結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)-(個(gè)人畢業(yè)設(shè)計(jì)-)

..摘要四偏心板坯連鑄機(jī)的快速階段在鋼的連鑄中起著重要的作用。其振動(dòng)裝置用于支撐模具，使模具上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使脫模更容易。本次設(shè)計(jì)主要針對結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，包括：整體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和正弦振動(dòng)方式的選擇；偏心軸材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸上零件的布置和裝配方案、偏心軸的受力分析和驗(yàn)證；偏心軸上零件的選擇和驗(yàn)證，例如軸承和鍵。此外，它還包括振動(dòng)系統(tǒng)的其他重要部分，如銷和板簧的設(shè)計(jì)。如何設(shè)計(jì)偏心軸上的偏心距是每個(gè)設(shè)計(jì)師都應(yīng)該考慮的問題。其中，應(yīng)考慮不同偏心率對振幅的影響以及振動(dòng)臺(tái)能否達(dá)到預(yù)定軌跡。振動(dòng)方式為正弦振動(dòng)，可以通過調(diào)整振源機(jī)構(gòu)的振幅來調(diào)整模具的振幅。在設(shè)計(jì)偏心軸時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)不同振幅所需的不同偏心距。振動(dòng)系統(tǒng)使用時(shí)間長，由于動(dòng)載荷作用，容易磨損，會(huì)降低其使用壽命。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其使用壽命，尤其是軸承、偏心軸等轉(zhuǎn)動(dòng)部件。關(guān)鍵詞：模具；振動(dòng)裝置；偏心軸；四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)；板簧摘要四快套偏心板坯連鑄機(jī)在連鑄中起著非常重要的作用。振動(dòng)裝置用于支撐結(jié)晶器，結(jié)晶器上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使脫模更容易。本文主要針對結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括通用傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和正弦振動(dòng)模式的選擇；偏心軸材料的選擇，軸上元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布置和裝配方案，偏心軸的受力分析和校核；選擇和檢查偏心軸上的元件，例如軸承和鍵。此外，還包括了振動(dòng)系統(tǒng)其他重要元件的設(shè)計(jì)，如銷釘和板簧等。每個(gè)設(shè)計(jì)者都應(yīng)該考慮如何設(shè)計(jì)偏心軸的偏心距，考慮不同偏心距對振幅的影響，以及振動(dòng)臺(tái)是否達(dá)到規(guī)定的軌跡。振動(dòng)方式為正弦振動(dòng)，通過對振源機(jī)構(gòu)的振幅進(jìn)行整流來調(diào)整結(jié)晶器的振幅。設(shè)計(jì)偏心軸，設(shè)計(jì)不同振幅所需的偏心距。振動(dòng)系統(tǒng)使用時(shí)間長。由于承受動(dòng)載荷，易磨損，使用壽命降低。所以設(shè)計(jì)時(shí)考慮到使用壽命，特別是軸承、偏心軸等轉(zhuǎn)動(dòng)部件。關(guān)鍵詞：結(jié)晶器；振動(dòng)裝置；偏心軸；四偏心輪振動(dòng)機(jī)構(gòu)；板簧目錄1簡介11.1課題研究意義及目的11.1.1課題研究意義11.1.2項(xiàng)目目的11.2國外概況21.2.1模具振動(dòng)概述21.2.2振動(dòng)結(jié)晶器使連鑄鋼產(chǎn)業(yè)化31.2.3結(jié)晶器振動(dòng)規(guī)律的發(fā)展31.2.4結(jié)晶器振動(dòng)裝置的研制41.2.5模具非正弦振動(dòng)的分類51.3設(shè)計(jì)內(nèi)容51.4主要技術(shù)參數(shù)61.5章節(jié)總結(jié)62結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)72.1結(jié)晶器振動(dòng)的目的82.2振動(dòng)模式類型及其選擇82.3偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的正弦振動(dòng)92.4偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案112.4.1外部機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定方法112.4.2側(cè)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定方法132.5傳動(dòng)部分初級電機(jī)選型162.6章節(jié)總結(jié)163振動(dòng)臺(tái)偏心軸設(shè)計(jì)173.1軸類型選擇173.2軸材料173.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)173.4零件在軸18上的布置和裝配方案3.5初軸直徑183.6確定每個(gè)軸段的直徑和長度193.7軸上力分析與驗(yàn)證193.8章節(jié)總結(jié)254偏心軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算264.1聯(lián)軸器選擇264.2軸承選型和壽命檢查264.2.1軸承1的選擇和檢查274.2.2軸承2的選擇和檢查284.3密鑰選擇與驗(yàn)證304.4章節(jié)總結(jié)305偏心軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算315.1支架31銷軸設(shè)計(jì)與校核5.2引腳外緩沖器的設(shè)計(jì)及其檢查325.3鋼板彈簧的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證335.4章節(jié)總結(jié)366結(jié)論和展望376.1結(jié)論376.2展望38參考文獻(xiàn)39至41附錄42..1簡介1.1課題研究意義及目的1.1.1課題研究意義四偏心板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器快臺(tái)位于澆注平臺(tái)下方，是薄板坯連鑄機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和核心部件。在鋼的連鑄過程中，鋼水通過噴嘴注入結(jié)晶器，與結(jié)晶器的閉環(huán)冷卻水迅速進(jìn)行熱交換，在與銅板的接觸部分形成鋼坯。模具與坯殼之間形成相對運(yùn)動(dòng)，即過程中的“正滑”和“負(fù)滑”，使模具渣進(jìn)入模具銅板與凝固的坯殼之間的間隙，形成完整的潤滑膜。用于保護(hù)和潤滑的易碎空殼。在“負(fù)滑移”過程中，結(jié)晶器下部的液態(tài)結(jié)晶渣被板坯拉出，有利于防止渣環(huán)閉合凝結(jié)，避免因粘鋼造成的斷鋼現(xiàn)象發(fā)生。