畢業(yè)論文終稿-結(jié)晶器四連桿振動機構設計（送全套CAD圖紙 資料打包）

買文檔就送全套CAD圖紙QQ414951605或1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯XXXXX畢業(yè)設計論文結(jié)晶器四連桿振動機構設計系名專業(yè)班級學生姓名學號指導教師姓名指導教師職稱年月I目錄摘要IIIABSTRACTIV第一章緒論111研究背景及意義112結(jié)晶器振動機構簡介113結(jié)晶振動機構國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1第二章總體設計321設計要求322方案選擇3221振動方式選擇3222振動機構型式選擇323總體參數(shù)分析5231負滑脫量計算5232頻率與周期5233結(jié)晶器的運動速度和加速度6234負滑脫時間的確定7第三章主要零部件的設計與選擇931電動機的選擇9311電動機類型的選擇9312電動機容量的選擇9313電動轉(zhuǎn)速的選擇1132減速器的選擇11321傳動比的確定11322減速器選擇12323減速器的功率校核12324減速器的強度校核1233偏心軸的設計13331選擇軸的材料13332估算軸徑13333軸的結(jié)構設計13334軸的強度計算與校核1434偏心軸上零件的設計與校核18341聯(lián)軸器的選擇18342軸承的選擇及壽命校核19II343鍵的選用及校核2335四桿振動機構設計23351搖臂的設計23352連桿的設計24353連接銷軸的設計25第四章振動機構安裝與維護保養(yǎng)2641振動機構的安裝2642振動機構的維護保養(yǎng)26總結(jié)28參考文獻29致謝30III摘要結(jié)晶器是連鑄機的心臟部件。它的主要作用就是對結(jié)晶器中的鋼水提供快速而且均勻的冷卻環(huán)境，促使坯殼的快速均勻生長，以形成質(zhì)量良好的坯殼，保證連鑄過程正常而穩(wěn)定的進行。在連鑄技術的發(fā)展過程中，只有采用了結(jié)晶器振動裝置后，連鑄才能成功。本文主要針對結(jié)晶器四連桿振動機構進行設計，四連桿振動機構主要由電機、減速器、偏心軸、連桿、搖桿、支架、平臺等構成。本次文首先，通過對四連桿振動機構結(jié)構及原理進行分析，在此分析基礎上提出了四連桿振動機構的總體結(jié)構方案；接著，對主要技術參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設計與校核；最后，通過AUTOCAD制圖軟件繪制了四連桿振動機構總裝圖、部裝圖及主要零部件圖。通過本次設計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如機械原理、機械設計、材料力學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設計方法并能夠熟練使用AUTOCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。關鍵詞結(jié)晶器，四連桿，振動，設計IVABSTRACTMOLDISACASTERHEARTCOMPONENTSITSMAINROLEISTOMOLDTHEMOLTENSTEELTOPROVIDERAPIDANDUNIFORMCOOLINGOFTHEENVIRONMENT,TOPROMOTETHERAPIDGROWTHOFTHEUNIFORMSHELLTOFORMAGOODQUALITYOFSOLIDIFIEDSHELL,TOENSURETHENORMALANDSTABLECONTINUOUSCASTINGPROCESSAFTERCASTINGTECHNOLOGYINTHEDEVELOPMENTPROCESS,ONLYWITHAMOLDOSCILLATIONDEVICE,CASTINGTOSUCCEEDINTHISPAPER,THEDESIGNFORTHEFOURBARLINKAGEMOLDVIBRATIONMECHANISM,FOURBARLINKAGEMECHANISMISMAINLYCOMPOSEDOFVIBRATINGMOTOR,REDUCER,ECCENTRICSHAFT,CONNECTINGRODS,ROCKER,BRACKETS,PLATFORMSTHISPAPERFIRST,THROUGHTHEFOURLINKSTRUCTUREANDPRINCIPLEOFTHEVIBRATIONMECHANISMISANALYZEDINTHISANALYSISTHEOVERALLSTRUCTUREOFTHEPROGRAMPROPOSEDFOURBARLINKAGEMECHANISMONTHEBASISOFVIBRATIONNEXT,THEMAINTECHNICALPARAMETERSWERECALCULATEDCHOICETHEN,FOREACHTHEMAINCOMPONENTSWEREDESIGNEDANDVERIFICATIONANDFINALLY,THROUGHTHEAUTOCADDRAWINGSOFTWARETODRAWAFOURBARLINKAGEASSEMBLYDIAGRAMVIBRATIONMECHANISM,THEMINISTRYOFEQUIPMENTANDMAJORCOMPONENTSDIAGRAMCHARTTHROUGHTHISDESIGN,THECONSOLIDATIONOFTHEUNIVERSITYISEXPERTISE,SUCHASMECHANICALPRINCIPLES,MECHANICALDESIGN,MECHANICSOFMATERIALS,TOLERANCESANDINTERCHANGEABILITYTHEORY,MECHANICALDRAWING,ETCMASTEREDTHEDESIGNMETHODOFGENERALMACHINERYPRODUCTSANDBEABLETOSKILLFULLYUSEAUTOCADDRAWINGSOFTWAREFORTHEFUTUREWORKOFGREATSIGNIFICANCEINLIFEKEYWORDSMOLD,FOURLINK,VIBRATION,DESIGNVVIVIIVIIIIX結(jié)晶器四連桿振動機構設計1第一章緒論11研究背景及意義結(jié)晶器是連鑄機的心臟部件。它的主要作用就是對結(jié)晶器中的鋼水提供快速而且均勻的冷卻環(huán)境，促使坯殼的快速均勻生長，以形成質(zhì)量良好的坯殼，保證連鑄過程正常而穩(wěn)定的進行。在澆注鋼水時，若結(jié)晶器靜止不動，坯殼容易與結(jié)晶器內(nèi)壁產(chǎn)生粘結(jié)，這就增大了拉坯時的阻力，導致出現(xiàn)坯殼“拉不動”或者鋼水被拉漏事故發(fā)生，很難進行澆注。而當結(jié)晶器以一定的規(guī)律振動時，這就能使其內(nèi)壁獲得比較良好的潤滑條件，從而減少了摩擦阻力又能防止鋼水和結(jié)晶器內(nèi)壁的粘結(jié)，同時還可以改善鑄坯的表面質(zhì)量。因為當產(chǎn)生粘結(jié)時，振動能夠強制脫模，消除粘結(jié)。因此使結(jié)晶器發(fā)生振動是澆注成功的先決條件，同時也是連鑄技術發(fā)展的一個重要里程碑。正是振動結(jié)晶器的發(fā)明，工業(yè)上才得以實現(xiàn)大規(guī)模的應用連鑄技術。隨著連鑄技術的不斷發(fā)展，結(jié)晶器振動技術也在不斷的發(fā)展和完善。12結(jié)晶器振動機構簡介在連鑄技術的發(fā)展過程中，只有采用了結(jié)晶器振動裝置后，連鑄才能成功。結(jié)晶器振動的目的是防止拉坯坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，同時獲得良好的鑄坯表面，因而結(jié)晶器向上運動時，減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋而當結(jié)晶器向下運動時，借助摩擦，在坯殼上施加一定的壓力，愈合結(jié)晶器上升時拉出的裂痕，這就要求向下的運動速度大于拉坯速度，形成負滑脫。機械振動的振動裝置由直流電動機驅(qū)動，通過萬向聯(lián)軸器，分兩端傳動兩個蝸輪減速機，其中一端裝有可調(diào)節(jié)軸套，蝸輪減速機后面再通過萬向聯(lián)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(chǎn)生振動。在新型連鑄生產(chǎn)工藝中，采用帶有數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器電液伺服振動控制是保證連鑄生產(chǎn)質(zhì)量的關鍵技術之一。國外的應用情況表明，采用連鑄結(jié)晶器非正弦伺服振動，能夠有效地減少鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力，從而防止坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)而被拉裂，減小鑄坯振痕，提高鑄坯質(zhì)量川一9L。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。13結(jié)晶振動機構國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀最早的連鑄采用的是靜止的結(jié)晶器2，鑄坯直接從結(jié)晶器向下拉出，因為鑄坯極容易與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)，很難進行正常澆鑄，這時人們發(fā)現(xiàn)應用潤滑油可顯著提高結(jié)晶器四連桿振動機構設計2潤滑效果、降低結(jié)晶器摩擦力，但是由于鋼水液面及拉坯速度的變化阻止了油膜的形成，從而不會產(chǎn)生明顯的潤滑效果。為了弄清楚摩擦力的形成原因，人們對靜止的結(jié)晶器連鑄過程的摩擦力進行了測量。測試顯示碳含量01鋼的摩擦系數(shù)大約只有含碳量04鋼的1/21/3。結(jié)晶器振動技術早期只應用于有色金屬的澆鑄，直到1949年，才有SJUNGHANS最先將其應用于鋼的澆鑄，其目的是為了有效的減低鑄坯與結(jié)晶器的摩擦力。SJUNGHANS的這一成果，對推動連鑄技術的發(fā)展，使其從實驗室走向社會工業(yè)化起到了極其重要的作用。從結(jié)晶器的發(fā)展可以看出，由于人們對結(jié)晶器振動技術的認識和理解不同，振動技術經(jīng)歷了一個曲折的發(fā)展過程，概括起來，大致可以分為三個階段1）60年代及以前的時期。