毕业设计论文结晶器振动机构设计

摘要四偏心板坯连铸机快台在连续铸钢中有及其重要的作用。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及正弦式振动方式的选择；偏心轴材料的选择，结构设计以及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，如轴承和键的选用及其校核。另外，还包括振动系统其它重要零件如销轴及板弹簧的设计等。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及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，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

AbstractFourquicksetseccentricslabcasteractsaveryimportantroleincontinuouscasting.Thevibrationdeviceisusedtosupportcrystallizer，crystallizerisreciprocatedupanddown，thenitmakesstrippingeasier.Thepapermainlyaimsatthegeneraldesignofcrystallizervibrationtablevibrationsystem，includingdesignofgeneraltransmissionprogramandselectionofthesinusoidvibrationmode；selectionofeccentricshaftmaterial，thestructuredesign，arrangementandassemblyprojectofelementsonshafts，theforceanalysisandcheckingofeccentricshafts；selectionandcheckingofelementsoneccentricshafts，suchasthebearingandkey.Moreover，designofotherimportantelementsofvibrationsystemisincluded，suchasthepinandplatespringandsoon.Everydesignershouldconsiderhowtodesigntheeccentricdistanceoftheeccentricshaft，takingintoaccounttheimpactofdifferenteccentricdistanceonamplitudeandwhethervibrationtableachievesaprescribedtrack.Thevibrationmodeisthesinusoidalvibration，amplitudeofcrystallizerisadjustedbyrectifyingtheamplitudeofvibrationsourcemechanism.Designingeccentricshafts，theeccentricdistancethatdifferentvibrationamplitudeneedsisdesigned.Thevibrationsystemisusedforlongtime.Becauseitbearsthedynamicload，itiseasytoabrade，anditsservicelifeisreduced.Sotheservicelifeisconsideredinthedesign，especiallytherotatingcomponentssuchasbearingandeccentricshaft.KeyWords:Crystallizer；Vibrationdevice；Eccentricshaft；Foureccentricwheelvibrationmechanism；Platespring