坯殼粘在模具銅板表面。在連鑄過程中，結(jié)晶器與殼體的相互作用影響結(jié)晶器的生長和脫模，控制因素是結(jié)晶器的振動(dòng)和潤滑。在固定結(jié)晶器澆注連鑄時(shí)，振動(dòng)結(jié)晶器的發(fā)明和引進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)連鑄技術(shù)在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。可以說，結(jié)晶器振動(dòng)是鑄造成功的先決條件，是連鑄發(fā)展的重要里程碑。近年來，冶金工業(yè)的快速發(fā)展，要求連鑄提高拉速，提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力。人們對模具粘合的振動(dòng)的認(rèn)識(shí)，造成拉脫或拉漏事故，使?jié)沧⒗щy。結(jié)晶器振動(dòng)對于改善板坯與結(jié)晶器界面之間的潤滑非常有效，并且也在不斷深化和發(fā)展。有效改善了板坯與模壁之間的潤滑條件?；诓煌睦碚摚＞哒駝?dòng)技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的過程。早期以凸輪為主的非正弦振動(dòng)由于波形單一，無法在線調(diào)整，無法實(shí)現(xiàn)振動(dòng)波形的優(yōu)化；偏心機(jī)構(gòu)的使用使機(jī)械動(dòng)作更加簡單方便，因此開發(fā)了模具的正弦振動(dòng)，并不斷優(yōu)化其振動(dòng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)，以提高板坯的表面質(zhì)量；目前開發(fā)的液壓振動(dòng)波形選擇范圍廣，調(diào)整方便。振動(dòng)機(jī)構(gòu)具有高穩(wěn)定性，可提高結(jié)晶器的潤滑效果，降低摩擦阻力，為初始凝固殼的順利形成創(chuàng)造最適宜的條件，從而優(yōu)化連鑄過程的振動(dòng)。為了提高鑄坯的表面質(zhì)量，提高拉坯速度，液壓振動(dòng)技術(shù)將以其突出的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)中。當(dāng)然，無論何種振動(dòng)方式，模具振動(dòng)對潤滑的影響仍需進(jìn)一步研究，以獲得滿意的運(yùn)行模型。1.1.2主題的目的本課題研究的最終目的主要是研究四個(gè)偏心輪的振動(dòng)系統(tǒng)，使結(jié)晶器能夠按照給定的振幅、頻率和波形偏轉(zhuǎn)沿連鑄機(jī)半徑做弧線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，使脫模更容易。簡單的。這樣，改善了潤滑條件，降低了鋼坯的摩擦阻力，防止了鑄坯在凝固過程中與結(jié)晶器銅壁結(jié)合而拉裂，從而防止了結(jié)合的發(fā)生。突圍事故。1.2國外概況1.2.1模具振動(dòng)概述在連鑄過程中，為了防止凝固的坯殼與結(jié)晶器粘連、斷坯，結(jié)晶器通常采用振動(dòng)裝置。最早使用的振動(dòng)裝置是同步振動(dòng)型，后來發(fā)展為負(fù)滑移振動(dòng)型，即使模具的向下運(yùn)動(dòng)速度大于拉拔速度。這種方法不僅不破坯，而且有一定的脫模效果。通常使用凸輪機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展的是曲柄連桿式正弦振動(dòng)方法。由于所需振幅較小，一般采用偏心軸實(shí)現(xiàn)，較容易制造。正弦振動(dòng)模式的特點(diǎn)是速度過渡比較平穩(wěn)，沒有太大的沖擊，在運(yùn)動(dòng)過程中有一定的負(fù)滑移，起到脫模作用。另外，由于振動(dòng)加速度小，可以提高振動(dòng)頻率，降低板坯上的振動(dòng)深度。由于上述優(yōu)點(diǎn)，這種振動(dòng)方式目前被廣泛使用。四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)是國外1970年代發(fā)展起來，1980年代改進(jìn)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)。迄今為止，我國僅限于對國外設(shè)計(jì)的改造，對其結(jié)構(gòu)參數(shù)、力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力狀態(tài)的分析，相當(dāng)于確定了導(dǎo)簧板的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)一步的理論分析和驗(yàn)證是需要。依托濟(jì)鋼超低水頭板坯連鑄機(jī)，對四偏心振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析并進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算，以學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計(jì)思路和方法的進(jìn)口產(chǎn)品。從理論上探討這種振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方法，將對設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)設(shè)計(jì)起到一定的作用。1970年代，短臂四連桿機(jī)構(gòu)被廣泛用作振動(dòng)裝置。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，振動(dòng)臺(tái)無導(dǎo)向裝置。低磨損。操作維護(hù)方便，能長期保持穩(wěn)定的振動(dòng)波形。缺點(diǎn)是軸承轉(zhuǎn)動(dòng)范圍?。ㄖ挥?°-2°），摩擦不均勻，磨損后容易引起振動(dòng)偏差，連桿機(jī)構(gòu)的連桿多，不是適用于高頻振動(dòng)。四偏心機(jī)構(gòu)振動(dòng)裝置是1980年代開發(fā)的最新板坯模具振動(dòng)裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是通過改變導(dǎo)向裝置的偏心距和安裝方式，可用于圓弧和直模振動(dòng)裝置上；振動(dòng)力從四點(diǎn)傳至模具，傳力均勻；它在高頻下運(yùn)行平穩(wěn)。,零件使用壽命長，整個(gè)機(jī)構(gòu)也很緊湊，用模具調(diào)心方便，可實(shí)現(xiàn)水路快速更換和自動(dòng)連接。因此，近年來，幾乎所有現(xiàn)代板坯連鑄機(jī)都采用了四偏心結(jié)晶器振動(dòng)裝置。結(jié)晶器是連鑄鋼中的鑄坯成型設(shè)備，是連鑄機(jī)的核心部件，被稱為連鑄機(jī)的心臟設(shè)備。它是一種水冷鋼錠模具。其作用是將通過水冷銅壁連續(xù)注入其型腔的高溫鋼水進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，并將其熱量輸出，使其逐漸凝固成具有所需截面形狀和殼厚的鑄坯.并將型芯仍為液態(tài)的鑄坯不斷地從結(jié)晶器的下口拉出，為其在隨后的二次冷卻區(qū)完全凝固創(chuàng)造條件。由于凝固過程是在殼體與模壁的連續(xù)相對運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行的，所以用于防止殼體與模壁粘連的結(jié)晶器振動(dòng)裝置是連鑄過程中非常重要的生產(chǎn)裝置。