這是連鑄技術從無到有，從實驗室走向工業(yè)化應用的關鍵時期。連鑄技術的出現(xiàn)，引起了冶金工作者的廣泛關注，人們紛紛展開實驗室研究，為了克服靜止結(jié)晶器澆鑄時出現(xiàn)的粘結(jié)漏鋼，首先對粘結(jié)性漏鋼機理進行了研究。由于這種機理認識的不同，相應地發(fā)展了各種結(jié)晶器振動技術。其中以基于“撕裂焊合”理論的31型振動方式占主導地位，因機械制造困難及維護方面的原因，后來發(fā)展了基于偏心輪實現(xiàn)的正弦運動。正弦振動具有速度、加速度變化平衡，振動過程無沖擊，結(jié)構簡單，易于制造，安裝等優(yōu)點，加上負滑動理論的不斷發(fā)展和完善，正弦振動開始得到了廣泛的關注。2）70年代至80年代初。這是連鑄技術工業(yè)化應用大發(fā)展及提高鑄坯質(zhì)量的時期。因為連鑄技術與傳統(tǒng)的模鑄相比有巨大的優(yōu)越性，所以連鑄技術開發(fā)成功后迅速地得到了廣泛的應用。與振動密切相關的鑄坯表面振痕對鑄坯表面質(zhì)量有很大的影響，人們便開始重視振動方式。振痕除通過凹坑形成應力集中外，有時還能在振痕下觀察到正偏析。在振痕底部熱阻的增加了局部冷卻速率，延緩了坯殼的生長，進而局部微觀組織粗化，增加了橫向裂紋及表面裂紋的敏感性。對奧氏體不銹鋼，溢流“鉤”中微觀組織的粗化加上偏析作用會使鑄坯表面振痕深度超過03MM,熱軋前必須進行修磨，否則無法熱軋。因此，為了改善鑄坯表面質(zhì)量，必須減少振痕深度。通過研究發(fā)現(xiàn)，負滑動時間對振痕深度有較大的影響，對于正弦振動，負滑動時間與振動各參數(shù)有密切關系。為了減少負滑動時間，以減少振痕深度，提高鑄坯表面質(zhì)量，采用高頻率，小振幅振動方式起到了積極作用。380年代后期到90年代。連鑄技術通過半個世紀的發(fā)展，已經(jīng)逐步走向了成熟，常規(guī)產(chǎn)品質(zhì)量矛盾已經(jīng)不突出。然而由于煉鋼技術的不斷完善，煉鋼節(jié)奏不斷加快，爐子出鋼量增加，與煉鋼及后步工序的軋鋼能力相比，已有的連鑄機生產(chǎn)能力便成為整個生產(chǎn)過程中的限制環(huán)節(jié)。廣大科技工作者開始尋求提高現(xiàn)有的連鑄機生產(chǎn)能力的途徑。根據(jù)報道，日本的NKK早在80年代初就開始了提高拉坯速度的高效連鑄技術的研究工作。結(jié)晶器四連桿振動機構設計3第二章總體設計21設計要求四連桿振動機構設計，振幅12毫米，振動重量按800毫米長結(jié)晶器計算，頻率100150之間。22方案選擇221振動方式選擇結(jié)晶器振動方式是指結(jié)晶器運動速度的變化規(guī)律，有三種（1）同步振動同步式振動是最早的振動形式，其速度變化規(guī)律特點是結(jié)晶器在下降時與鑄坯作同步運動，然后以三倍的拉速上升，上升和下降都是等速運動；這種振動方式需要采取凸輪機構，加工制造比較麻煩，同時，由于運動過程中產(chǎn)生沖擊力，影響結(jié)晶器振動的平穩(wěn)性，對鑄坯質(zhì)量和設備的正常運轉(zhuǎn)都是不利的。（2）負滑脫振動負滑脫振動是同步振動的改進形式，其主要特點是1）結(jié)晶器的下降速度稍大于拉坯速度，優(yōu)點是當結(jié)晶器下降時使坯殼中產(chǎn)生壓應力，以促進斷裂的坯殼壓合，也有利于脫模；2）結(jié)晶器在上升和下降的轉(zhuǎn)折點處，速度變化比較緩和，利于提高運動的平穩(wěn)性。負滑脫式振動是一種較好的振動形式，但是也是靠凸輪來實現(xiàn)的。（3）正弦式振動正弦式振動時，結(jié)晶器的運動速度是按正弦規(guī)律變化的，其特點是1）由于正弦振動中沒有穩(wěn)定的速度階段，所以結(jié)晶器和鑄坯之間沒有同步運動階段，但有一段負滑脫階段，有利于促使坯殼愈合；2）由于速度是按正弦運動變化，加速度是按余弦規(guī)律變化，過渡比較平穩(wěn)，沒有很大的沖擊；3）因加速度較小，有可能提高振動頻率，利于提高脫模作用，消除粘接現(xiàn)象；4）正弦式振動是通過偏心輪或四桿機構來實現(xiàn)的，制造比較容易。由于上述的優(yōu)點，現(xiàn)代工業(yè)化連鑄機的結(jié)晶器振動機構，多是按照正弦振動方式設計。綜上所述，本設計選擇正弦振動方式。222振動機構型式選擇結(jié)晶器的振動裝置的結(jié)構包括兩個基本部分實現(xiàn)結(jié)晶器運動軌跡的部分和實現(xiàn)結(jié)晶器振動的部分。結(jié)晶器四連桿振動機構設計4按照結(jié)晶器運動軌跡（弧線）的實現(xiàn)方式分為導軌式、長臂式、復合差動式、短臂四連桿式和四偏心輪式，其特點如下（1）導軌式振動機構導軌式振動機構是通過具有一定半徑的弧形導軌和滑輪來使結(jié)晶器實現(xiàn)弧線運動的。由于振動行程很小，弧形導軌也可以用兩段折線來代替，以便簡化加工。導軌可以故地在澆注平臺的鋼結(jié)構上，也可以固定在二次冷卻裝置的機架上，這樣便于對弧?；喴部梢杂没瑝K代替。它們是固定在結(jié)晶器的外殼或框架上的。結(jié)構比較簡單，早期使用較多。（2）長臂式振動機構長臂式振動機構是通過一根長臂來實現(xiàn)弧線運動，長臂的工作長度等于圓弧半徑，一端為支點，即連鑄機的圓弧中心，它是鉸接在建筑結(jié)構上的。另一端上裝著結(jié)晶器，可以繞支點做弧線擺動。長臂是通過振動機構實現(xiàn)上下振動的。