本科毕业设计板坯连铸机结晶器震动装置设计说明书.doc

摘要本次设计的是板坯连铸机结晶器震动装置，主要对连铸机震动机构， 连杆机构，减速机构，偏心轴等进行设计，并对连铸机的一些设备： 电动机， 减速器， 联轴器，结晶器及振动装置、 等进行了选择计算并列出了主要技术性能参数。 对轴的一些受力情况，及其强度的校核，文中形象的画出了其受力分析图， 并且对各个部分进行了详细的分析。本次设计的振动装置主要是靠偏心轮的偏心位移而产生的震动，所以对偏心大小得计算显得尤其重要。 同时由于减速器种类的不， 还有传动比的不同，根据实际的情况本设计选择二级齿轮减速器。根据板坯的截面大小，振幅，频率得以计算出电动机的功率大小。另外对板坯连铸连轧技术工艺特点和正弦振动在板坯连铸机上的应用进行专题论述。同时本文还简洁的讲述了连铸机在全世界及其在中国的发展现状，讲述了连铸机在未来的发展潜力。我国在世界上的冶金水平，及其连铸机发展的重要性。关键词 ： 连铸机 板坯 正弦振动 偏心轴 电动机AbstractThe design of the slab caster mold vibration device, the main body of the continuous casting machine vibration, linkage, deceleration institutions, such as eccentric shaft design, and continuous casting machine of some equipment: motor, speed reducer,coupling, mold and vibration devices, such as the choice of calculated and listed in the main technical performance parameters. The vibration device designed mainly by eccentric displacement of the eccentric vibration generated, so the size of the bias is particularly important in a calculation. At the same time as a result of different types of speed reducer, as well as the different transmission ratio, in accordance with the actual situation. the two gear reducer design options. According to the section of slab size, amplitude, frequency, to calculate the size of the motor power. In addition to the slab continuous casting and rolling technology characteristics and sinusoidal oscillation in the slab continuous casting machine to the topic discussed. At the same time, this paper describes simple le continuous easting machine in the world and its status in China, about the continuous casting machine in the future development potential China metallurgy in the world level, and the importance