模具振動(dòng)裝置可用于支撐模具，其主要作用是使模具上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。，使脫模更容易。具體地，在連鑄過程中，當(dāng)鋼坯與模具壁粘合時(shí)，如果模具固定，鋼坯外殼可能會(huì)被拉脫而導(dǎo)致斷鋼。當(dāng)結(jié)晶器向上振動(dòng)時(shí)，結(jié)合部分隨結(jié)晶器上升，外殼被拉開，未凝固的鋼水立即充滿裂縫，開始形成新的凝固層；等待結(jié)晶器向下振動(dòng)，振動(dòng)速度增加。當(dāng)速度大于拉坯速度時(shí)，坯殼處于受壓狀態(tài)，裂紋愈合并重新連接，同時(shí)坯料被迫消除粘結(jié)，產(chǎn)生“脫?！?。同時(shí)，由于模具的上下振動(dòng)，使液面與模壁的相對位置發(fā)生周期性變化，有利于模具潤滑所用的潤滑油和模渣向模具泄漏。壁和外殼，從而改善潤滑條件，降低鋼坯的摩擦阻力，防止鑄坯在凝固過程中與模具的銅壁結(jié)合而被拉開，導(dǎo)致結(jié)合斷裂事故。1.2.2振動(dòng)模具使鋼連鑄工業(yè)化回顧連鑄鋼的發(fā)展歷史，連鑄的生產(chǎn)方法首先是從有色金屬開始的。鑄造機(jī)采用垂直固定的模具。在拉坯過程中，坯殼很容易與模壁粘結(jié)，造成拉不拉或拉漏。因此，連鑄速度很低，鑄坯液心長度一般不超過結(jié)晶器長度。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，1913年瑞典的AHPehrson提出了結(jié)晶器應(yīng)按一定幅度和頻率往復(fù)運(yùn)動(dòng)的想法，但真正將這一想法付諸實(shí)踐的是德國人。榮漢斯(S.Junghans)。1933年，Jonhans研制的結(jié)晶器振動(dòng)裝置成功應(yīng)用于有色黃銅的連鑄。1949年，Jonhans的合作者美國人IrvingRossi獲得了Jonhans振動(dòng)結(jié)晶器的使用權(quán)，并將其賣給了美國的AlleghengLudlumSteelCorporation。Watervliet工廠的方坯中試連鑄機(jī)上使用了振動(dòng)模具。同時(shí)，榮漢斯振動(dòng)結(jié)晶器用于德國曼內(nèi)斯曼公司Huckiugen工廠的連鑄鋼試鑄機(jī)。榮漢斯振動(dòng)結(jié)晶器在這兩臺(tái)連鑄機(jī)上的成功應(yīng)用，使其在鋼鐵連鑄中迅速普及。此后，結(jié)晶器振動(dòng)成為連鑄生產(chǎn)中的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)操作?？梢姡惯B鑄鋼生產(chǎn)工業(yè)化的正是振動(dòng)結(jié)晶器。1.2.3結(jié)晶器振動(dòng)規(guī)律的發(fā)展結(jié)晶器由靜態(tài)到振動(dòng)的轉(zhuǎn)變引起了連鑄工人的廣泛關(guān)注和興趣。人們開展了實(shí)驗(yàn)研究工作，研究了內(nèi)聚破體機(jī)理，發(fā)展了各種模具振動(dòng)規(guī)律。最早的是基于“拉焊”理論的矩形速度振動(dòng)定律。類型1振動(dòng)模式。這種振動(dòng)方法對鑄坯脫模有效，早期已得到應(yīng)用。但其主要缺點(diǎn)是加工困難，振動(dòng)機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間必須有嚴(yán)格的電氣聯(lián)鎖。升降拐點(diǎn)處速度變化大，設(shè)備沖擊大，不利于高頻振動(dòng)的使用。然而，采用這種波形，將固定結(jié)晶器變成了振動(dòng)結(jié)晶器，使結(jié)晶器技術(shù)有了飛躍。隨著負(fù)滑動(dòng)理論的出現(xiàn)，矩形速度定律被梯形速度定律所取代。坯殼內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，可擠壓開裂的坯殼，迫使粘合坯殼脫模。模具在升降轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度變化平緩，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和梯形波的出現(xiàn)。為了使連鑄生產(chǎn)更順暢，這種速度波形已經(jīng)使用了很多年，負(fù)滑移理論一直沿用至今。隨著負(fù)滑移理論的不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了正弦速度規(guī)律，正弦振動(dòng)速度規(guī)律是通過偏心輪實(shí)現(xiàn)的。該振動(dòng)規(guī)律打破了結(jié)晶器與鑄坯之間必須存在一定速度關(guān)系的局限，重點(diǎn)關(guān)注其脫模效果。凸輪換成偏心輪，正弦振動(dòng)仍有小的負(fù)滑動(dòng)階段，有利于脫模和分體殼的焊接，速度和加速度變化平緩，偏心輪使用簡單，容易制造、安裝、維護(hù)，運(yùn)動(dòng)精度高，設(shè)備運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，高頻振動(dòng)使用方便。正弦振動(dòng)今天仍然被廣泛使用。非正弦振動(dòng)速度波形的特點(diǎn)是：模具向上運(yùn)動(dòng)到最大位移的時(shí)間比正弦振動(dòng)延遲了一段時(shí)間，模具向上運(yùn)動(dòng)的速度小，向下運(yùn)動(dòng)移動(dòng)速度大。負(fù)滑時(shí)間短，有利于減少鑄坯表面振痕的深度，正滑時(shí)間長，可增加模渣的消耗，增強(qiáng)模壁與鑄坯之間的潤滑。坯殼，正向滑動(dòng)速度差小，可減少摩擦。力，降低坯殼內(nèi)的拉應(yīng)力，減少開裂；大的負(fù)滑動(dòng)，即模具相對于坯料向下運(yùn)動(dòng)的位移較大，有利于坯料的強(qiáng)制脫模。由于非正弦振動(dòng)能獲得合理的工藝參數(shù)，適應(yīng)較高的拉拔速度，并能獲得良好的表面質(zhì)量，因此受到人們的關(guān)注，被公認(rèn)為發(fā)展鑄造高效連鑄的關(guān)鍵技術(shù)之一。工作人員。1.2.4結(jié)晶器振動(dòng)裝置的研制連鑄生產(chǎn)中對結(jié)晶器的振動(dòng)主要有兩個(gè)要求。一是使模具按照給定的軌跡精確振動(dòng)，如直線或圓弧軌跡；另一種是使模具遵循給定的速度。有規(guī)律地振動(dòng)，例如正弦或非正弦振動(dòng)。在非正弦振動(dòng)規(guī)律出現(xiàn)之前，各種振動(dòng)規(guī)律的產(chǎn)生是通過凸輪（包括偏心）機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，比較容易，而振動(dòng)軌跡的實(shí)現(xiàn)比較困難。因此，振動(dòng)裝置的發(fā)展主要表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)振動(dòng)軌跡的機(jī)構(gòu)上，如導(dǎo)軌式、長臂式、差動(dòng)式（含四偏心式）、短臂四連桿式（含半板簧、全板簧型））。由于非正弦振動(dòng)規(guī)律的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)規(guī)律比實(shí)現(xiàn)振動(dòng)軌跡要困難得多。