長臂式振動裝置能準確地實現(xiàn)弧線運動，結(jié)構也比較簡單，這種振動機構對拆裝二次冷卻裝置及拉坯矯直機不太方便，現(xiàn)已淘汰。（3）復合差動式振動機構復合差動式機構是我國自行開發(fā)的一種振動機構。結(jié)晶器固定在由彈簧支撐的振動框架上，用凸輪和偏心輪強迫框架下降，利用彈簧的反力使其上升。該振動機構運動軌跡精確，機構簡單，運動件及軸承較少，方便維修及快速更換。而且由于有彈簧支撐，不但使拉破坯殼的危險大大下降，還能使有關運動件及齒輪和齒條等嚙合件永不脫離嚙合。（4）短臂四連桿振動機構四連桿機構中的連桿CD在某一瞬時的運動是繞瞬時中心O作弧線運動的，圓弧半徑為OD。因此，只要恰當?shù)剡x擇四連桿中各桿的尺寸參數(shù)，使OD正好等于連鑄機的圓弧半徑R，使結(jié)晶器處在CD桿的位置，便可以實現(xiàn)結(jié)晶器的弧線運動。由于結(jié)晶器的振幅與圓弧半徑相比很小，因此瞬心位置變化造成的運動誤差在理論上很小，不大于01MM，可以忽略。圖21四連桿機構（5）四偏心輪振動機構四偏心輪振動機構是西德曼內(nèi)斯曼公司于70年代開發(fā)，80年代加以改進的一種振結(jié)晶器四連桿振動機構設計5動機構。結(jié)晶器的弧線運動是利用兩對偏心距不同的偏心輪及連桿機構而產(chǎn)生的。結(jié)晶器運動的弧線定中是利用兩條板式彈簧使結(jié)晶器只作弧形擺動，而不能產(chǎn)生前后左右的位移。適當選擇彈簧的長度，可以使運動軌跡誤差不大于002MM。根據(jù)設計要求，本設計選擇四連桿機構作為振動裝置的型式。23總體參數(shù)分析231負滑脫量計算在結(jié)晶器下振速度大于拉坯速度時，稱為“負滑脫”。負滑脫量的定義為MAX10V拉拉式中負滑脫量，；結(jié)晶器振動時的最大速度，M/MINMAXV拉坯速度，4M/MIN。拉負滑脫能幫助“脫模”，有利于拉裂坯殼的愈合。正玄振動的選3040時效果較好。在這里選取為30。則由公式MAX10V拉拉可得出結(jié)晶器的最大振動速為MAXV（1）則MAXV拉4（130）52M/MIN0086M/S232頻率與周期結(jié)晶器上下振動一次的時間稱為振動周期T，單位S。一分鐘內(nèi)振動的次數(shù)為頻率，單位次/MIN。求解頻率的公式為FMAX2VFA式中結(jié)晶器振動頻率F振幅，3MM結(jié)晶器振動的最大速度，52M/MINMAXV結(jié)晶器四連桿振動機構設計6故2758次/MIN46次/S352/MIN10F周期T022S1F46圓頻率2850WT233結(jié)晶器的運動速度和加速度結(jié)晶器振動裝置的速度的大小方向是隨時間的變化而變化的，由于結(jié)晶器是按正弦曲線規(guī)律振動的，若結(jié)晶器運動時間為TS，則振動結(jié)晶器任一瞬間的運動速度可由下式求出MVAXSINWT可知，結(jié)晶器的運動速度是按正弦規(guī)律變化的當0，T0時，0；TMV，T00275S時，52SIN36M/MIN，方向向下；WT48T4,T0055S時，52M/MIN,振動速度達到最大值；T2MV,T00825S時，36M/MINWT34,T011S時，0；結(jié)晶器振動到最低點。準備向上振動；MV，T01375S時，36M/MIN,方向向上；T54，T0165S時，52M/MIN振動速度達到最大；WT32MV，T01925S時，36M/MIN；T74，T022S時，0。2MV結(jié)晶器振動裝置的加速度可由下式計算結(jié)晶器四連桿振動機構設計7MVTDAAXCOSW0086285COST245COSM/2S由此可見結(jié)晶器振動的加速度是按余弦規(guī)律變化的當0，T0時，245M/S,加速度具有最大值；WTA，T00275S時，173M/S；T48T,T0055S時，0；WT2A,T00825S時，173M/ST34,T011S時，245M/S；A，T01375S時，173M/S,；WT54，T0165S時，0M/S；T32A，T01925S時，173M/S；WT74，T022S時，245M/S。2A由此結(jié)晶器振動裝置完成了一個周期的振動，振動裝置進入下一個周期的振動。234負滑脫時間的確定當結(jié)晶器下振動的速度大于拉坯速度時就出現(xiàn)負滑脫，在本設計中拉坯速度4M/MIN，設開始出現(xiàn)負滑脫的時間，則有V拉1T1452SINWT則00307S1T4ARCSI5280T結(jié)晶器四連桿振動機構設計8負滑脫總時間124FTTT023700486S結(jié)晶器的位置、速度曲線和鑄流速度曲線（從結(jié)晶器的最高位置開始）如下圖所示曲線3曲線2曲線1下降上升圖中，曲線1表示結(jié)晶器位置；曲線2表示結(jié)晶器的速度；曲線3表示鑄流速度；表示負滑脫時間。由于結(jié)晶器為上下運動，而鑄流為連續(xù)向下運動，這樣在各個位FT置時的運動情況就有所不同，現(xiàn)分析如下位置1結(jié)晶器速度0，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，結(jié)晶器在最高位置點；位置2結(jié)晶器速度加速到4M/MIN，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，二者等質(zhì)同向，相對速度為0，開始負滑脫；位置3結(jié)晶器向下加速到最大速度52M/MIN，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，結(jié)晶器速度超過拉坯速度，并達到最大值；位置4結(jié)晶器速度達到最大后減速到4M/MIN，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，結(jié)晶器速度減到等于位拉速，負滑脫結(jié)束。