鋼，并進行調質處理。在聯(lián)軸器的另一端聯(lián)接的是減速器的轉軸。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 33 軸的結構設計 軸承的選擇 a：偏心軸軸承 根據軸徑 d=125mm，由《機械設計手冊 (第五版 )卷 2》 7392 選擇帶緊定套調心滾子軸承 2308ckw33H3028 b：軸 l的軸承 根據軸徑 d=360mm，由《機械設計手冊 (第五版 )卷 2》 7384 選擇調心滾子軸承 23072 型 偏心軸的校核 受力分析 :桿 EAB 承受結晶器的重量 ,構件能否承受結晶器的重量是關鍵 ,因此 ,需要驗算 .桿 EAB 的受力簡圖如下 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 34 作用在桿上的力 13 20 11 0062500A B OABCF F FFFF????????? 由式 上式 得 1145835208362500ABCFFF???????? 選擇軸的材料為 45 號鋼，并進行調質處理。軸徑選取合適 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 37 第七章 心 軸的 受力分析 及校核 受力分析 :桿 EAB 承受結晶器的重量 ,構件能否承受結晶器的重量是關鍵 ,因此 ,需要驗 算 .桿 EAB 的受力簡圖如下 作用在桿上的力 13 20 11 0062500A B OABCF F FFFF????????? 由式 上式 得 1145835208362500ABCFFF???????? 心 軸Ⅰ的校核 由兩個軸承支撐著軸Ⅰ ,該軸材料選用 35CrMo,軸Ⅰ的結構如下圖 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 38 軸承支反力 1212114583FFFF???? ?? 由式 (2)得 12 ??? ?? 彎矩計算如下 : 截面 F 處 的彎矩 : 11M Fx? 截面 G 處的彎矩 : ? ?2 1 2M =F x+F 370. 5x ? 截面 H 處的彎矩 : ? ?32741M F x?? 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 39 由彎矩圖可知中間截面 G處彎矩最大 , G 截面校核 m a xM 370 .5 572 91. 5 212 265 00. 75? ? ?N/m 33 40 .3 5 6 4 .4 2 9 1 03 2 3 2dW ?? ??? ? ? ? 由強度條件： ? ?maxMW ?? ? ?m a x 4 8 .1 8 3 5 5M M P a M P aW ?? ? ? 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 (畢業(yè)論文 ) 40 所以該軸是安全