因此，振動(dòng)裝置的發(fā)展主要表現(xiàn)在非正弦裝置的驅(qū)動(dòng)和控制上。1.2.5模具非正弦振動(dòng)的分類(1)液壓非正弦“九五”期間，燕山大學(xué)與第二重型機(jī)械廠聯(lián)合研制的模具伺服液壓系統(tǒng)，其液壓站提供壓力源，由工控計(jì)算機(jī)和控制軟件組成的監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生正弦、非正弦波和其他波形。模擬量控制系統(tǒng)由壓差環(huán)PID2和位移環(huán)PID1組成。該系統(tǒng)于1998年12月在新興鑄管有限公司的Rocop小方坯連鑄機(jī)上應(yīng)用，該成果獲2000年省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由數(shù)字氣缸驅(qū)動(dòng)的非正弦波。據(jù)悉，一美博研發(fā)出數(shù)字圓柱非正弦振動(dòng)裝置。(2)機(jī)械非正弦伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的偏心軸非正弦振動(dòng)裝置打破了模具機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置和液壓伺服振動(dòng)發(fā)生裝置的傳統(tǒng)模式，機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置中的偏心軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)由原來的原裝普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)為伺服。它由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將電氣控制原理集成在液壓伺服振動(dòng)裝置中，從而創(chuàng)造了一種新型、簡單、緊湊的結(jié)晶器振動(dòng)發(fā)生裝置。非正弦振動(dòng)裝置的頻率和波形歪斜率可在線調(diào)整，停機(jī)時(shí)可調(diào)整幅度。通過波形歪斜率和振動(dòng)頻率的在線調(diào)整，可以獲得所有最優(yōu)的振動(dòng)過程參數(shù)。同時(shí)，該設(shè)備具有對板坯與模具之間的振動(dòng)參數(shù)和摩擦力的實(shí)時(shí)監(jiān)測、顯示、存儲(chǔ)和查詢等功能。其中，摩擦力的檢測可作為預(yù)測爆破的輔助手段。該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是：投資小、安裝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠性高、承載能力大、抗沖擊能力強(qiáng)、維護(hù)工作量小、跟蹤精度高、控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快。該振動(dòng)發(fā)生裝置可用于不同結(jié)構(gòu)和尺寸的結(jié)晶器振動(dòng)裝置，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容四偏心板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器快速階段總體設(shè)計(jì)包括：(1)整體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)基于正弦振動(dòng)模式的選擇；（2）必須選用偏心軸，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)軸上零件的布置和設(shè)備方案，以及偏心軸的受力分析驗(yàn)證；（3）偏心軸上零件的選擇和驗(yàn)證，如軸承、鍵等；(4)西銷軸、板簧等振動(dòng)系統(tǒng)其他重要部件的設(shè)計(jì)；(5)裝配圖和所有零件圖（每張圖必須有草圖）。1.4主要技術(shù)參數(shù)模具高度900mm；振動(dòng)頻率20~200次/分鐘；振幅3、4、5、6mm（四種情況）；拉伸速度0.25~2.5m/min；年實(shí)際工作日266天/年；鑄坯截面尺寸：寬1600mm，厚250mm；鋼包重量270t；模具和快速臺(tái)部分自重25t；模具寬面、窄面寬度調(diào)整速度2~200mm/min等1.5章節(jié)總結(jié)本章主要討論了四偏心板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器快速階段的設(shè)計(jì)，包括課題的研究意義和目的。..2結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)四偏心振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)裝置（如圖2.1所示）主要由驅(qū)動(dòng)裝置、振動(dòng)發(fā)生裝置、導(dǎo)向裝置、振動(dòng)臺(tái)、支撐座及管式離合裝置、工作臺(tái)組成移動(dòng)裝置。在振動(dòng)裝置中，振動(dòng)產(chǎn)生裝置、振動(dòng)臺(tái)和導(dǎo)向裝置設(shè)置在快換臺(tái)上。目的是不受操作平臺(tái)和中間包軌道梁的影響，不會(huì)因脫殼、高溫等鑄造事故而損壞。直接影響。為保證振動(dòng)按設(shè)定曲線運(yùn)動(dòng)，在快換臺(tái)上設(shè)有振動(dòng)臺(tái)導(dǎo)向裝置。圖2.1振動(dòng)裝置振動(dòng)表四偏心振動(dòng)裝置的傳動(dòng)是振動(dòng)曲柄連桿下方的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。從曲柄連桿，由轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閿[動(dòng)，通過高強(qiáng)度膠套和偏心輪的作用，連桿的擺動(dòng)變?yōu)檎駝?dòng)臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)（當(dāng)四偏心相同)或仿圓弧運(yùn)動(dòng)(當(dāng)外偏心大于側(cè)面時(shí)).為了使振動(dòng)臺(tái)平穩(wěn)地做直線運(yùn)動(dòng)或仿圓弧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)必須設(shè)有導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置一般由板簧導(dǎo)向。圓弧板坯連鑄機(jī)板簧沿通過連鑄機(jī)中心的徑向布置，一端固定在振動(dòng)臺(tái)上，另一端固定在快換接頭的支架上桌子。板簧安裝在振動(dòng)臺(tái)的四個(gè)側(cè)面，從而控制了振動(dòng)臺(tái)各個(gè)方向的傾斜度。當(dāng)直模作直線上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，板簧變?yōu)樗脚渲茫谡駝?dòng)時(shí)起到垂直導(dǎo)向作用。兩個(gè)偏心軸配四個(gè)報(bào)警偏心輪，如果偏心軸的偏心距不在垂直位置同時(shí)。那么振動(dòng)就不能平滑地運(yùn)動(dòng)和模仿弧線，所以偏心輪的調(diào)整很重要?，F(xiàn)代板坯連鑄機(jī)的振動(dòng)發(fā)生裝置在每個(gè)偏心L軸上都有一個(gè)加工面。