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1、. . . . 摘 要四偏心板坯连铸机快台在连续铸钢中有与其重要的作用。其振动装置用来支撑结晶器，使结晶器上下往复运动，从而使脱模更容易。本设计主要是针对结晶器振动台振动系统的总体设计，其中包括：总体传动方案的设计以与正弦式振动方式的选择；偏心轴材料的选择，结构设计以与轴上零件的布置和装配方案，偏心轴受力分析和校核；偏心轴上零件，如轴承和键的选用与其校核。另外，还包括振动系统其它重要零件如销轴与板弹簧的设计等。如何对偏心轴上偏心距的设计是每个设计者应该考虑的问题。其中要考虑到不同偏心距对振幅的影响以与振动台是否能实现预定的轨迹。振动方式为正弦振动，可以通过调整振源机构的振幅来调整结晶器的振幅，
2、在设计偏心轴时，要设计不同振幅所需要的不同偏心距。振动系统是长期使用的，由于所受的是动载荷，容易受到磨损，会减少其使用寿命。故在设计的时候，要考虑其使用年限，尤其是转动的部件，如轴承，偏心轴。关键词： 结晶器； 振动装置； 偏心轴； 四偏心轮振动机构； 板弹簧AbstractFour quick sets eccentric slab caster acts a very important role in continuous casting.The vibration device is used to support crystallizer，crystallizer is recipr
3、ocated up and down，then it makes stripping easier.The paper mainly aims at the general design of crystallizer vibration table vibration system，including design of general transmission program and selection of the sinusoid vibration mode；selection of eccentric shaft material，the structure design，arra
4、ngement and assembly project of elements on shafts，the force analysis and checking of eccentric shafts；selection and checking of elements on eccentric shafts，such as the bearing and key.Moreover，design of other important elements of vibration system is included，such as the pin and plate spring and s
5、o on. Every designer should consider how to design the eccentric distance of the eccentric shaft，taking into account the impact of different eccentric distance on amplitude and whether vibration table achieves a prescribed track.The vibration mode is the sinusoidal vibration，amplitude of crystallize
6、r is adjusted by rectifying the amplitude of vibration source mechanism.Designing eccentric shafts，the eccentric distance that different vibration amplitude needs is designed.The vibration system is used for long time.Because it bears the dynamic load，it is easy to abrade，and its service life is red
7、uced.So the service life is considered in the design，especially the rotating components such as bearing and eccentric shaft.Key Words: Crystallizer； Vibration device； Eccentric shaft； Four eccentric wheel vibration mechanism； Plate spring目 录1绪论11.1 课题的研究意义和目的11.1.1 课题的研究意义11.1.2课题的目的11.2国外概况21.2.1 结
8、晶器振动概述21.2.2振动的结晶器使连续铸钢实现工业化31.2.3结晶器振动规律的发展31.2.4 结晶器振动装置的发展41.2.5 结晶器非正弦振动的分类51.3设计容51.4主要技术参数61.5本章小结62结晶器振动台振动系统方案设计72.1结晶器振动的目的82.2振动方式类型与其选择82.3偏心轮机构实现的正弦振动92.4偏心轮机构的结构方案112.4.1 外侧机构参数确定方法112.4.2 侧机构参数确定方法132.5传动部分初选电机162.6本章小结163振动台偏心轴的设计173.1轴的类型选择173.2轴的材料173.3轴的结构设计173.4轴上零件的布置和装配方案183.5初算