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 1课题的目的 11.2国内外概况 21.2.1结晶器振动概述 2振动的结晶器使连续铸钢实现工业化 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设计内容 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振动方式类型及其选择 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内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初算轴的直径 183.6决定各轴段直径和长度 193.7轴上力分析及校核 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轴承的选择及寿命校核 264.2.1轴承1的选择及其校核 274.2.2轴承2的选择及其校核 284.3键的选用及校核 304.4本章小结 305偏心轴上零件设计计算 315.1支架处销轴的设计及其校核 315.2销轴外的缓冲器设计及其校核 325.3板弹簧的设计及其校核 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致谢 41附录 421绪论1.1课题的研究意义和目的课题的研究意义四偏心型板坯连铸机结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，波形选择范围宽，并且调节容易，振动机构具有很高的稳定性，对于改善结晶器内的润滑效果，降低摩擦阻力以及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。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国内外概况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。国内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及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。其缺点是轴承转动范围小(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及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内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内完全凝固创造条件。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、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。具体来说，连铸过程中，当铸坯与结晶器壁发生粘结时，如果结晶器是固定的，就可能出现坯壳被拉断造成漏钢。而当结晶器向上振动时，粘结部分和结晶器一起上升，坯壳被拉裂，未凝固的钢水立即填充到断裂处，开始形成新的凝固层；等到结晶器向下振动，且振动速度大于拉坯速度时，坯壳处于受压状态，裂纹被愈合，重新连接起来，同时铸坯被强制消除粘结，得到“脱模”。同时，由于结晶器上下振动，周期性地改变液面与结晶器壁的相对位置，有利于用于结晶器润滑的润滑油和保护渣向结晶器壁与坯壳间的渗漏，因而改善了润滑条件，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，从而出现粘结漏钢事故。振动的结晶器使连续铸钢实现工业化回顾连续铸钢的发展历史，连续浇铸的生产方式首先是从有色金属开始的。铸机采用的是垂直固定的结晶器，拉坯过程中，坯壳极易与结晶器壁发生粘结，从而导致拉不动或拉漏事故。因此浇铸速度很低，铸坯的液相心长度一般不超过结晶器长度。据有关文献记载，于1913年瑞典人皮尔逊（A·H·Pehrson）曾提出结晶器应按照一定的振幅和频率做往复运动的想法，但真正将这一想法付诸实施的却是德国人容汉斯（S·Junghans）。容汉斯开发的结晶器振动装置于1933年成功的应用于有色金属黄铜的连铸。1949年容汉斯的合作者美国人艾尔文·罗西（Irving·Rossi）获得了容汉斯振动结晶器的使用权，并在美国的阿·勒德隆钢公司（AlleghengLudlumSteelCorporation）的Watervliet厂的一台方坯试验连铸机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被应用于德国曼内斯曼（Mannesmann）公司胡金根厂（Huckiugen）的一台连续铸钢试验连铸机。