當(dāng)它們處于垂直位置（以精度等級測量）時(shí)，可以保證四個(gè)偏心輪的正確定位，使振動(dòng)臺(tái)處于水平位置。如果加工面不在同一位置，可松開傳動(dòng)裝置中調(diào)節(jié)套（或取相器）的鎖緊螺栓，使偏心軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。然后用精密水平儀對準(zhǔn)加工面的位置，使它們處于垂直位置，然后擰緊調(diào)整軸套的螺栓（或在相連接處加合適的斜墊圈），使振動(dòng)臺(tái)處于水平位置。為了精確和微調(diào)，還需要借助相位測試方法反復(fù)檢測和調(diào)整，使四個(gè)點(diǎn)的相位差控制在1°以內(nèi)，可以產(chǎn)生同步的偽隔離或線性振動(dòng)。2.1結(jié)晶器振動(dòng)的目的連鑄鋼時(shí)，為防止鑄坯初生殼與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)和開裂，結(jié)晶器的潤滑劑或結(jié)晶器博虎渣進(jìn)入鋼坯殼與壁的間隙，與結(jié)晶器壁被不斷修復(fù)。潤滑，為確保生產(chǎn)表面光滑的板坯而采取的工藝措施。2.2振動(dòng)模式類型及其選擇模具振動(dòng)分為同步型、負(fù)滑移型和正弦型三種。其振動(dòng)特性曲線見2.2節(jié)。圖2.2振動(dòng)特性曲線1——同步振動(dòng)；2—負(fù)滑移振動(dòng)；3—正弦振動(dòng)(1)同步振動(dòng)最早采用的振動(dòng)方法之一是威云崗振動(dòng)，根據(jù)其同步振動(dòng)的曲線形狀。若V為拉絲速度，Vm為模具振動(dòng)速度，V1為模具上升速度，V2為模具下降速度，則同步振動(dòng)應(yīng)滿足：上升時(shí)V1=V3；下降時(shí)V2=V。也就是說，當(dāng)模具下降時(shí)，鑄坯同步，然后以3被的拉速度上升，從而來回振動(dòng)。這種振動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是可以滿足連鑄工藝要求，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)；但是，要通過機(jī)械聯(lián)鎖或電氣控制來達(dá)到嚴(yán)格的同步要求，裝置比較復(fù)雜，速度變化時(shí)機(jī)構(gòu)的沖擊力也很大。(2)負(fù)滑移振動(dòng)同步振動(dòng)的改進(jìn)版本，也稱為“負(fù)滑差”。即V2=V(1+e)，其中e為負(fù)滑移率。使用凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，取e=10%左右，V1=(2.8-3.2)V；使用偏心率時(shí)，取e=20%-40%。采用負(fù)滑移振動(dòng)，模具下降時(shí)對殼體有壓縮作用，有利于裂殼愈合，可適當(dāng)提高拉速。(3)正弦振動(dòng)其振動(dòng)速度按正弦規(guī)律變化。這樣，速度變化平穩(wěn)，無沖擊；可有效實(shí)現(xiàn)負(fù)滑移，可適當(dāng)提高牽引速度，且易于改變振動(dòng)頻率和振幅，以滿足高頻小振幅的要求，從而提高板坯的表面質(zhì)量。采用偏心輪實(shí)現(xiàn)振動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，安裝維修方便。正弦振動(dòng)的振動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系是正弦曲線。模具上下振動(dòng)的時(shí)間和速度相同。在正振期，結(jié)晶器與板坯有相對運(yùn)動(dòng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：=1\*GB3①結(jié)晶器下降過程中，有一小段下降速度大于拉坯速度，可防止和消除坯殼與模具壁的粘連，起到脫模作用。=2\*GB3②模具的運(yùn)動(dòng)速度按正弦規(guī)律變化，加速度也必須按正弦規(guī)律變化，所以過濾比較平穩(wěn)，影響較小。=3\*GB3③由于加速度小，可以提高振動(dòng)頻率。采用高頻小振幅振動(dòng)，有利于消除粘結(jié)，提高脫模效果，減少板坯振動(dòng)痕跡的深度。=4\*GB3④偏心軸可實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)，無需凸輪機(jī)構(gòu)，制造相對容易。=5\*GB3⑤可采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡化電氣安裝。因?yàn)槟＞吆团髁现g沒有嚴(yán)格的速度關(guān)系，所以振動(dòng)機(jī)構(gòu)和坯料拉拔機(jī)構(gòu)之間不需要速度聯(lián)鎖系統(tǒng)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用四偏心正弦振動(dòng)。2.3偏心輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的正弦振動(dòng)原振動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)，由導(dǎo)軌或長搖臂引導(dǎo)（如圖2.3所示）。這種機(jī)構(gòu)理論上可以對結(jié)晶器進(jìn)行精確的電弧擺動(dòng)，但由于溫度的變化，往往會(huì)有不同的膨脹量，在實(shí)現(xiàn)上存在較大偏差，懸浮在二冷區(qū)上方。給維護(hù)帶來很多不便。圖2.3凸輪長搖臂振動(dòng)機(jī)構(gòu)1—凸輪；2——杠桿；3—連桿；4—彈簧；5—結(jié)晶器；6—長搖臂后來采用四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)短臂的弧形振動(dòng)，簡化了結(jié)構(gòu)。由于結(jié)晶器所需的振幅較小，國外在1970年代和1980年代采用了一種新型的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，即四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，并以板簧為中心。如圖2.3所示，模具下部左右兩側(cè)各有一個(gè)偏心軸，每根偏心軸上安裝兩個(gè)偏心套，但兩個(gè)偏心套與偏心軸的偏心距袖子不一樣。圖2.4四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)1——外偏心；2—外連桿；3——側(cè)偏心；4—側(cè)連桿；5——板簧；6——驅(qū)動(dòng)器；7—結(jié)晶器整個(gè)振動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)兩根偏心軸同速旋轉(zhuǎn)，通過偏心套和連桿機(jī)構(gòu)使模具作圓弧擺動(dòng)。模具的圓弧定心由板簧實(shí)現(xiàn)。這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變模具的振動(dòng)頻率，通過改變偏心套和偏心軸的安裝角度來改變模具的振幅。圖2.5四向振動(dòng)機(jī)構(gòu)原理1—電機(jī)2—萬向軸3—中央限速器4—拐角減速器5—偏心軸6、7—連桿8—板簧板9—振動(dòng)架10—機(jī)架11—膜片聯(lián)軸器四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理：電機(jī)1通過萬向節(jié)軸2驅(qū)動(dòng)中央減速器3，兩側(cè)的副減速器4由膜片聯(lián)軸器11驅(qū)動(dòng)，各減速器通過安裝在偏心軸上的連桿6驅(qū)動(dòng)偏心軸5。