of the development of continuous casting machineKey words : Continuous casting machine , Slab , Sinusoidal vibration ,Ecccntric shafl Motor目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1连铸的含义11.2国内连铸的发展21.3中国连铸发展的及与世界连铸水平的差距31.4连铸机振动系统应注意的部分问题6第二章 结晶器振动技术72.1结晶器振动技术发展的历史72.2连铸机结晶器振动简介72.3结晶器振动规律的演变8第三章 结晶器振动方案的选择123.1设计内容简介123.2技术方案介绍12第四章 设计部分174.1已知参数174.2 方案的总体布置形式174.3具体部件设计方案的确定19第五章 结晶器正弦振动的参数分析235.1负滑脱量计算235.2频率与周期235.3负滑脱时间的确定24第六章 结晶器振动装置机械设计266.1设计计算266.2电动机的选择286.3 分配传动比296.4减速器的选择296.5联轴器的选择316.6偏心轴的设计计算及校核32第七章 轴的受力分析及校核377.1轴的校核377.2心轴的校核40第八章 结晶器振动和润滑的关系438.1 结晶器振动与保护渣的关系438.2 结晶器的润滑机理448.3 结晶器中摩擦力的分布45连杆三维图47总结48致谢49参考文献50第一章 绪论1.1连铸的含义连铸即为连续铸钢（英文，Continuous Steel Casting）的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。连续铸钢的具体流程为：钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。从上世纪八十年代，连铸技术作为主导技术逐步完善，并在世界各地主要产钢国得到大幅应用，到了上世纪九十年代初，世界各主要产钢国已经实现了90以上的连铸比。中国则在改革开放后才真正开始了对国外连铸技术的消化和移植；到九十年代初中国的连铸比仅为30。WAM公司作为中国最早的一家民营专业化连铸技术公司，从1992年成立起就致力于中国连铸技术的发展和创新，为推动国内连铸钢铁业的迅速发展，提高国内连铸比贡献自己的一份力量。铸铁水平连铸课题为国家“七五”攻关项目，铸铁经过水平连铸方法生产的型材，无砂型铸造经常出现的夹渣、缩松等缺陷，其表面平整，铸坯尺寸精度高(土L 0mm)无需表面粗加工，即可用于加工各种零件。特别是铸铁型材组织致密，灰铸铁型材石墨细小强度高，球铁型材石墨球细小园整，机械性能兼有高强度与高韧性结合的优点。目前国际上铸铁型材已广泛运用到制造液压阀体，高耐压零件，齿轮、轴、柱塞、印刷机辊轴及纺织机零部件。在汽车、内燃机、液压、机床、纺织、印刷、制冷等行业有广泛用途。1.2国内连铸的发展统计数字显示，2001年中国连铸比为93.7%，2003年上半年全国连铸比达到94.65%，中国连铸比已经进军世界领先水准，达到前所未有的饱和状态。 中国连铸的数据 如表1所示（ 统计到2003年年初）：与工业发展大国相比，中国拥有最多的连铸机；目前，中国连铸的年生产力是30亿吨，其中，还有很大的可挖掘潜力。采用了高拉速、高连铸炉数、高作业率、高质量的连铸技术，40%55%方坯连铸机还进行了高级的改进，高产量，短周期，高度情节的连制的特点，做到了质量与产量的高度统一和炉机匹配统一。目前，世界连铸机生产量的总和为5500万吨，而我国的生产量在1400万吨左右，占世界生产量总和的四分之一。（见表2），中国CSP钢产量（1050万t）与美国CSP产量（1000万t）相当。