位置5結(jié)晶器速度0，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，結(jié)晶器處于最低位置；位置6結(jié)晶器速度向上加速到4M/MIN，鑄流速度拉坯速度4M/MIN，二者等質(zhì)反向；位置7結(jié)晶器向上加速到最大值52M/MIN，鑄流速度拉速4M/MIN，二者相對速度最大。位置8結(jié)晶器回到初始位置，結(jié)束了一個周期的循環(huán)，下一循環(huán)開始。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結(jié)晶器四連桿振動機構設計9為有利。第三章主要零部件的設計與選擇31電動機的選擇選擇電動機應綜合考慮的問題根據(jù)機械負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機的類型。根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩。選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選擇的電動機功率應該留有余量，負荷率一般在0708之間。過大的備用功率會使電動機的效率降低，對于感應電動機，其功率因數(shù)將變壞，并使電動機最大的轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構型式。根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的餓要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速。除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能的要求，考慮運行的可靠性、設備的供貨狀況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素。311電動機類型的選擇電動機是標準部件。因為室內(nèi)工作連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以選擇Y系列（IP44）三相異步電動機。312電動機容量的選擇根據(jù)煉鋼機械式（1017）可得機構振動頻率102AVVFH結(jié)晶器四連桿振動機構設計10式中最大拉坯速度AV負滑動率（根據(jù)常規(guī)，一般選取為3040，此處取35）結(jié)晶器振幅H可得MIN286RF計算振動機構的驅(qū)動功率P10TAPV上式中的可由下式求得TTVPQF式中振動總負荷T振動臺及承載靜負荷結(jié)晶器內(nèi)的阻力F結(jié)晶器動負荷VP分別計算如下（1）2120981760MQGKNS式中振動負荷質(zhì)量M（2）VPA根據(jù)公式（34），可以得到振動加速度/2SIN2MADVTFHFFT可得2MAX7S綜合以上計算，可得340VPN（3）鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的阻力主要包括鑄坯與結(jié)晶器內(nèi)壁的粘附力和鑄坯運動的摩擦力。結(jié)晶器內(nèi)阻力的大小與結(jié)晶器的內(nèi)腔尺寸、制造安裝精度、結(jié)晶器的潤滑和振動情況有關。具體數(shù)值可以按下式（641）計算23010GKFBDRF結(jié)晶器四連桿振動機構設計11式中結(jié)晶器內(nèi)的阻力，F(xiàn)N鋼水密度，3KGCM坯寬，B3C結(jié)晶器開口寬度，DR結(jié)晶器液面到下口的距離，KFC鑄坯與結(jié)晶器壁的摩擦系數(shù)，取0035結(jié)晶器內(nèi)的阻力也可以用下式（642）進行簡單估算98150FL式中結(jié)晶器周邊長，M可得9812506150398N綜合以上計算，可得7634TP可得驅(qū)動電動機的功率1895214060TAVKW313電動轉(zhuǎn)速的選擇由于振動裝置振動頻率100150，及傳動裝置輸出轉(zhuǎn)速MIN/150RNW采用蝸輪蝸桿減速器，推薦傳動比為306I所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為MIN/4506RINW符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500、3000R/MIN。綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1500R/MIN的電機。綜合分析上述影響因素，本設計題目選擇Y系列（IP44）三相異步電動機，（JB/T96161999）,型號為Y200L4,額定功率30千瓦，轉(zhuǎn)速1470轉(zhuǎn)/分，重量253千克。