,7帶動(dòng)振動(dòng)架9，偏心軸在連桿6、7的位置偏心點(diǎn)相同，但偏心距不同（由鑄機(jī)圓弧半徑和鑄機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸決定）振動(dòng)機(jī)制，并可通過軌跡準(zhǔn)確確定）。模具的弧線運(yùn)動(dòng)是通過兩個(gè)板簧8實(shí)現(xiàn)的，其一端與振動(dòng)架9相連，另一端與架10相連。這種板簧使振動(dòng)臺(tái)只作弧形擺動(dòng)，不來回移動(dòng)。由于模具的振幅小，兩個(gè)偏心軸的水平安裝不會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差。2.4偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案四偏心板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器快臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.6所示：圖2.6振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1—交流電機(jī)2—萬向節(jié)3—中心減速機(jī)4—轉(zhuǎn)角減速機(jī)5—偏心軸2.4.1外部機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定方法偏心振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)圖如圖2.7所示。圖中R、S、a1、a2、H、h1一般應(yīng)提前確定，其余參數(shù)只能通過計(jì)算確定。圖2.7振動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖從圖中的幾何關(guān)系，我們得到：(2.1)式中——外偏心率；-外連桿的長度，。,,,可用(2.2)(2.3)至此，可以確定外連桿、偏心距和安裝尺寸。2.4.2側(cè)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定方法側(cè)機(jī)構(gòu)參數(shù)可以以相同的方式確定。由幾何關(guān)系，我們可以得到：但(2.4)其中-側(cè)鏈的長度，-橫向偏心率。,,,,可用(2.5)(2.6)至此，可以確定側(cè)鏈節(jié)、偏心距和安裝尺寸。從上面給出的計(jì)算公式可以看出，它們都與Φ角的大小有關(guān)，即與給定的振動(dòng)形態(tài)有關(guān)。也就是說，理論上應(yīng)該有一組與所需的振動(dòng)行程相對應(yīng)的機(jī)構(gòu)參數(shù)（偏心距和連桿長度）和安裝參數(shù)（如a、b、h2）。但這在實(shí)踐中是不可行的。在實(shí)際應(yīng)用中，只能通過改變偏心距e1和e2來適應(yīng)不同的振動(dòng)行程，而連桿長度b1、b2和安裝尺寸a、b、h2不能改變。因此，存在使用哪個(gè)振動(dòng)行程來計(jì)算上訴參數(shù)的問題。對于連鑄機(jī)來說，由于其半徑R往往很大，而振動(dòng)行程S很小，所以Φ角很小。因此，可以用某一振動(dòng)行程的Φ角來確定上述說明。為適應(yīng)振動(dòng)行程的變化，只需改變偏心距即可。有兩種極端的選擇：一種是使用給定的最大振動(dòng)行程Smax；另一種是使用無振動(dòng)行程S=0。兩者的區(qū)別在于前者得到的連桿長度略小于后者。不等于Smax)；當(dāng)S=0時(shí)，平衡位置上移。但是通過實(shí)例計(jì)算，兩者得到的參數(shù)大小非常接近。由于振動(dòng)裝置本身處于振動(dòng)狀態(tài)，所以最好用Smax來確定機(jī)構(gòu)的參數(shù)。圖2.8圓弧擺動(dòng)如圖2.8所示，如果模具可以擺動(dòng)弧線，則：在公式因此，為了使結(jié)晶器做圓弧擺動(dòng)，必須盡量協(xié)調(diào)兩個(gè)外部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。很滿意由于鑄造機(jī)的圓弧半徑很大（一般是幾米），而振動(dòng)行程往往很?。◣缀撩椎绞畮缀撩祝?，所以Φ角一般很小，所以可以考慮連桿鉸點(diǎn)B1和B2在振動(dòng)行程的軌跡近似為直線。在這種情況下，可以從機(jī)制的知識(shí)中得到：其中，但：將,帶入上式，則：其中=(2.7)由于連鑄機(jī)振幅小，偏心距e1和e2小，連桿長度b1和b2大，使λ1和λ2小到百分之幾甚至a千分之幾。因此，K=1，則：可以看出，通過上述方法確定機(jī)構(gòu)參數(shù)，結(jié)晶器基本可以做圓弧擺動(dòng)。此外，通過以上分析，可以得出以下結(jié)論：①為保證模具的圓弧擺動(dòng)有足夠的精度，兩組機(jī)構(gòu)的連桿不宜過短，即H不宜過小或H1不宜過大。常數(shù)。②從公式（2.7）可以看出，此時(shí)，，則，此時(shí)，。不難看出，當(dāng)偏心軸鉸接點(diǎn)的連線通過鑄機(jī)圓弧中心時(shí)，得到的偏心距和連桿尺寸可以滿足這一關(guān)系。2.5傳動(dòng)部分初級電機(jī)選型根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)型號Y132M1-6。2.6章節(jié)總結(jié)本章主要闡述結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括結(jié)晶器振動(dòng)的目的、振動(dòng)方式的類型及其選擇、偏心輪機(jī)構(gòu)在振動(dòng)系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)、機(jī)構(gòu)各參數(shù)的方法、最后是電機(jī)的選擇的傳輸部分。3振動(dòng)臺(tái)偏心軸的設(shè)計(jì)偏心軸是由布置在兩個(gè)偏心軸上的多段圓柱體組成的軸類零件。偏心軸的工作特點(diǎn)是低速、大載荷、周期性的垂直扭矩和巨大的壓應(yīng)力（特別是在軋鋼和鍛造設(shè)備中），對其材料的力學(xué)性能和沖擊韌性有很高的要求。3.1軸選型在這種振動(dòng)結(jié)構(gòu)中，由于需要實(shí)現(xiàn)振動(dòng)，所以選擇旋轉(zhuǎn)軸的類型為偏心軸（如圖3.1所示）。圖3.1偏心軸3.2軸材質(zhì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，偏心軸材質(zhì)為45#鋼。3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于軸要承受較大的軸向力，且定位要求可靠，因此采用軸肩軸向定位固定方式（如圖3.2所示）。圖3.2肩部為保證零件靠近定位面，應(yīng)使r<c1或r<R，軸向高度h應(yīng)大于R或c1，通常h=(0.07~0.1)d，套環(huán)寬度b=1.4h。滾動(dòng)軸承配合處的h和r值應(yīng)根據(jù)滾動(dòng)軸承的類型和尺寸確定。