表1 国内连铸机统计机型 台数/台 流数/流 年产能/万t说明 小方坯 2117838983.50150mm×150mm方、矩坯 2187819902>150mm×150mm板坯 911208383板方兼用者按板坯计 薄板坯 10101262薄板坯连铸连轧 圆坯 2052511.25以生产圆坯为主者按圆坯 异型坯 1363 合计 551174929204.75有几家方案未确定者（如广东、福建等）尚未计入 表2 我国薄板坯连铸连轧生产装备一览企业 炼钢炉 连铸机 板坯尺寸/mm年设计能力/万t轧机 均热炉 投产日期 珠钢 150t电炉 1流立弯型CSP50×9501350806机架CSP辊底炉191.8m1999.1邯钢 100t转炉 1流立弯型CSP5070×9801560123机架CSP辊底炉191.8m2000.1包钢 210t转炉 2流立弯型CSP70×9001680200机架CSP辊底炉200.8m×2，摆动联接 2000.12唐钢 150t转炉 1流直弧型TSR9070、65×85016801205机架 辊底炉187.8m2003.1马钢 100t转炉 2流立弯型CSP9070、65×90016002207机架CSP辊底炉270m×2，摆动联接 2004.1涟源 90t转炉 1流立弯型CSP70、65×90016001307机架CSP辊底炉291.8m2004本钢 1流直弧型FTSR9085×8501750150 2006.11.3中国连铸发展的及与世界连铸水平的差距 图标5反映着全球上个世纪的连铸的平均水平，其中不难看出，浇注率和作业率都在逐年的提升，但是，由于各种因素的制约和生产力的不发达，我国的连铸机作业率与其相差较大表4 高效板坯连铸技术经济指标厂家 板坯尺寸/mm×mm拉速/m.min-1作业率/%漏钢率/%年产量/万t 日本住友公司鹿岛厂3号板坯连铸机 270×1450 >2.0>90<0.02>300日本钢管公司福山厂5号连铸机 220×7001650 2.593<0.02>300美国阿姆科公司阿什兰厂连铸机 240×9651727 2.0>90<0.05200美国国家钢铁公司格拉尼特厂连铸机 220×9002040 1.6590<0.05160德国克虏伯公司莱茵豪森厂连铸机 260×8501650 1.6>85<0.03>200中国上海宝山钢铁公司1号、2号连铸机 210250×9001930 >1.4>80<0.12>230美国钢铁公司蒙瓦利厂连铸机 210250×7001050 2.0>90<0.05260表5 20世纪连铸机指标（1世界平均水平1）年代 铸机作业率/%浇注速率/t（流.min）-1板坯 大方坯 小方坯 70年代中期 35381.70.250.1880年代末 601.860.350.1890年代 >90230.40.60(2) 提高作业率的技术方面a) 长时间、多流程浇注：不同钢种多流程浇注；长水口更换的时间；b) 曾长机器寿命技术：控制结晶器上、下步扇形段的每次浇铸量c) 防漏钢技术：设置结晶器漏钢防御、检测和报警系统。d) 减少浇铸周期：实现连铸机设备的控制的自动化.提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障在线作业，是提高板坯连铸机作业率水平的关键。(3) 坯件质量的提高方面坯件的质量概包括：铸坯金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态；坯件表面纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣；坯件内部中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析等等。坯件质量控制措施是：控制坯件进去结晶器前的哥哥工序，控制液体钢材在结晶器上时的凝固过程，控制坯件在二次冷却期间的凝固过程(4) 铸坯金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态上述因子评价包括：刚才的总含氧量TO；钢材中杂质量（50m）；钢材中大粒的杂物含量（50m）。不同产品对钢材的要求见表6所示。