安裝及外形是機座帶底腳、端蓋無凸緣。32減速器的選擇321傳動比的確定由設計參數(shù)可知，結(jié)晶器振動頻率為100150次/MIN，則有減速器低速軸上的轉(zhuǎn)結(jié)晶器四連桿振動機構設計12速為100150次/MIN，高速軸是根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速確定，為1470R/MIN。所以傳送比為7148950147/I這樣我們可以查機械設計手冊第四卷1644頁中表1625ZLY型減速器功率得到傳動比為105，采用渦輪蝸桿減速器。322減速器選擇由機械設計手冊第四卷中可查知，選用ZLY14071，其減速器功率為P126KW，高速軸軸頸為32MM，低速軸軸頸為65MM。323減速器的功率校核123PFP3計算功率P2負載功率1167KWP1減速器公稱輸入功率23KWF1工況系數(shù)，由機械設計手冊第五版第四卷1628，選定工況系數(shù)為15KWP23517613根據(jù)上述計算可知，減速器的選擇可以符合要求。324減速器的強度校核減速器的軸的材料擬選用45號鋼。（1）高速軸的強度校核電動機的額定轉(zhuǎn)矩為MN/M4170395則高速軸聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩為NNM4178381式中M電動級額定轉(zhuǎn)矩N聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運行機構N135機構剛性動載系數(shù)，1220，取18888低速軸上的轉(zhuǎn)矩為MN/I/137904321211所以減速器高速軸上的最大轉(zhuǎn)矩為MM1431NM高速軸上的最小軸徑為由減速器查知D55MM所以高速軸的最大扭矩應力為PA/857062431MAX3許用扭轉(zhuǎn)應力120/S結(jié)晶器四連桿振動機構設計13所以故通過校核。MAX（2）低速軸的強度校核低速軸的最大轉(zhuǎn)矩為MN137AX低速軸的最小軸徑為28MM，但是最大轉(zhuǎn)矩處的軸徑約為D281038MM，所以PAPA/M1209042AXA3綜上所述，減速器通過校核33偏心軸的設計331選擇軸的材料碳鋼冶煉容易，生產(chǎn)方便，價格低廉，加工容易，通過熱處理可以適當提高其機械性能，因而在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的發(fā)展，對工業(yè)用鋼的要求越來越高，在許多場合，碳素鋼往往不能滿足高服役條件和各種特殊的物理化學的性能要求。在這種情況下必須采用合金鋼或者特殊合金。所謂合金鋼就是指為了改善鋼的性能專門加入某些合金元素。本題目中的偏心軸要傳遞較大的扭矩，軸徑較大，有較大的截面尺寸，碳鋼的淬透性不足的話，就無法滿足需要。所以本設計題目選擇40CR。查7機械設計可得該材料的力學參數(shù)。11135,85,70BMPAPAMPA332估算軸徑按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑。先根據(jù)7機械設計表124可知40CR的C102；輸出軸的功率為齒輪嚙合效率；輸出軸的轉(zhuǎn)速為31239KW3。286/MINR根據(jù)機械設計式（122）得3MIN29107586PDCM由于該軸軸心處有空心處，所以選擇最小軸徑應該比此最小值大很多。333軸的結(jié)構設計該軸上零件有軸承和偏心套。偏心套的周向定位用定位裝置的齒嚙合來實現(xiàn)，軸向定位通過螺釘來實現(xiàn)。軸承處定位軸肩為了使得軸承的裝卸、維修方便，不應該取的太高。此軸在偏心處增加潤滑裝置。軸的結(jié)構工藝性設計時，在軸的左右兩端要做倒角；兩處裝軸承處要磨削加工，留有砂輪的越程槽；該軸的各段軸徑和長度確定如下（如圖53）結(jié)晶器四連桿振動機構設計14圖53軸的結(jié)構設計從左至右的各段圓周及偏心段的軸徑為1560230MM251906140MM。各段軸段長度見圖所示。且左端軸承距離A處375，右端軸承382距離A處200。334軸的強度計算與校核（1）先進行軸的受力分析因為結(jié)晶器的運動形式為正弦方式，而且在運動過程中，結(jié)晶器內(nèi)的阻力在發(fā)生有規(guī)律的變化，必須通過分步驟的分析結(jié)晶器的運動過程才能得到偏心軸受力最大的時候。將結(jié)晶器運動位移和速度曲線，在同一坐標系中做出。由于結(jié)晶器是從下向下運動，而鑄流連續(xù)向下運動，這樣在各個位置時的運動情況就有所不同，現(xiàn)分析如下（如圖54所示）1）在此過程中，結(jié)晶器向下運動，加速度的方向向下。結(jié)晶器速度從零開始增加，一直增加到和鑄流速度相同之時，即將開始負滑脫。2）在此過程中，結(jié)晶器向下運動，加速度方向向下，處于負滑脫的過程中。一直到達到最大速度之前。3）在此過程中，結(jié)晶器向下運動，加速度方向向上，仍處于負滑脫的過程中，速度逐漸減小，直到和鑄流速度相等。結(jié)晶器四連桿振動機構設計15曲線3曲線2曲線1下降上升曲線1結(jié)晶器位置曲線2結(jié)晶器速度曲線3鑄流速度負滑脫時間FT圖54振動波形圖4）在此過程中，結(jié)晶器向下運動，加速度方向向上，速度逐漸由鑄流速度減小為零。