為了滿足機(jī)器傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的要求，并防止軸上的零件與軸的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上的零件還必須有可靠的圓周定位和固定。常用的鍵、花鍵、緊定螺釘、銷和過盈配合用于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。3.4零件在軸上的布置和裝配方案軸上零件的裝配計(jì)劃是確定軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。制定軸上零件的裝配方案是軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。他確定了軸的基本形式。制定裝配計(jì)劃時(shí)，應(yīng)考慮軸上零件的拆裝容易程度，軸上零件的尺寸、數(shù)量和重量。軸應(yīng)設(shè)置為偏心軸，兩個(gè)偏心輪上裝有滾子軸承，兩個(gè)偏心段側(cè)面的下支撐部分，還應(yīng)裝滾動(dòng)軸承，軸套和軸肩位于每個(gè)軸段之間；減速器是連接的，所以采用彈性聯(lián)軸器連接，鍵槽定位，如圖33所示。圖3.3偏心軸3.5軸徑的初步計(jì)算聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以應(yīng)先計(jì)算軸徑。軸的直徑可以通過扭矩強(qiáng)度法估算，即(3.1)式中：P為軸傳遞的功率，kW；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min，n=200r/min；C是由帶軸的材料和負(fù)載條件決定的系數(shù)。如果材質(zhì)為45鋼，通常取C=106~117，C的取值要考慮軸上的彎矩對軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)只有扭矩或彎矩比較小時(shí)，C取小值；當(dāng)彎矩較小時(shí)，C取較大值。在軸徑的初始計(jì)算中，還應(yīng)考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)軸截面有1個(gè)鍵槽時(shí)，d增加5%；當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增加10%。然后將軸徑四舍五入到標(biāo)準(zhǔn)值。這里，C取110，段有四舍五入3.6確定每個(gè)軸段的直徑和長度安裝在軸上的各段零件的長度根據(jù)相應(yīng)零件的輪轂寬度和其他結(jié)構(gòu)需要確定。未安裝零件的各軸段長度可根據(jù)零件在軸上的相對位置確定。使用軸套或擋油板等零件將零件固定在軸上時(shí)，軸端面與軸套端面或輪轂端面之間應(yīng)有2~3mm的間隙，即，軸段長度比輪轂寬度小2~3mm，防止加工誤差使零件軸向不穩(wěn)定。當(dāng)聯(lián)軸器、皮帶輪和鏈輪安裝在軸的懸伸部分時(shí)，為了在軸向上牢固地固定它們也需要進(jìn)行同樣的處理。軸上的平鍵長度應(yīng)比軸段長度短5~10mm，鍵長度應(yīng)四舍五入至標(biāo)準(zhǔn)值。裝零件一側(cè)的鍵端與軸端的距離一般為2~5mm，以便在將零件安裝到軸上時(shí)，鍵槽可以很容易地與鍵對齊。尺寸來源于偏心軸示意圖（如圖3.4所示）。圖3.4偏心軸安裝聯(lián)軸節(jié)安裝支架連桿的軸承部分的軸徑安裝支架的軸承部分的軸徑空白截面軸徑3.7軸上受力分析與校核(1)振動(dòng)裝置受力分析振動(dòng)裝置示意圖如圖3.4所示。作用在振動(dòng)裝置上的力包括：振動(dòng)裝置的總靜載荷Q、坯殼與模具銅板之間的摩擦力F、振動(dòng)動(dòng)載荷FV。除此之外，還有導(dǎo)向板簧的阻力，這個(gè)阻力比較小，為了簡化可以忽略不計(jì)。對于單偏心軸：總振動(dòng)載荷由振動(dòng)裝置的靜載荷、模具的摩擦力和偏心機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷三部分組成，即,N(3.2)圖3.5振動(dòng)裝置示意圖式中Q——振動(dòng)裝置的總靜載荷，Q==N；F——模具的摩擦阻力，N；FV——振動(dòng)動(dòng)載荷，N。FV=ma,N(3.3)式中，m——振動(dòng)載荷的質(zhì)量，m=Q/10=,;a——振動(dòng)加速度，偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)如圖3.6所示。它的振動(dòng)裝置振動(dòng)加速度a值計(jì)算如下：令OA=x為A點(diǎn)的位移，圖3.6運(yùn)動(dòng)圖此時(shí)，位移的計(jì)算可以使用如下近似公式：通常對于運(yùn)動(dòng)分析來說，A的位移S大多是從A的外極限位置開始計(jì)算的。此時(shí)由于sa=r+Lx然后有對時(shí)間進(jìn)行一次和兩次導(dǎo)數(shù)，可以得到A的速度和加速度公式為()：式中——偏心輪的角速度，rad/s。偏心軸的受力如圖3.7所示。所需扭矩T(3.4)驅(qū)動(dòng)功率N(3.5)其中n是轉(zhuǎn)速，——平均負(fù)載力矩，圖3.7偏心軸受力圖——總傳輸效率，取模具摩擦力F式中，鋼水比重，=7，0g/cm3；H——結(jié)晶器內(nèi)鋼水深度，H=900mm；B——板坯寬度，B=1600mm；D——板坯厚度，D=250mm；——鋼水與銅板的摩擦系數(shù)，取=0.5摘要取最大值軸的受力分析如圖3.8所示。圖3.8軸向力圖在然后有軸上受力分析圖（如圖3.9所示）：圖3.9軸上力分析圖由力平衡關(guān)系：由時(shí)刻平衡關(guān)系：代入上式計(jì)算彎矩分析：扭矩分析：彎扭力分析（3.10）：圖3.10彎扭力圖彎矩圖（圖3.11）：圖3.11彎矩圖扭矩圖（圖3.12）：圖3.12扭矩圖彎曲和扭曲：偏心軸承承受脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力但在危險(xiǎn)的A段，查看參考了解45#鋼，軸彎曲截面系數(shù)所以因此，軸是安全的，軸徑選擇合適。3.8章節(jié)總結(jié)振動(dòng)臺(tái)偏心軸是設(shè)計(jì)的主要部分，整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)由偏心軸振動(dòng)。本章討論偏心軸的選型、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及軸上各零件的布置和裝配。最后對偏心軸上的受力進(jìn)行分析校核。4偏心軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1聯(lián)軸器的選擇(1)選擇根據(jù),,選擇耦合模型HL6。(2)檢查已知聯(lián)軸器工程扭矩：查表可得，有計(jì)算扭矩：查表可知HL6彈性聯(lián)軸器的許用扭矩為：因此，不適合選擇HL6。所以選擇HL7型。查表可知HL6彈性聯(lián)軸器的許用扭矩為：是的，所以選擇HL7型比較合適4.2軸承選型及壽命檢查偏心軸上有四個(gè)軸承，外側(cè)和側(cè)面的兩個(gè)軸承是對稱的。如圖4.1所示。圖4.1軸承圖4.2.1軸承1的選型及校核軸承1的軸承截面軸徑對于四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于承載能力比較大，在重載和振動(dòng)載荷下的工作要求較高，對軸向位移和調(diào)心性能的要求是基于其極限轉(zhuǎn)速低的特點(diǎn)。軸。軸承采用圓柱孔調(diào)心滾子軸承。