9、轴的直径183.6决定各轴段直径和长度193.7轴上力分析与校核193.8本章小结254偏心轴上零件设计计算264.1 联轴器的选择264.2 轴承的选择与寿命校核264.2.1 轴承1的选择与其校核274.2.2 轴承2的选择与其校核284.3 键的选用与校核304.4 本章小结305偏心轴上零件设计计算315.1 支架处销轴的设计与其校核315.2 销轴外的缓冲器设计与其校核325.3 板弹簧的设计与其校核335.4 本章小结366 结论与展望376.1 结论376.2 展望38参考文献39致41附录42 / 1绪论1.1 课题的研究意义和目的1.1.1 课题的研究意义四偏心型板坯连铸机结
10、晶器快台位于浇注平台下方，是薄板坯连铸机的关键技术和核心部件。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小幅的振动，结晶器和坯壳之间形成相对运动，即工艺上所说的“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，避免坯壳粘接在结晶器铜板表面上而发生粘钢型漏钢。连铸过程中，结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜，其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇
11、注时，振动结晶器的发明引进，工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说，结晶器振动是浇注成功的先决条件，是连铸发展的一个重要里程碑。近年来，冶金工业的迅速发展，要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力，人们对结晶器振动的认识铸坯直接从结晶器向下拉出，由于缺乏润滑，易与结晶器发生粘结，从而导致出现拉不动或者拉漏事故，很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的，也在不断深入和发展。它有效地改善铸坯和结晶器壁间的润滑条件。基于不同的理论，结晶器振动技术也经历了复杂的过程，早期主要由凸轮实现的非正弦振动，由于波形单一，在线不能调节，未能实现振动波形的优化；由于采用偏心机构使机械
12、动作更加简便，故结晶器正弦振动得到了发展，并不断地对其振动参数进行优化，实现高频振动以改善铸坯表面质量； 目前开发的液压振动，波形选择围宽，并且调节容易，振动机构具有很高的稳定性，对于改善结晶器的润滑效果，降低摩擦阻力以与为初始凝壳的顺利形成创造了最合适的条件，可以实现连铸过程振动的最优化。对于改善铸坯表面质量，提高拉坯速度，液压振动技术将以其突出的优越性在连铸生产中获得广泛地应用。当然，无论哪种振动方式，结晶器振动对于润滑的影响，尚需进一步深入研究，以得到令人满意的使用模型。1.1.2课题的目的 本课题的研究最终目的主要是对四偏心轮式振动动系统的研究，使使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特
13、性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。从而改善润滑条件，减少拉坯摩擦阻力，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而被拉裂，从而防止出现粘结漏钢事故。1.2国外概况1.2.1 结晶器振动概述为了防止连铸过程中凝固坯壳和结晶器发生粘结而拉断铸坯，通常结晶器都采用振动装置。最早使用的振动装置是同步振动式的，以后又发展成负滑脱振动方式，即使结晶器向下运动的速度大于拉坯速度。这种方式不但不会拉断铸坯，而且起到一定的脱模作用。一般采用凸轮机构。实现这种发展成为曲柄连杆式的正弦振动方式。由于所需要求的振幅较小，故一般采用偏心轴来实现，制造比较容易。正弦振动方式的特点是速度过渡较平稳，没有很大的冲击，在
14、运动过程中有一定的负滑脱阶段，起到了脱模作用。此外，由于振动加速度小，故可以提高振动频率，减少铸坯上的振动深度。由于上述优点，这种振动方式目前被广泛地采用。四偏心式振动机构是国外70年代开发出井于8O年代加以改进的振动机构。国至今仅局限于转化外来设计，对其结构参数、机械运动学和动力学状态分析以与导向弹簧板结构尺寸的确定等同胚，尚需进一步从理论上加以分析验证。我们以济钢超低头板坯连铸机为依托，对四偏心式振动机构进行丁详尽分析并作了相应的计算，目的在于学习和掌握引进产品的设计思路和方法。从理论上探讨此类振动装置的设计方法，将对变转化设计为主动设计起到一定的作用。70年代曾普遍使用短臂四连杆机构作为
15、振动装置。该机构结构简单，振动台无导向装置。磨损小。操作维护方便，可长期保持稳定的振动波形。其缺点是轴承转动围小(仅l-2)，摩擦不均匀，摩损后容易造成振动偏差，同时连杆机构杆件较多而不适用于高频振动。四偏心机构振动装置是80年代发展起来的最新板坯结晶器振动装置。该装置优点是通过偏心距的改变与导向装置安装方式的改变可用于弧型和直型结晶器振动装置上；振动力从四点传入结晶器，传力均匀；在高频振动时运转平稳，零件使用寿命长，整个机构也紧凑，与结晶器对中调整方便，能实现快速更换和水路的自动接通。因此，近年来现代化板坯连铸机几乎全部采用四偏心式结晶器振动装置。结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，是连铸机的核心部件，称之为连铸机的心脏设备。它是一个水冷的钢锭模，功能是将连续不断地注入其腔的高温钢水通过水冷铜壁强烈冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求断面形状和坯壳厚度的铸坯。并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域完全凝固创造条件。由于凝固过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的，所以为防止坯壳与结晶器壁粘结而采用的结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置。结晶器振动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特