容汉斯振动结晶器在这两台连铸机上的成功应用，使其在钢连铸中迅速得到了推广。从此，结晶器振动便成了连铸生产的标准操作。可以看出是振动的结晶器使连续铸钢生产实现了工业化。结晶器振动规律的发展结晶器由静止变为振动，引起了连铸工作者的广泛关注和兴趣，人们纷纷进行试验研究工作，对粘结性漏钢机理进行了研究，发展了各种结晶器振动规律。最早出现的是矩形速度振动规律，基于“拉裂——焊合”理论，其特点是结晶器在下降时与铸坯做同步运动，然后以3倍的拉坯速度上升，即所谓的3:1型振动方式。这种振动方式对铸坯脱模是有效的，早期得到了应用。但其主要缺点是机械加工比较困难，振动机构和拉坯机构之间要有严格的电器连锁，在上升和下降的转折点处速度变化很大，设备冲击大，不利于采用高频振动。但这种波形的采用，使固定的结晶器变为振动的结晶器，使结晶器技术产生一个飞跃。随着负滑动理论的出现，矩形速度规律被梯形速度规律所代替，其特点是结晶器向下运动过程中有较长一段时间其速度稍大于拉坯速度，即“负滑脱运动”，使坯壳中产生压应力，可以使拉裂的坯壳压合，使粘结的坯壳强制脱模，结晶器在上升、下降转折点处速度变化较缓和，提高了设备的平稳性，梯形波的出现使连铸的生产更加顺畅，这种速度波形沿用了很多年，负滑动理论一直沿用至今。随着负滑动理论的不断发展和完善，出现了正弦速度规律，正弦振动速度规律采用偏心轮实现。这种振动规律打破了结晶器和铸坯之间要有一定的速度关系的限制，着重发挥它的脱模作用，用偏心轮代替凸轮，正弦振动仍有一小段负滑动阶段，有利于脱模和拉裂坯壳的焊合，速度、加速度变化平缓，采用偏心轮设备简单，易于加工制造、安装和维护，运动精度高，设备运动平稳，冲击小，易于采用较高频率振动。正弦振动目前仍被广泛应用。非正弦振动速度波形的特点是：结晶器向上运动到最大位移的时间比正弦振动有一段时间滞后，结晶器向上运动的速度小，向下运动的速度大。其负滑动时间短，有利于减轻铸坯表面振痕深度，正滑动时间长，可以增加保护渣的耗量，增强结晶器壁与坯壳间的润滑，正滑动速度差小，可以减小摩擦力，减小坯壳中的拉应力，减少拉裂；负滑动量大，即结晶器相对于铸坯向下运动的位移量大，有利于铸坯的强制脱模。由于非正弦振动能够获得合理的工艺参数，适应高拉速，且能获得良好的表面质量，因此受到了人们的重视，被广大连铸工作者确认为发展高效连铸的关键技术之一。结晶器振动装置的发展连铸生产对结晶器振动的要求主要有两个，一是使结晶器精确地按着给定地运动轨迹振动，如直线或圆弧线运动轨迹；二是使结晶器按着给定地速度规律进行振动，如正弦或非正弦振动规律。在非正弦振动规律出现以前的各种振动规律的产生都是由凸轮（包括偏心轮）机构来实现的，相对比较容易，而对于振动轨迹的实现相对比较困难。因此，振动装置的发展主要表现在实现振动轨迹的机构上，如导轨式、长臂式、差动式（包括四偏心式）、短臂四连杆式（包括半板簧、全板簧式）。由于非正弦振动规律的出现，使实现非正弦振动规律比实现振动轨迹要困难得多，因此，振动装置的发展主要表现在非正弦装置的驱动和控制上结晶器非正弦振动的分类（1）液压非正弦在“九五”期间由燕山大学和第二重型机器厂合作开发的结晶器伺服液压系统，其液压站提供压力源，由工业控制计算机和控制软件组成的监控系统产生正弦、非正弦等波形。模拟控制系统由压力差环PID2，位移环PID1组成。该系统于1998年12月应用于新兴铸管股份有限公司炼钢厂的罗可普方坯连铸机。该项成果获2000年河北省科技进步二等奖。数字缸驱动的非正弦。据报道亿美博公司开发了数字缸非正弦振动装置。（2）机械非正弦伺服电机驱动偏心轴的非正弦振动装置打破了结晶器机械振动发生装置和液压伺服振动发生装置的传统模式，将机械振动发生装置中的偏心轴连杆机构由原普通交流电机驱动改为由伺服电机驱动，并融合液压伺服振动装置中的电气控制原理，从而创造出一种新型、结构简单、紧凑的结晶器振动发生装置。该非正弦振动装置频率、波形偏斜率均在线可调，振幅停机可调。通过在线调节波形偏斜率和振动频率可以获得全部最优的振动工艺参数。同时该装置具有振动参数、铸坯与结晶器间摩擦力实时监测、显示、存储和查询功能。其中摩擦力的检测可以作为漏钢预报的一种辅助手段。该项技术突出的优点是：投资小，装置简单，结构紧凑，运行可靠性高，且承载能力大，抗冲击能力强，维护工作量小，控制系统跟踪精度高，响应速度快。该振动发生装置可用于不同结构和大小的结晶器振动装置，具有较广泛的推广应用价值。