根據(jù)軸徑選擇軸承型號：22228檢查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版，第二卷，7-351等效模型圖（圖4.2）：圖4.2軸承1等效模型圖(1)計(jì)算導(dǎo)出的軸向力對于22228軸承，軸承衍生的軸向力為：(4.1)有(2)確定軸的“移動(dòng)”方向因?yàn)椋S有向右移動(dòng)的趨勢。然后左端軸承被壓縮，右端軸承被松開。(3)計(jì)算軸向力(4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：(4.2)(4.3)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取(4.4)(5)檢查壽命(4.5)滿足生活要求。4.2.2軸承2的選型及校核軸承2軸承段軸徑根據(jù)軸徑選擇軸承型號為：23038檢查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版，第二卷，7-353其等效模型圖（圖4.3）：圖4.3軸承2等效模型圖(1)計(jì)算導(dǎo)出的軸向力對于230388軸承，軸承衍生的軸向力為：向左方向；向右的方向。有(2)確定軸的“移動(dòng)”方向因?yàn)?，軸有向左移動(dòng)的趨勢。(3)計(jì)算軸向力(4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取(5)檢查壽命滿足生活要求。4.3鍵的選擇和檢查在這個(gè)軸上，聯(lián)軸器上有一個(gè)鍵，它是表拿到鑰匙：平頭平頭鑰匙。從關(guān)鍵材料的選擇上可知：、取。鍵的接觸高度為：然后有(4.6)選擇的鍵是合適的。4.4本章小結(jié)制定軸上零件的裝配方案是軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。他確定了軸的基本形式。制定裝配計(jì)劃時(shí)，應(yīng)考慮軸上零件的拆裝容易程度，軸上零件的尺寸、數(shù)量和重量。因此，軸上各部分的設(shè)計(jì)非常重要。本章對軸上各部位的選型和校核進(jìn)行了計(jì)算和分析。5偏心軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1支架銷的設(shè)計(jì)與校核銷釘用于兩部分的鉸鏈，形成鉸鏈連接。在這里，銷釘用螺母鎖定。圖5.1銷軸=1\*GB3①強(qiáng)度圖=2\*GB3②彎矩圖=3\*GB3③受力分析：解===37.825kN彎矩計(jì)算：==37.825=0.946kNm所以危險(xiǎn)的部分是至參考[]=75MPa由d0.05m=50mm(5.1)而d=124mm>50mm所以銷釘強(qiáng)度是安全的。5.2銷軸外緩沖器的設(shè)計(jì)與校核圖5.2緩沖區(qū)引腳緩沖器如圖5.2所示。連桿處有沖擊振動(dòng)。為保證振動(dòng)臺(tái)能以一定的頻率和幅度振動(dòng)，應(yīng)在連桿處安裝緩沖器，并選用彈性膠體緩沖器。這種緩沖液主要填充彈性膠體。形成緩沖區(qū)。在靜力或動(dòng)力的作用下，當(dāng)活塞被壓入時(shí)，粘性固體摩擦力上升。在剪切力的作用下，通過柱塞與容器間隙的彈性膠體產(chǎn)生粘性摩擦。速度越高，粘度越高。阻力越大。由于密封件對活塞桿的壓力會(huì)發(fā)生表面摩擦，壓力越高，摩擦力越大。當(dāng)活塞被壓入時(shí)，彈性膠體被壓縮，該部分的壓力比增加，由活塞桿產(chǎn)生彈力。當(dāng)外力減小或消失時(shí)，彈性膠體膨脹，柱塞回到原來的位置。它的所有返回都是通過彈性膠體的初始加壓完成的。5.3鋼板彈簧的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證板簧是利用彈性金屬片的變形產(chǎn)生彈簧特性的彈簧。在這個(gè)機(jī)構(gòu)中，如果沒有板簧，它的自由度是3，有2個(gè)原動(dòng)機(jī)，所以沒有確定的運(yùn)動(dòng)。為了使它有一定的運(yùn)動(dòng)，需要給機(jī)構(gòu)提供一個(gè)附加的約束，所以用一個(gè)板簧來定心。(1)板簧介紹板簧主要用于汽車、拖拉機(jī)和鐵路車輛等的彈性懸掛裝置中，起緩沖和減振作用，一般由鋼板組成。根據(jù)形狀和載荷傳遞方式的不同，板簧可分為橢圓形、半橢圓形、懸臂半橢圓形、四分之一橢圓形等。(2)板簧材料的選擇根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]，板簧材料按表5-1選擇。表5-1板簧材料及力學(xué)性能材料/MPa/MPa/%/%使用周邊55Si2Mn1176127462560Si2Mn厚度<9.5mm55SiMnVB12251372530一般在厚度為10~14mm時(shí)使用55SiMnMoVNb12741372835一般在厚度為16~25mm時(shí)使用(3)鋼板彈簧尺寸的確定從參考文獻(xiàn)[8]的第302頁可知，通常為512mm，其中b是板寬，h是板厚。根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)1887.5mm選擇b=100mm、h=、l=20mm。有效長度l==1732.29mm其中安裝角度=板簧的截面形狀如圖5.3所示：圖5.3板簧板簧的許用應(yīng)力可從參考文獻(xiàn)[8]（彈簧）的第7-112頁上的板簧許用應(yīng)力中得知。緩沖板簧的許用彎曲應(yīng)力為294~392MPa。(4)鋼板彈簧的校核計(jì)算彈簧質(zhì)量m=0.020.11.732297.85=27.20kg板簧振動(dòng)加速度（5.2）其中=0.84m表=0.646MPa但彈簧力F=mg+ma=472.5kN板簧上的載荷K=0.0082根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇所以1.550kN基于材料力學(xué)知識(shí)，將板簧的受力變形簡化為一端固定的簡支梁，如圖5.4所示：圖5.4板簧簡化圖那么它的撓度曲線方程：y=f(x)在純彎曲的情況下，撓度線的曲率半徑與彎矩的關(guān)系為：(5.3)中：為撓曲半徑，E為彈性模量，I為截面慣性矩。那么(5.4)由于撓度遠(yuǎn)小于跨度，撓度線為平曲線將(5.5)帶入上面的公式(5.6)當(dāng)y軸向下取時(shí)，則(5.7)從負(fù)載端到x處的彎矩為帶入上式得到(5.8)引入邊界條件，固定端的拐角和撓度為0因?yàn)楫?dāng)，然后有那么，施加負(fù)載的位置它的偏轉(zhuǎn)彈性模量彈簧剛度為是一個(gè)常數(shù)，撓度曲線是一條直線任意截面的彎曲應(yīng)力為(5.9)是彎曲截面系數(shù)(5.10)最大彎曲應(yīng)力在x=1的固定端，其值為(5.11)由,其中b=100mm,h=20mm,l=1887.5mm。有效長度從正面看，這種板簧結(jié)構(gòu)符合要求。5.4章節(jié)總結(jié)本章主要設(shè)計(jì)偏心軸上的零件，包括支架處的銷軸、銷軸外緩沖的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、板簧。6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次設(shè)計(jì)主要針對結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，包括：整體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和正弦振動(dòng)方式的選擇；偏心軸材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸上零件的