此時結(jié)晶器運動到了最下方。5）在此過程中，結(jié)晶器開始向上運動，加速度方向向上，速度逐漸增大，直至增大到最大速度。6）在此過程中，結(jié)晶器仍向上運動，加速度方向向下，速度逐漸減小，直至減小到零。此時結(jié)晶器回到運動的起始位置。通過分析結(jié)晶器的運動過程，可知在（5）過程中，偏心軸將會受到最大力的作用。因為在此過程中，結(jié)晶器向上運動，重力和結(jié)晶器內(nèi)的阻力方向都是向下的，同時，阻尼器會施加阻力，當出現(xiàn)向上加速度最大的時刻，偏心軸等傳動部件經(jīng)過連桿傳遞到振動臺的力是最大的。分析此過程，可以得到求解偏心軸強度時的受力及其簡圖，因為偏心軸的尺寸相對于整個傳動機構來說，可以忽略不計，所以，可以認為此時偏心軸所受的力是垂直于地面向上的。以結(jié)晶器為研究對象，進行受力分析可得結(jié)晶器的自重為31298/120981760QTNKGN結(jié)晶器內(nèi)阻力為F偏心軸經(jīng)連桿施加給振動臺的力為MAXQ經(jīng)計算可得1893結(jié)晶器四連桿振動機構設計16所以，偏心軸所受的力為19837092FN作出軸的受力簡圖（即力學模型），如圖（55A）所示，取集中載荷作用于偏心軸處，且距離偏心軸左端軸承A375MM，距離右端軸承B200MM。（2）計算軸承支反力左端軸承的支反力12079825095RAFBNA右端軸承的支反力1313RB（3）畫彎矩圖圖55B截面A處的彎矩為106ARMFANM計算彎矩圖扭矩圖彎矩圖受力簡圖圖55軸的強度計算（4）畫轉(zhuǎn)矩圖及其計算（圖55C）3329950688PTNMN（5）畫計算彎矩圖及其計算（圖55D）因為該軸單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，則截面A處的計算彎矩106B結(jié)晶器四連桿振動機構設計17為22213106981032VAMTNM（6）按彎扭合成應力校核軸的強度1）截面A處當量彎矩最大，故截面A處為危險截面。已知，查機械設計表122可得。032AVNM170BMPA3310285AMPAWD1B2）截面B處雖只受扭矩，但是其直徑最小，所以也是危險截面。233069MTNM335814BPAD170BMPA所以,其強度足夠。（7）按疲勞強度校核安全系數(shù)本設計題目取C截面處疲勞強度校核安全系數(shù)，因為在C截面處，其截面比A處要小，計算彎矩較大，且是偏心段的軸肩與非偏心部分連接出，有應力集中發(fā)生?？箯澖孛嫦禂?shù)333010196850WDM抗扭截面系數(shù)27T彎矩1833064281CAMN扭矩96TNM彎曲應力幅34281065CAMPAW彎曲平均應力0M扭剪應力幅3396810427ATA扭剪平均應力4MAMP查機械設計表（122）可得彎曲、剪切疲勞極限，135185A結(jié)晶器四連桿振動機構設計18彎曲、扭轉(zhuǎn)的等效系數(shù)03,15查機械設計表（128）可得絕對尺寸系數(shù)4,6表面質(zhì)量系數(shù)095查機械設計表（125）根據(jù)所選材料可得彎曲時配合及圓角處的有效應力集中系數(shù)分別為189,205K扭轉(zhuǎn)時配合及圓角處的有效應力集中系數(shù)分別為46取大值，即邊緣有效應力集中系數(shù)為，205受彎矩作用時的安全系數(shù)為135120694AMSK受扭矩作用時的安全系數(shù)為11851606049AMS安全系數(shù)為221360CS15S故可知軸的疲勞強度安全。34偏心軸上零件的設計與校核341聯(lián)軸器的選擇（1）選擇根據(jù)，選擇聯(lián)軸器型號為HL6。70DM23059TNM（2）校核已知聯(lián)軸器的工程轉(zhuǎn)矩查表可得，則有計算轉(zhuǎn)矩15AK230954CATNM結(jié)晶器四連桿振動機構設計19查表可知HL6型彈性聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為3150TNM由于，故選擇HL6不合適。所以要選擇HL7型。CAT查表可知HL6型彈性聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩為6有，故選擇HL7型合適CA342軸承的選擇及壽命校核偏心軸軸上有四個軸承，外側(cè)和內(nèi)側(cè)兩個軸承對稱。如圖41所示。圖41軸承圖（1）軸承1的選擇及其校核軸承1的軸承段軸徑2140DM對于四偏心式振動機構，由于承載能力比較大，在重載和振動載荷下工作要求高，且對軸向位移和調(diào)心性能的要求以及根據(jù)軸的極限轉(zhuǎn)速低等特點，確定該軸的軸承選用圓柱孔調(diào)心滾子軸承。根據(jù)軸徑，選擇該軸承型號為22228查機械設計手冊第四版第二卷7351得12009,3,5,3,5REYYCKN等效模型圖（圖42）結(jié)晶器四連桿振動機構設計20圖42軸承1等效模型圖（1）計算派生軸向力對于22228軸承，軸承派生軸向力（41）11DRFE0297860549KNDR31有12DF（2）判斷軸的“移動”方向因為，軸有向右移動趨勢。則左端軸承壓緊，右端軸承放松。