表6 高级钢材对洁净度的要求产品分类 钢种 代表规格 产品材质特性要求 清洁度要求薄板 DI罐 低碳铝镇静钢 0.20.3mm飞边裂纹 TO<20×10-6,D<20m 深冲钢 超低碳铝镇静钢 0.20.6mm超深冲，非时效性表面线状缺陷 C<20×10-6，N<20×10-6,TO<20×10-6，D<100m 荫罩钢 低碳铝镇静钢 0.10.2mm防止图像侵蚀 D<100m,低硫化 导架结构材 13%Cr0.150.25mm打眼加工时的裂纹 D<100m 42Ni D<5m， N<50×10-6中厚板 管线钢 X5270级低合金钢 1040mm氢引起的裂纹 夹杂物形态控制 低硫化，S<10×10-6低温用钢 9%Ni1040mm低温脆化 P<0.003%,S<0.001%抗层状撕裂钢 结构高强钢 1040mm层状撕裂 低磷化、低硫化 无缝管 座圈材 轴承钢 50300mm转动疲劳寿命 TO<10×10-6, Ti<20×10-6净化管 不锈钢 10 mm电解浸蚀时的 表面光洁度 TO<20×10-6, N<50×10-6， D<5m 棒材 轴承 轴承钢 3065 mm转动疲劳特性 TO<10×10-6, Ti<15×10-6 D<15m 渗碳钢 SCM432、420 疲劳特性、加工性 TO<15×10-6，P<0.005%线材 轮胎钢丝 SWRH72、82B0.10.4 mm冷拔断裂 非塑性夹杂D<20m 弹簧钢 SWRSSi-Cr钢 1.610 mm 0.10.15 mm疲劳特性、 残余应变性 非塑性夹杂D<20m (5) 坯件表面纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣坯件表面质量好坏是热送、直接轧制和热装的前提条件。坯件表面质量的好坏，只要取决于液体钢在结晶器是的凝固过程。保证坯件表面质量的措施有：控制液体钢在结晶器时的液面的稳定程度。控制结晶器的震动频率，控制结晶器的(6)坯件内部中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析坯件的这一部分缺陷，一般的情况下，在轧制的时候就能消除。内部的缺陷，主要取决于在第二次冷却的时候的凝固过程1.4连铸机振动系统应注意的部分问题图为某连铸机原振动系统，从整体上看传动环节太多，从局部上看则结构环节过多。动力由电机传至外弧左偏心轮轴要经过减速机、联轴器、传动轴等7个环节，仅联轴器就用了4套。而运动传至内弧偏心则还要多一个环节。从局部看，为了实现振动机构振幅可调，在机构中增加了偏心套。从偏心轴至振动台需经过偏心轴、偏心套、轴承、连杆以及关节轴承等环节。由此可见，该振动装置的振动系统环节太多。图1 某连铸机原振动系统振动系统环节过多造成振动不稳定的原因可归结如下：(1)环节过多使系统刚度降低，从而导致系统固有频率降低。(2)环节过多导致振动台四点振幅及相位误差增大。(3)增加了系统存在间隙的机会。所以我们在设计连铸机振动系统时应尽量避免以上问题的发生。第二章 结晶器振动技术2.1结晶器振动技术发展的历史 最初的连铸机结晶器是静止不动的，在拉坯的过程中坯壳很容易与结晶器内壁产生粘结，从而出现坯壳“拉不动”或拉漏钢水的事故发生。因此，静止不动的结晶器限制了连铸生产的工业化发展。直到1933年现代连铸的奠基人一德国的西格弗里德·容汉斯开发了结晶器振动装置，并成功地将它应用于有色金属黄铜的连铸。 1949年S·容汉斯的合伙人美国的艾尔文·罗西(Irving Rossi )获得了容汉斯结晶器振动技术专利的使用权，并首次在美国约阿·勒德隆钢公司厂的一台方坯连铸试验机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被西德曼内斯(Mannesmann)公司胡金根厂的一台连续铸钢试验连铸机上成功应用结晶器振动技术在这两台连铸机上的成功应用，为结晶器振动技术的广泛应用打下了坚实的基础。