1.3设计内容对四偏心板坯连铸机结晶器快台进行总体设计，具体包括：（1）总体传动方案的设计以及正弦式振动方式的选择；（2）偏心轴才得选择，结构设计以及轴上零件的布置和装备方案，偏心轴受力分析和校核；（3）偏心轴上零件，如轴承和键的选用及其校核；（4）振动系统其它重要零件如西销轴及板弹簧的设计等；（5）装配图及所有零件图（每张图纸必须有草图）。1.4主要技术参数结晶器高度900mm；振动频率20~200次/分；振幅为3、4、5、6mm（四种情况）；拉坯速度为0.25~2.5m/min；年实际工作天数266天/年；铸坯断面尺寸：宽度1600mm，厚度250mm；钢包重量270t；结晶器及快台部分自重25t；结晶器宽面、窄面调宽速度2~200mm/min等。1.5本章小结本章主要对四偏心型板坯连铸机结晶器快台的设计做了个大概的论述，包括该课题的研究意义和目的，该设计的设计内容以及关于结晶器振动系统的一些文献综述。2结晶器振动台振动系统方案设计四偏心轮振动台振动装置（如图2.1所示）主要由驱动装置、振动发生装置、导向装置、振动台、支承座及管离合装置、台移动装置等组成。在振动装置中，振动发生装置、振动台及导向装置设置在快速更换台上，其目的是为了不受操作平台及中间包车轨道梁的影响，同时不致受到漏钢等浇注事故的损害和高温的直接影响。为保证振动按设定的曲线运动，振动台导向装置设置在快速更换台上。图2.1振动装置振动台四偏心轮振动装置的传动在振动曲柄连杆以下均为转动件，从曲柄连杆开始由转动变为摆动，并通过高强橡胶套及偏心轮运转使连杆摆动变为振动台上下运动(当四个偏心距一致时)或仿弧运动(当外侧偏心距大于内侧时)。为了使振动台平稳地作直线或仿弧运动，振动机构必须设有导向装置，一般导向装置用板弹簧作导向。弧形板坯连铸机板弹簧按通过铸机圆心半径方向配置，一端固定在振动台上，一端固定在快连更换台支座上。振动台四面均设置板弹簧，因此控制了振动台各方向的倾斜。对于直结晶器作上下直线运动时，则板弹簧改为水平配置，振动时起到垂直导向作用。两个偏心轴带有四个报动偏心轮，如果偏心轴的偏心距不是同时处在垂直位置。则振动就不能平稳及仿弧运动，所以偏心轮的调整是很重要的。现代板坯连铸机振动发生装置偏L-轴上各有一个加工面，当它们处于垂赢位置时(通过精密水准仪测定)可保证四个偏心正确定位，使振动台处于水平位置。如果加工面不在同一个位置上，则可以把传动装置中的调整轴套(或相位接手)的把合螺栓松开，使偏心轴自由转动。再用精密水准仪对准加工面位置使其均处于垂直位置上，然后将调整轴套(或将合适的斜垫加入相位接手中)的把合螺栓拧紧，这样振动台则处于水平位置上。为了准确的精调，还需要借助于相位测试手段反复检测，反复调整，使其四点相位差控制在l°以内，这样可以产生同步仿孤或直线振动。2.1结晶器振动的目的连续铸钢中，为防止铸坯的初生坯壳与结晶器内壁间发生粘结而被拉裂，是结晶器的润滑剂或结晶器博湖渣进入坯壳与内壁的间隙，不断对内壁进行润滑，保证生产出表面光洁的铸坯而采取的工艺措施。2.2振动方式类型及其选择结晶器振动有同步、负滑脱和正弦三种。其振动特性曲线见团2.2所示。图2.2振动特性曲线1—同步振动；2—负滑脱振动；3—正弦振动（1）同步振动最早采用的一种振动方式，按其同步振动的曲线形状陈伟云岗式振动。若设V为拉坯速度，Vm为结晶器的振动速度，V1为结晶器的上升速度，V2为结晶器的下降速度，则同步振动时应满足：上升时V1=V3；下降时V2=V。也就是说，结晶器下降时雨铸坯同步，然后以3被的拉速上升，如此往复振动。这种振动方式的优点是能够满足连铸工艺要求，实现同步运动；却点事机械连锁或用电器控制来实现严格的同步要求，装置都比较复杂，速度变化时机构冲击力也较大。（2）负滑脱振动同步振动的一种改进型，也称“负滑脱”。即V2=V(1+e)，式中e是负滑脱率。采用凸轮机构时取e=10%左右，V1=(2.8-3.2)V；采用偏心乱是去e=20%-40%。采用负滑脱振动，结晶器下降时对坯壳有压合作用，有利于拉裂坯壳的愈合，并可适当提高拉速。（3）正弦式振动其振动速度按正弦规律变化。这种方式的速度变化平稳、无冲击；能有效实现负滑脱，可适当提高拉速，易于改变振动频率和振幅，实现高频率小振幅的要求，以改善铸坯表面质量；用偏心轮实现振动，结构简单，易于制造且安装、维修方便。正弦式振动的振动速度与时间的关系是一条正弦曲线，结晶器上下振动时间和速度相同，在正振动周期中，结晶器和铸坯均存在相对运动，它有以下优点：=1\*GB3①结晶器下降过程中，有一小段下降速度大于拉坯速度，可防止和消除坯壳与器壁的粘结，具有脱模作用。=2\*GB3②结晶器的运动速度按正弦规律变化，则加速度必然按正弦规律变化，所以过滤比较稳定，冲击也小。