本科畢業設計板坯連鑄機結晶器震動裝置設計說明書(專業版)

　　

【正文】 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 軸 器 減 速 器 聯 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。《由機械設計手冊》 — 4 卷表 1623 ZLY180 型二級減速器。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設計說明書 (畢業論文 ) 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設計說明書 (畢業論文 ) 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。 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，從而改善控制系統的工作條件。它非常適合小振幅，高頻率。搖桿（即振動臂）較短，剛性好，不易變形。振源機構通過一個推桿和平行四邊形機構相連。結晶器的弧線運動是利用兩隊偏心輪距不同的偏心輪機連桿機構而產生的。節圓半徑不等的扇形齒輪又分與小齒輪裝在同一根軸上。它與傳統的“模鑄開坯”工藝相比，具有明顯優勢。之所以選擇 正弦規律的主要原因有兩個 :一是正弦速度規律打破了前兩種速度振動規律結晶器和鑄坯之間有一定的速度關系的框架，重點發揮結晶器的脫模作用 。 結晶器振動速度隨時間的變化規律即為結晶器振動規律，結晶器振動規律是結晶器振動 技術中最基本的內容。因此，靜止不動的結晶器限制了連鑄生產的工業化發展。 不同產品對鋼材的要求見 表 6所示。 從上世紀八十年代，連鑄技術作為主導技術逐步完善，并在世界各地主要產鋼國得到大幅應用，到了上世紀九十年代初，世界各主要產鋼國已經實現了 90％以上的連鑄比。本次設計的振動裝置主要是靠偏心輪的偏心位移而產生的震動，所以對偏心大小得計算顯得尤其重要。目前國際上鑄鐵型材已廣泛運用到制造液壓閥體，高耐壓零件，齒輪、軸、柱塞、印刷機輥軸及紡織機零部件。內部的缺陷，主要取決于在第二次冷卻 的時候的凝固過程 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 6 連鑄機振動系統應注意的部分問題 圖為某連鑄機原振動系統，從整體上看傳動環節太多，從局部上看則結構環節過多。羅西 (Irving Rossi )獲得了容漢斯結晶器振動技術專利的使用權，并首次在美國約阿為了保證結晶器與鑄坯之間速度嚴格的同步 運動，結晶器振動機構與拉坯機構之間要實行嚴格的電器連鎖 。 3)由于結晶器振動的加速度較小，因此可以采用較高頻率的振動，這有利于消除坯殼與結晶器壁的粘結，也就提高了結晶器的脫模作用。 與傳統的直流電機或交流變頻電機驅動偏心凸輪的結晶激振系統相比，電液伺服驅動的連鑄機結晶器激振系統具有能實現正弦振動、易于實現計算機控制、布置方便和可以實現多流連鑄機共用泵站節能及群控等優點。圓弧線的半徑應當是結晶器振動的曲率半徑 R。這種振動機構是靠偏心輪連桿的推力，作用于振動臺的四角，使結晶器的運動非常平穩，不會由于結晶器的內阻力作用點的偏移而是結晶器運動不平穩。 圖 圖 從圖中可以看出，振動 平面在做一個繞 o3 點的轉動但轉角非常小。由于這種結構具有運動軌跡較準確，結構簡單，易于維修，沒有導軌，只有軸承連接，因而 使用壽命長，運動軌跡誤差小等一系列優點，因而得到廣泛應用。 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 21 結晶器振動機構組成 （ 1）結晶器振動臺 結晶器振動臺位于澆注平臺下方，是連鑄機的關鍵部件。這一往復運動的瞬時速度與時間的函數關系按正弦規律變化，這就是正弦振動。 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 26 第六 章 結晶器振動裝置機械設計 相關 設計計算 ： 根據設計要求以及實際實驗設計，取 1L =1100mm， 2L =1320mm 由機構分析可知振源振幅與結晶器振幅成一定比例關系，偏心輪的偏心距 r 為： 3 1320 / 1100 ? ? ?mm 偏心輪的轉角速度為： 2 2 1 1 1 . 4 1 1 . 6 7 /6 0 6 0fw r a d s????? ? ? Vt PFQp ??? 其中： Q— 振動裝置的總靜負荷， Q= 10? N； F— 結晶器的摩擦阻力 N； VP — 動負荷 N。1pP —— 對應于輸入轉速 1n 的減速器的機械強度析算許用公稱功率 pP1 —— 對應于輸入轉速 1n 的減速器的機械強度許用公稱功率 39。查手冊得： 100d mm? 、 ? ? 355 aMP?? 軸承支反力 1223 5 7 5 6 7AAF F FFF???? ? ? ?? 由 上 式得 121929032793FF ??? ?? 彎矩計算如下 : 截面 C 處的彎矩 : 11M Fx? 截面 D 處的彎矩 : ? ?2 1 2M = F x+ F 357x ? 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 35 截面 E 處的彎矩 : ? ?32567M F x?? 由彎矩圖可知中間截面 D處彎矩最大 , 截面 D校核 ? ?m a x 1 2M = F x+ F 35 7 21 0 32 79 3 68 86 .5 3x ? ? ? ?N/m 33 40 .1 9 5 7 .2 9 1 03 2 3 2dW ?? ??? ? ? ? 