2.2连铸机结晶器振动简介 在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。 机械振动的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。 在新型连铸生产工艺中，采用带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制是保证连铸生产质量的关键技术之一。国外的应用情况表明，采用连铸结晶器非正弦伺服振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂，减小铸坯振痕，提高铸坯质量川一9l。带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制装置和传统的结晶器振动装置相比，可以方便地实现多种波形振动、实现连铸过程监督和实时显示振动波形，并能在线修改非振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过度。2.3结晶器振动规律的演变结晶器振动技术的发展过程来看，结晶器振动技术先后经历了矩形速度规律、梯形速度规律值到目前应用最广泛的正弦振动规律以及近几年更为先进的非正弦振动规律。 结晶器振动速度随时间的变化规律即为结晶器振动规律，结晶器振动规律是结晶器振动技术中最基本的内容。因为从结晶器振动技术发展的历史过程来看，每当结晶器采用了一种新的振动规律时，新的振动规律都较过去的振动规律更为合理，而且都对铸坯的连续浇注、铸坯的表面质量及拉坯速度的提高产生了重大的影响。 (1)矩形速度规律 从结晶器振动技术发展历史来看，矩形速度规律是最早出现的一种结晶器振动方式，矩形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动时与拉坯速度相同，即结晶器与铸坯做同步运动，然后结晶器又以3倍的拉坯速度向上运动。其表达式如下：式中：结晶器振动频率 cpm S振幅 mm 拉坯速度 mm/min 生产实践证明，矩形振动方式对铸坯的脱模是有效的，相比静止不动的结晶器，这种振动方式大大提高了铸坯的表面质量，提高了连铸的生产效率，在早期得到广泛应用。但此种振动方式的存在的缺点是:该振动规律的实现是用凸轮来实现的，但是凸轮的加工制造比较麻烦;为了保证结晶器与铸坯之间速度严格的同步运动，结晶器振动机构与拉坯机构之间要实行严格的电器连锁;结晶器振动速度在上升和下降时的转折点处变化很大，其加速度在理论上等于无穷大。虽然凸轮曲线在上升和下降之间有过渡连接曲线使结晶器振动的加速度达不到无穷大，但是仍然很大。过大加速度对铸坯的表面质量和振动系统的正常运转都是不利的，将对设备产生强大的冲击，因而也不能采用高频率振动方式。(2)梯形速度规律 梯形速度规律是在矩形速度规律的基础上进行了一些改进，如图2-2中的曲线2所示即为梯形速度变化规律。梯形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动的过程中有一段较长时间其速度略大于铸坯的拉坯速速，即现在所称的“负滑动运动”。负滑动运动可以在坯壳中产生压应力，可以使结晶器里已经断裂的坯壳被压合，并且能够使粘结在结晶器内壁上的坯壳强制脱模;从图1.1中曲线2可以看出结晶器振动速度在上升和下降的转折点处，变化比较缓和，这将有利于提高结晶器振动的平稳性。生产实践证明，梯形速度规律是一种相对比较好的振动规律，因此这种振动规律被使用了许多年。后来才被更为合理的正弦振动规律所取代。(3)正弦速度规律 正弦速度规律如图2-2的曲线所示(正弦速度与余弦速度相同)。之所以选择正弦规律的主要原因有两个:一是正弦速度规律打破了前两种速度振动规律结晶器和铸坯之间有一定的速度关系的框架，重点发挥结晶器的脱模作用;二是速度规律的实现用偏心轮取代了之前使用的凸轮。 