=3\*GB3③由于加速度较小，有可能提高振动频率，采用高频率小振幅振动有利于消除粘结，提高脱模作用，减小铸坯上振痕的深度。=4\*GB3④正弦式振动可通过偏心轴来实现，不需要凸轮机构，制造比较容易。=5\*GB3⑤可采用交流电机驱动，简化电气装置。因为结晶器和铸坯之间没有严格的速度关系，不需要在振动机构和拉坯机构之间采用速度连锁系统。基于上述优点，在本设计中，采用的就是四偏心式正弦振动。2.3偏心轮机构实现的正弦振动最初的振动机构采用了凸轮机构，且利用导轨或长摇臂导向（如图2.3所示）。这种机构从理论上可是结晶器做精确的圆弧摆动，但由于温度的变化，使常要比有不同的的膨胀量，实现上有很大的偏差，而且它悬挂在二冷区上空，给维护检修带来诸多不便。图2.3凸轮长摇臂振动机构1—凸轮；2—杠杆；3—连杆；4—弹簧；5—结晶器；6—长摇臂后来采用了四连杆机构，实现短臂仿弧振动，以简化结构。由于结晶器所需要的振幅很小，70~80年代，国外开始采用了一种新型的振动机构——四偏心振动机构，并用板式弹簧定中。如图2.3所示，在结晶器下部左右两侧，各有一根偏心轴，偏心轴上各装有两个偏心套，但两根偏心套和偏心套的偏心距不同。图2.4四偏心振动机构1—外侧偏心；2—外侧连杆；3—内侧偏心；4—内侧连杆；5—板式弹簧；6—台驾；7—结晶器整个振动机构由一台电动机拖动，通过传动装置带动两偏心轴以相同的转速旋转，通过偏心套及连杆机构使结晶器产生弧线摆动。结晶器的弧线定中利用板式弹簧实现。这种振动机构，通过改变电机转速来改变结晶器振动频率，通过改变偏心套筒与偏心轴的安装角度来改变结晶器振幅。图2.5四偏向振动机构原理1—电动机2—万向节轴3—中心尽速器4—角部减速器5—偏心轴6、7—连杆8—板式弹簧板9—振动框架10—机架11—膜片联轴器四偏心振动机构的结构原理：电动机l通过万向接轴2带动中心减速机3，由膜片联轴器11带动两侧的分减速机4，每个减速机各自带动偏心轴5，通过装在偏心轴上的连杆6，7带动振动框架9，偏心轴在连杆6，7的位置处具有同向偏心点，但偏心距不同(由铸机圆弧半径及振动机构结构尺寸决定，可通过作轨迹精确确定)。结晶器弧线运动是利用两条板式弹簧8，一头连接在振动框架9上，另一头连接在机架10上来实现的。这种板式弹簧使得振动台只能作弧线摆动，不会前后移动。由于结晶器振幅不大，两根偏心轴的水平安装，不会引起明显的误差。2.4偏心轮机构的结构方案四偏心板坯连铸机结晶器快台的振动系统结构如图2.6所示：图2.6振动系统结构图1—交流电机2—万向节3—中心减速器4—角部减速器5—偏心轴2.4.1外侧机构参数确定方法偏心振动系统机构的振动简图如图2.7所示，在图中，R、S、a1、a2、H和h1一般应事先确定，其余参数须经计算才能确定。图2.7振动机构简图由图中几何关系得：（2.1）式中——外侧偏心量；——外侧连杆长度，。，，，可得（2.2）（2.3）至此，外侧连杆，偏心量及安装尺寸可以确定。内侧机构参数确定方法用同样的方法便可确定内侧机构参数。由几何关系可得：则 （2.4）式中——内侧连杆长度，——内侧偏心量。，，，，可得（2.5）（2.6）至此，内侧连杆、偏心量及安装尺寸可以确定。从以上给出的计算公式可见，它们均与Φ角的大小有关，即与给定的振动形成有关。也就是说，从理论上讲，对应某一起要求的振动行程应有一组机构参数（偏心量及连杆长度）和安装参数（如a、b、h2）与之对应。但这在实际中是不可行的。实际中只能通过改变偏心量e1和e2来适应不同的振动行程，而连杆长度b1、b2和安装尺寸a、b、及h2不可能转变。因此，这里存在着哪一个振动行程来计算上诉参数的问题。对铸机而言，由于其半径R往往很大，而振动行程S却很小，故Φ角很小。因此，完全可以利用某一振动行程时的Φ角来确定上述阐述。为适应振动行程的变化只需要改变偏心量。存在两种极端选择：一是利用给定的最大振动行程Smax；二是利用无振动行程S=0。两者的差别在于利用前者求得的连杆长度略小于后者，带来的影响是引起振动平衡位置的变化，即利用S=Smax确定参数是，引起振动平衡位置下移（对S不等于Smax而言）；利用S=0时，引起平衡位置上移。但通过实例计算，由两者所求得的参数大小非常接近。由于振动装置本身处于振动状态，用Smax确定机构参数较好。图2.8圆弧摆动如图2.8所示，若结晶器能做圆弧摆动，则：式中因此，为使结晶器能作圆弧摆动，必需设法使内外侧两套机构运动谐调。