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 36 由強度條件： ? ?maxMW ?? ? ?m a x 9 4 .4 5 3 5 5M M P a M P aW ?? ? ? 所以該軸是安全的。1 kw? 可以選用 ZLY180 （ 2）校核熱功率 tP Gt PfffPP ?? 3211 式中： 1f —— 環境溫度系數，見 《械設計手冊（第五版） 卷 4》 表 16210 2f —— 載荷率系數，見 《械設計手冊（第五版） 卷 4》 表 16211 3f —— 公稱 功率利用系數，見 《械設計手冊（第五版） 卷 4》 表 16212 由以上知，查表得 1f =， 2f =1， 3f =， 45 1 5 73. 125tP k w? ? ? ? ?，查表 《械設計手冊（第五版） 卷 4》 1627 ZLY180， 1GP =54, 1Gt PP? ,所以不用外加冷卻系統。 直流電動機的型號及相關參數 Y225M nP =45KW、額定轉速： 1480r/min 效率： %?? 、轉動慣量： kg m??、 輸出軸 d=55,60， 質量 320m kg? 。 負滑脫能幫助“脫模”，有利于拉裂坯殼的愈合。振動臺上 還有兩個臺階和定位鍵槽，通過與鍵配合保證結晶器快速準確的定位。另外，由于結晶器的運動規律是按正弦規律變化的，加速度則必然 按余弦規律變化。高 中 結晶器的運動是又液壓缸借助一個振動臂來產生的。應用前者時 a 點和 d點做 固定的鉸點。 技術方案介紹 目前結晶器振動裝置的形式主要有差動式振 動機構、雙搖桿式振動機構、內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) 13 四偏心輪式振動機構、液壓伺服式振動機構等。非正弦速度規律主要特點是 :負滑動時間比較短，這有利于減輕鑄坯表面振動痕跡的深度，提高鑄坯表面質量 。負滑動運動可以在坯殼中產生壓應力，可以使結晶器里已經斷裂的坯殼被壓合，并且能夠使粘結在結晶器內壁上的坯殼強制脫模 。 機械振動的振動裝置由直流電動機驅動，通過萬向聯軸器，分兩端傳動兩個蝸輪減速機，其中一端裝有可調節軸套，蝸輪減速機后面再通過萬向聯軸器，連接兩個滾動軸承支持的偏心軸，在每個偏心輪處裝有帶滾動軸承的曲柄，并通過帶橡膠軸承的振動連桿支撐振動臺，產生振動。 圖 1 某連鑄機原振動系統 振動系統環節過多造成振動不穩定的原因可歸結如下： (1)環節過多使系統剛度降低，從而導致系統固有頻率降低。 （見表 2），中 國 CSP 鋼產量（ 1050萬 t）與美國 CSP 產量（ 1000萬 t）相當。 關鍵詞 ： 連鑄機 板坯 正弦振動 偏心軸 電動機 Abstract 內蒙古科技大學畢業設計說明書 (畢業論文 ) II The dsign ofthe slab caster mold vibraton device, themain body fthe contiuos casting machine vibration, likage, declration stiuons, uch asetric shaft design, andcontiuos casting machine ofsme quipment: motr, sped rucer,oupling, mold and vibration devices, uch asthe choice fcaluated and listed inthe main technial performance parmetrs. The vibration device dsigned mainly byeccentric dsplacemnt ofhe centric vibraton genrated, sothe size ofthe bias particulary importan ia cluation. Athe same time as result ofdiernt ypes ofped reucer, aswel asthe different ransmison ratio, nacordance with e actual situaion. thewo gear ducer dsign optins. Acording tohe sction fslab size, amplitude, frquency, tocaluate hsize ofthe motr power. In aditon the slab contiuos casting and rolling technolgy charcteristc and sinusoidal oscilation the slab continuos casting machine tohe topic dscused. Atthe same time, this paer describes imple contiuos eating machine inthe world and itsatus inChina, bout hecontinuos cating machine the future devlopment poential China metalurgy inthe world level, and theimportance ofthe dvelopment ofcontiuos cating machine Key words :Contiuos casting machine ,Slab ,Sinusoidal vibration ,Ecctric shafl Motor