图2-2 正弦和非正弦振动规律结晶器振动的正弦速度规律曲线的数学表达式为：式中 结晶器运动的速度m/minh振动冲程（俩倍振幅）mm振动频率1/min从图2-2中的曲线可以看出正弦速度规律的主要特点如下： 1)结晶器与铸坯之间没有同步运动阶段，但结晶器仍然有一小段负滑动运动，这有利于拉裂坯壳的“愈合”和粘结坯壳的脱模。2)由于结晶器振动速度是按正弦曲线变化，其加速度就是按照余弦曲线变化的。因此速度与加速度的变化都很平稳，这也使结晶器的振动很平稳。3)由于结晶器振动的加速度较小，因此可以采用较高频率的振动，这有利于消除坯壳与结晶器壁的粘结，也就提高了结晶器的脱模作用。 4)结晶器正弦振动规律是用偏心机构来实现的，采用偏心机构比凸轮机构具有加工制造容易、运动精度高、润滑密封方便、易于采用高频振动的优点。基于正弦振动规律上述的优点，它是目前国内外应用最为广泛的一种结晶器振动规律。它在方坯、板坯及薄板坯连铸机上都有最广泛的应用。 (4)非正弦速度规律如图2-2的非正弦速度规律4。它是近年来出现的一种新型振动方式。非正弦速度规律主要特点是:负滑动时间比较短，这有利于减轻铸坯表面振动痕迹的深度，提高铸坯表面质量;较长的正滑动时间可增加保护渣的消耗量，有利于提高结晶器的润滑条件，减小拉坯阻力;结晶器向上振动速度与拉坯速度之差较小，有利于减小结晶器施加给铸坯向上作用的摩擦力，即可减小坯壳中的拉应力，减小铸坯拉裂事故的发生。这些都有利于拉坯速度的提高，有利于连铸生产效率的提高。第三章 结晶器振动方案的选择3.1设计内容简介 连铸是指使钢水连续不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却全部凝固后切成坯料的铸造工艺。它与传统的“模铸开坯”工艺相比，具有明显优势。连铸坯的产量占整个钢产量的百分率可反映一个国家炼钢工艺的先进水平，因而连铸比的提高受到国内外的广泛重视。结晶器及其激振系统是连铸机中的重要组成部分。结晶器的作用是为了对钢水进行一次冷却，使其形成坯壳，同时为了保证出料均匀，减少拉坯摩擦力，避免钢水粘壁、漏钢，改善铸坯表面质量。为此，需要通过一个振动机构使结晶器按一定的规律振动，既激振系统。 与传统的直流电机或交流变频电机驱动偏心凸轮的结晶激振系统相比，电液伺服驱动的连铸机结晶器激振系统具有能实现正弦振动、易于实现计算机控制、布置方便和可以实现多流连铸机共用泵站节能及群控等优点。本研究采用电液伺服结晶器激振系统，可以方便地产生各种振动规律，实现控制过程监督、实时显示并根据拉坯速度实时修改振动参数，提高连铸坯质量和提高金属收得率，从而实现连铸过程的自动化。结晶器振动装置是连铸机及轧钢机械的关键设备，使连铸生产实现工业化。结晶器振动装置必须能使结晶器准确地沿着一定的轨迹振动，并且使振动具有一定的规律。结晶器振动装置的振动动作一般是由电机、连杆、偏心轮等实现的。由此可见，对结晶器振动装置的振动规律、振动方法、动力系统等附属机构的改造对提高连铸质量有重大的意义。3.2技术方案介绍目前结晶器振动装置的形式主要有差动式振动机构、双摇杆式振动机构、四偏心轮式振动机构、液压伺服式振动机构等。结晶器振动装置的发展与创新主要是在它原有的基础上对振动规律、振动系统、动力系统等附属机构建立起来的。图3-1弧形连续铸钢设备3.2.1差动式振动机构这种机构是利用齿轮或凸轮机构的差动原理来实现结晶器的弧线运动的，现以差动齿轮机构为例来说明。结晶器固定在由弹簧支撑的振动框架上，由凸轮或是偏心轮强迫框架下降，弹簧反力使其上升，它没有一般振动机构的振动臂，而是用一组齿轮和齿条来代替。振动框架由内、外弧侧的齿条6分别与节圆半径相等的小齿轮2、4相啮合。节圆半径不等的扇形齿轮又分与小齿轮装在同一根轴上。所以，当扇形齿轮3、5摆动时，就使与其相连的两个小齿轮产生不同的线速度，反应在振动框架的两侧齿条上，其上鞋运动的线速度也不一样。因而可是结晶器产生所要求的弧线振动。图3-2差动齿轮式振动机构简图3.2.2双摇杆式振动机构 此种机构也称为双短臂式或是四连杆式振动机构。它是通过选择适当尺寸的两个摇杆，使其在某一个瞬时的运动是绕曲率半径中心O点得圆弧线运动。