即满足由于铸机圆弧半径很大（通常达几米），而振动行程往往很小（几毫米到十几毫米），因此，Φ角一般非常小，故可认为连杆铰接点B1、B2在振动行程内的轨迹近似直线，在此情况下，由机构学知识可得：其中，则：将，带入上式，则：式中=（2.7）由于铸机振幅较小，故偏心量e1和e2教小，而连杆长度b1及b2则较大，从而使λ1及λ2小到百分之几甚至千分之几。因此，K=1，则：由此可见，用前述方法来确定机构参数，可使结晶器基本上作圆弧摆动。另外，从上面的分析中，还可得出如下结论：①为保证结晶器做圆弧摆动具有足够的精度，两套机构连杆不宜太短，即H不宜过小或H一定时h1不宜过大。②由公式（2.7）可见，当时，，则，当时，。不难看出，当偏心轴铰接点连线通过铸机圆弧中心时，所得到的偏心量及连杆尺寸可满足这一关系。2.5传动部分初选电机根据所需扭矩及转速选择电机型号为Y132M1-6。2.6本章小结本章主要阐述了结晶器振动台振动系统方案设计。主要包括了结晶器振动的目的，其振动方式类型及其选择，以及振动系统中偏心轮机构如何实现的正弦振动，对其机构的各参数的方法，最后是关于传动部分电机的选择。

3振动台偏心轴的设计偏心轴是由多段圆柱体布置在两根偏心轴线上的轴类零件，作用是将旋转运动变为直线往复运动或将巨大的扭矩变为压力。偏心轴工作特点是速度低、负荷大，承受周期性的立面扭矩和巨大的压应力（尤其在轧钢、锻压设备上），闪而对其材料的机械性能和冲击韧性有较高的要求。3.1轴的类型选择在该振动结构中，由于要实现振动，选择转轴的类型为偏心轴（如图3.1所示）。图3.1偏心轴3.2轴的材料根据设计要求，选择该偏心轴的材料为45#钢。3.3轴的结构设计由于该轴要承受较大的轴向力，而且定位要求可靠，故采用轴肩轴向定位与固定方法（如图3.2所示）。图3.2轴肩为了保证零件紧靠定位面，应使r<c1或r<R，轴向高度h应大于R或c1通常可取h=（0.07~0.1）d，轴环宽度b=1.4h。与滚动轴承配合处的h与r值应根据滚动轴承的类型与尺寸确定。3.4轴上零件的布置和装配方案轴上零件的装配方案，就是确定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。拟定轴上零件的装配方案是进行轴上的结构设计的前提，他决定轴的基本形式，在拟定装配方案时，应考虑轴上零件装拆方便，轴上零件的尺寸、数量及重量等。此轴应设成偏心轴，两偏心处装上滚子轴承，两偏心段内侧为下支撑部分，也应装上滚动轴承，各轴段之间采用套筒和轴肩定位；两轴端处与减速器连接，所以要采用弹性联轴器联接和采用键槽定位，见图33所示。图3.3偏心轴3.5初算轴的直径联轴器和滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的，故要先计算轴径。轴的直径可按扭矩强度法进行估算，即(3.1)式中：P为轴传递的功率，kW；n为轴的转速，r/min，n=200r/min；C为有轴的材料和受载情况确定的系数。若材料为45钢，通常取C=106~117，C值应考虑轴上弯矩对轴强度的影响，当只受转矩或弯矩相对较小时，C取小值；当弯矩相对较大时，C取大值。初算轴径还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%；有两个键槽时，d增大10%。然后将轴径圆整为标准值。在这里，C取110，对段有圆整取3.6决定各轴段直径和长度轴上安装零件的各段长度，根据相应零件轮毂宽度和其他结构需要来确定。不安装零件的各轴段长度可根据轴上零件相对位置来确定。当用套筒或挡油盘等零件来固定轴上零件时，轴端面与套筒端面或轮毂端面之间应留有2~3mm的间隙，即轴段长度小于轮毂宽度2~3mm，以防止加工误差使零件在轴向固定不牢靠。当轴的外伸段上安装联轴器、带轮、链轮时，为了使其在轴向固定牢固，也需要同样处理。轴上的平键的长度应短于该轴段长度5~10mm，键长要圆整为标准值。键端距离零件装入侧轴端距离一般为2~5mm，以便安装轴上零件时其键槽容易对准键。根据偏心轴（如图3.4所示）示意图得出各尺寸。图3.4偏心轴装联轴器段装上支架连杆处的轴承段轴径装下支架处轴承段轴径空白段轴径3.7轴上力分析及校核（1）振动装置的受力分析振动装置示意图如图3.4示。作用在振动装置上的力有：振动装置的总静负荷Q、坯壳与结晶器铜板之间的摩接力F、振动动负荷FV。除此以外还有导向板弹簧阻力，此力相对较小，为简化计算可不计在内。对单一偏心轴：振动总负荷由振动装置静负荷、结晶器摩擦力及偏心轮机构的动负荷三部分组成，即，N（3.2）图3.5振动装置示意图式中Q——振动装置的总静负荷，Q==N；F——结晶器摩擦阻力，N；FV——振动动负荷，N。