12D（3）計算軸向力10549ADFKN2（4）計算當量動載荷12,P10549786ARFE224093AR11RAPFY（42）結(jié)晶器四連桿振動機構設計2170862354918236KN2RAPFY（43）06783452094170K按機械設計表136，取21PF1PF（44）28136478KN（5）驗算壽命（45）610RHCLNP10634578024H滿足壽命要求。（2）軸承2的選擇及其校核軸承2軸承段軸徑3190DM根據(jù)軸徑，選擇該軸承型號為23038查機械設計手冊第四版第二卷7353得120R05,7,4,6C5EYYKN，其等效模型圖（圖43）圖43軸承2等效模型圖（1）計算派生軸向力結(jié)晶器四連桿振動機構設計22對于230388軸承，軸承派生軸向力DRFE11DRFER02578KN方向向左；22DRE05678195K方向向右。有12DF2判斷軸的“移動”方向因為，軸有向左移動趨勢。12D3計算軸向力178ADFKN24）計算當量動載荷12,P17805ARFE226AR11RAPFY7281926KN206RA407按機械設計表136，取321P12PF1F964KN5驗算壽命610RHCLNP結(jié)晶器四連桿振動機構設計23106341057624H滿足壽命要求。343鍵的選用及校核該軸中，在聯(lián)軸器處有一鍵，由該軸段170DM19L查表得該鍵的平頭平鍵。201BH8L由鍵的選材可知，取。2PMPAPPA鍵的接觸高度為56K則有230941087PTADL（46）P所選鍵合適。35四桿振動機構設計351搖臂的設計根據(jù)圖我們可以很顯然的看到，中間部分所受到的彎矩最大，其截面的形狀如下圖所示結(jié)晶器四連桿振動機構設計24,抗彎矩截面系數(shù)MNM5421804518203661HBW彎矩應力MPA602184故滿足要求。352連桿的設計考慮連桿較長，而且只受拉力及壓力，為了保證承受拉壓力時的穩(wěn)定，把連桿設計為連桿各桿受力及其變形如圖結(jié)晶器四連桿振動機構設計25對交叉點以下的桿用壓桿穩(wěn)定性來校核柔度4369501IL式中大柔度系數(shù)取1桿的長度為16ML截面的慣性半徑為I224695043MDDAI對于A3鋼來說6123504029221BAESPEA3鋼的彈性模量取206GPAA3鋼的比例極限取206GPAPAA3鋼的直線公式系數(shù)取304BA3鋼的直線公式系數(shù)取112A3鋼的屈服極限為235MPAS因為2所以按強度問題計算B2301541058MPAAP結(jié)晶器四連桿振動機構設計26經(jīng)校核，連桿的設計完成353連接銷軸的設計初選擇軸線的直徑為100MM，材料為45號鋼，校核剪應力MPAAP78210435P軸銷承受的剪應力，P21335NA軸銷的剪切面積校核擠壓正應力BSBSSMPA541082P軸銷承受的剪應力，P45182N軸銷的擠壓面面積，為10000MM2BSA軸銷設計完成。第四章振動機構安裝與維護保養(yǎng)41振動機構的安裝（1）制造振動裝置的制造裝備精度直接影響振動軌跡的精度。各振動臂的樞軸裝備們置精度為02MM。定向臂，導向臂與箱體和振動座的裝備應注意先后順序，否則將造成裝備困難，甚至無法裝配，制造廠應將固定銷軸先焊于箱底。（2）安裝結(jié)晶器四連桿振動機構設計27結(jié)晶器振動裝置因采用了箱體結(jié)構，有利于整體安裝，但錨固用板楔的銷軸應先焊于箱底板上，否則傳動裝置都裝配好再裝銷軸就無法裝入；振動裝置箱體的最終定位應在結(jié)晶器與基準弧對準后才能確定，即焊牢前后定位板。振動裝置的最后定位，應以振動臺上兩個定位銷孔中心線與鑄機外弧基準線重合為依據(jù)誤差05MM。標高測量點以振動臺上三個固定螺栓孔的上斷面加工面為準，標高誤差為05MM。設備檢修和裝卸，均以定位塊作基準。42振動機構的維護保養(yǎng)（1）維護（A）振動裝置應按制度進行定期檢修維護，更換損壞的零部件，嚴禁在設備運轉(zhuǎn)時進行檢修。（B）振動裝置拆卸應先卸下結(jié)晶器，吊走防護蓋板，拆開電線和潤滑管路接頭。（C）定期檢修維護設備，更換零部件外，還包括檢查潤滑情況，更換減速器中的潤滑油；檢查各緊固件的緊固情況。（D）當需要改變振幅時，擰下?lián)醢迳系穆菟?，用扳手慢慢轉(zhuǎn)動偏心軸瓦與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，直到轉(zhuǎn)動角度達到規(guī)定的角度，然后再擰緊螺栓，取下扳手。（E）改變振幅時，應同時改變調(diào)整墊片組的厚度，以保證結(jié)晶器振幅相對于結(jié)晶器中心線上下一致。（2）保養(yǎng)由于結(jié)晶器振動裝置的工作環(huán)境，溫度高，機器轉(zhuǎn)速低且負荷比較大所以其重要的軸承（如振動裝置偏心軸支撐軸承，振動臂連接軸承等）均采用干油潤滑。而減速器和聯(lián)軸器采用稀油潤滑。在總體的設計中應由專業(yè)人員進行干油泵站和供油系統(tǒng)的設計。機械設計人員提供必要的數(shù)據(jù)如給潤滑點的數(shù)量和位置，確定各點的給脂量，在確定各點給脂量時一般采用類比法。即參照類似的產(chǎn)品設備后根椐實際生產(chǎn)情況進行必要的修正。而對于無參考設備的新產(chǎn)品設備只能采用計算法。各設備潤滑點及潤滑方式及給脂量確定后，根據(jù)設