圆弧线的半径应当是结晶器振动的曲率半径R。既然有瞬时性，因此双摇杆所实现的圆弧振动也是一个近似的圆弧轨迹。所以，使结晶器在圆弧径向产生误差。但由于结晶器的振幅与圆弧半径相比很小，因此，瞬心位置变化所造成的运动误差在理论上是很小的，一般在圆弧各点振动轨迹的误差不大于0.1mm。在双摇杆式振动机构中，两个摇杆长度的选择必须满足：ab=cd(ab=cd),且ab(ab)与cd(cd)各自连线的延长线应通过曲率中心O点。所以ad(ad)>bc(bc).R称为大圆弧半径，如图示，它是目前广泛应用的外弧双短臂和内弧双短臂振动机构。应用前者时a点和d点做固定的铰点。采用后者时，则应该把b点和c点做固定的铰点以实现所要求的振动轨迹。图3-3双短臂振动机构原理图 3.2.3四偏心式振动机构 四偏心式振动机构是近几年才出现的一种新型振动机构，具有结构简单，运动轨迹准确等优点。其设计原理与我国的差动齿轮相似，图示是四偏心式振动机构的一个实例。它是近年来新投产连铸机中采用较多的一种。结晶器的弧线运动是利用两队偏心轮距不同的偏心轮机连杆机构而产生的。结晶器运动的弧线定中是利用两条板式弹簧来实现的。板式弹簧使结晶器只做弧线摆动，而不能产生前后左右的晃动。适当选择弹簧的长度，可以是运动轨迹误差不大于0.02mm。振动台架采用钢结构件，更换迅速方便。这种振动机构是靠偏心轮连杆的推力，作用于振动台的四角，使结晶器的运动非常平稳，不会由于结晶器的内阻力作用点的偏移而是结晶器运动不平稳。其缺点是运动零件较多，结构比较复杂。3.2.4液压伺服式振动机构 传统的结晶器振动装置是通过振动台使结晶器产生正弦或非正弦振动，这种振动方式存在着振动质量大及维修困难等缺点。为克服上述困难，卢森堡PW公司开发了一种采用本体振动式的新型方坯结晶器。其特点是只有结晶器铜管、导流水套和结晶器上的法兰参与振动，而其他零部件如外水套、冷却水、闪烁计数器、结晶器电磁搅拌器及足辊等不参与振动。因而具有振动质量小，结构简单、维修费用低等特点。 结晶器的运动是又液压缸借助一个振动臂来产生的。为安全起见，采用水油混合物作为工作介质。振动冲程为h=08mm，频率为f=0600/min在线自动调节。图3-5本体振动式方坯结晶器 第四章 设计部分4.1已知参数 1.结晶器驱动是电机驱动；2.结晶器的断面尺寸是2501600（毫米毫米）；3.拉坯速度1.5；4.正弦波震动，振幅3毫米4.2 方案的总体布置形式 连铸机的结晶器振动台采用对称布置的形式如图（4.1）所示。在平行与流注方向的两侧、各有一个相同的震动机构，由一台电机通过双输出减速机，同步的驱动两个振源机构的偏心部件产生振动。振源机构通过一个推杆和平行四边形机构相连。这样就将振源机构的高速旋转转化为平行四边形机构的高频小振幅震动。结晶器就坐落于由这两个机构形成的高的平面上。由平行四边形机构的运动特性，结晶器在振动过程中一直保持竖直状态。1-电机；2-双输出减速器；3-左侧振源机构；4-右侧振源机构；5-结晶器；6-左侧平行四边形机构；7-右侧平行四边形机图4.1 结晶器振动台布置图机构的转化将两侧的振动机构分别向中心平面投影，得到一个完全的重合机构（如图4.2.1和4.2.2所示）这样就将振动台的空间机构转化为平面机构。图 4.2.1图4.2.2从图中可以看出，振动平面在做一个绕点的转动但转角非常小。水平方向上的位移可以略去不计。可以认为结晶器振动台是上下运动。 4.3具体部件设计方案的确定4.3.1方案的分析比较与确定结晶器的振动机构类型如绪言所述有：短臂四连杆、摆杆式、四偏心式可以用于弧形连铸机。三者性能比较如表2-1表2-1 振动机构性能比较 型式短臂四连杆摆杆式四偏心式构造简单较大零件多运动精度良好 近似直线良好振动频率中·高中·高中·高运动方式摆动摆动回转支撑方式2点支撑2点支撑4点支撑 振幅调整线内线内线外根据以上的性能比较及内弧四连杆多用于小方坯，外弧四连杆多用于大方坯和板坯连铸机，所以本次设计的小方坯弧形连铸机采用内弧四连杆式。短臂四连杆包括内弧四连杆如图2-1a,外弧四连杆如图2-1b。 图2-1a 图2-1b内弧四连杆振动机构是一种较新颖的结构，其特点是全部传动机构和振动部分均放在内弧侧，结构简单。机构中用对心精确的关节轴承代替滚动轴承，减小了磨损。摇杆（即振动臂）较短，刚性好，不易变形。该结构考虑了运动部件的平衡，使偏心轮上的连杆受力方向不变，保证运动平衡。在连杆的压缩弹簧可防止过载损坏构件。采用改变偏心轴和偏心轴套的相对位置来改变偏心距以调整振幅的大小，既之前又不易变形，且振动误差也较小。在振动框架上设有与结晶器自动定位和自动连接冷却水的装置。由于这种结构具有运动轨迹较准确，结构简单，易于维修，没有导轨，只有轴承连接，因而使用寿命长，运动轨迹误差小等一系列优点，因而得到广泛应用。目前方坯连铸机上大多数都采用这种振动机构。4.3.2振动方式的分析与确定 内弧四连杆机构即短臂四连杆属于正弦运动，它是近年来国内外在各种断面连铸机上普遍采用的一种振动规律。 当结晶器的运动速度与时间的关系为一条正弦曲线时，称这种振动为正弦振动。其主要特点：结晶器在整个振动过程中速度一直是变化的，即铸坯与结晶器间时刻存在相对运动。在结晶器下降时还有一小段负滑动，因此能防止和消除粘结。另外，由于结晶器的运动规律是按正弦规律变化的，加速度则必然按余弦规律变化。所有，过渡比较平稳，冲击也较小。它与梯形振动相比，坯壳处于负滑动状态的时间较短，且结晶器上升时间占振动周期的一半，故增加了坯壳拉断的可能性。为弥补这一弱点应充分发挥加速度较小的长处，亦可采用高频率振动来提高脱模的效果。这种振动规律最突出的优越性是它采用简单的偏心机构（偏心轮或偏心轴套的组合）就能实现，无论从设计上还是制造上都很容易。它非常适合小振幅，高频率。，短负滑动时间，同时还能减小振痕深度，改善铸坯表面质量。因为在振动机构和拉坯机之间没有严格的速度关系，故不必建立起像梯形振动那样严格的联锁。因此，此设计选用正弦运动规律。所有振动机构为正弦内弧四连杆振动机构。4.3.3结晶器振动机构组成（1）结晶器振动台结晶器振动台位于浇注平台下方，是连铸机的关键部件。在连续铸钢过程中，钢液通过水口注入结晶器，并和结晶器内的闭环冷却水快速进行热交换，在与铜板接触部位形成坯壳，通过结晶器振动台高频率、小幅的振动，结晶器和坯壳之间形成相对运动，即工艺上说的“正滑脱”和“负滑脱”，使保护渣进入结晶器铜板和凝固坯壳之间的间隙，形成一层完整的润滑膜，对脆弱的坯壳进行保护和润滑。在“负滑脱”时，结晶器下部的液态保护渣被板坯拉出，有利于防止渣圈封闭和凝结，避免坯壳粘结在结晶器铜板表面上而发生粘钢型漏钢。这部分包括：台架、振动臂、支撑弹簧、蝶形弹簧组、托架等零部件。台架用来支撑结晶器，它为焊接结构。台架上有4个孔用来安装螺栓、螺母、垫圈固定结晶器。振动台上还有两个台阶和定位键槽，通过与键配合保证结晶器快速准确的定位。分架通过支撑弹簧与托架相连，并通过轴销与振动臂相连。振动臂通过销轴和托架连接。在振动臂的推动下，台架做上下往复运动。又振动臂和支撑弹簧组成的四连杆对台架运动轨迹具有约束作用，形成了强制导向，使结晶器外弧侧模拟的圆弧运动。支撑弹簧通过轴销、螺栓把台架和托架准确的连接起来，起到了连杆的作用，同时还利用自身的特性贮存、释放电动机的能量，减少电动机电流的大幅波动，从而改善控制系统的工作条件。安全载荷可以调节碟形弹簧的变形量来调整。（2）传动装置传动装置有特殊的电动机、联轴器、减速器、偏心轴等装置组成。电动机可以进行恒力矩转速向下无级调速，电动机上装有测速发电机，经过电器联锁就可以实现振动频率的自动调节。（3）可偏心转动轴装置 偏心转动轴即无级减速器的输出轴，通过可偏心机构和关节轴承以及摆动连杆将电动机的旋转运动转变为往复振动。这一往复运动的瞬时速度与时间的函数关系按正弦规律变化，这就是正弦振动。可变偏心装置是用来调整振幅的。它由一个偏心传动轴及一个相同偏心距的偏心轴瓦和其他零件组成，改变偏心轴瓦和偏心轴的相对位置，就可以得到若干组的振幅。结构简图如下 图5图5