機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙搖桿式結(jié)晶器振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)（全套圖紙） .doc

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 i 頁(yè) 雙搖桿式結(jié)晶器振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)雙搖桿式結(jié)晶器振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 摘要摘要 結(jié)晶器振動(dòng)裝置是連鑄機(jī)的重要設(shè)備之一，起主要作用是使內(nèi)壁獲得良好的潤(rùn)滑 條件，減少摩擦力，防止鋼水與內(nèi)壁的粘結(jié)，同時(shí)還可以改善鑄坯的表面質(zhì)量。而且 發(fā)生粘結(jié)是，振動(dòng)能強(qiáng)制脫模，消除粘結(jié)。振動(dòng)機(jī)構(gòu)是使結(jié)晶器產(chǎn)生所需的振動(dòng)，因 此任何振動(dòng)機(jī)構(gòu)都必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本條件：第一，使結(jié)晶器準(zhǔn)確地沿著一定的軌跡振 動(dòng)。第二，使結(jié)晶器有一定的振動(dòng)規(guī)律。 本文詳細(xì)地介紹了結(jié)晶器振動(dòng)方式，并加以比較后，振動(dòng)變化規(guī)律選擇正弦振動(dòng) 方式。結(jié)晶器振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，根據(jù)方案討論提出采用雙搖桿式結(jié)晶器振動(dòng)裝置。結(jié) 果表明該振動(dòng)方式能有效地防止因坯殼的粘結(jié)而造成的拉漏等事故，振動(dòng)機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確 實(shí)現(xiàn)圓弧軌跡，不產(chǎn)生過(guò)大的加速度，從而避免了沖擊和擺動(dòng)。此機(jī)構(gòu)的振動(dòng)參數(shù)有 利于改善鑄坯表面質(zhì)量，形成表面光滑的鑄坯，而且設(shè)備的制造，安裝和維護(hù)方便， 并且便于處理事故，使傳動(dòng)系統(tǒng)有足夠的安全儲(chǔ)備。 關(guān)鍵詞：連鑄；結(jié)晶器；振動(dòng)裝置；正弦 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 ii 頁(yè) double rocking lever type crystallizer shake-out equipment design abstract crystal vibrator is one of important equipment of continuous casting machine, play a major role is to get a good wall lubrication, reduce friction, prevent adhesion of molten steel in the inner wall, while also improving the billets surface quality. and when bonding occurs, the vibration can be forced stripping, erased. vibration body is needed to mold the vibration generated, so any vibration institution must meet two basic conditions: first, to mold accurately track down some vibration. second, make sure the laws of the mold according to the vibration. this article introduced in detail the crystallizer vibration way, after and compares, vibration change rule choice sinusoidal vibration way. the crystallizer shake-out equipments structure, according to the plan discussion proposed that uses the double rocking lever type crystallizer shake-out equipment design. the result indicated that this vibration way can prevent to pull effectively leaks and so on accidents which creates because of the semifinished product shells caking, the vibrator unit can realize the circular arc path accurately, does not have the oversized acceleration, thus has avoided the impact and swinging. this organizations vibration parameter is advantageous in the improvement casts the semifinished product surface quality, forms the surface smoothly to cast the semifinished product, moreover equipments manufacture, the installment and the maintenance are convenient, and 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 iii 頁(yè) is advantageous for the deal with accident, enables the transmission system to have the enough safety margin. key words: continuous casting; crystallizer; shake-out equipment; sine 目 錄 摘要i abstract.ii 1緒論.1 1.1選題背景及目的1 1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況1 1.2.150 年代工業(yè)應(yīng)用時(shí)期.2 1.2.260 年代穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期.2 1.2.370 年代以后的迅猛發(fā)展時(shí)期.3 1.2.480 年代連鑄完全成熟時(shí)期.4 1.3設(shè)計(jì)的內(nèi)容.5 2總體方案設(shè)計(jì)選擇.7 2.1結(jié)晶器振動(dòng)裝置的技術(shù)要求.7 2.2結(jié)晶器振動(dòng)裝置的類(lèi)型和特點(diǎn)8 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 iv 頁(yè) 2.2.1振動(dòng)方式8 2.2.2振動(dòng)機(jī)構(gòu)10 3技術(shù)參數(shù)計(jì)算13 3.1短臂四連桿機(jī)構(gòu)原理.13 3.2彈簧的設(shè)計(jì).16 3.3振幅的計(jì)算.17 4主傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)20 4.1電機(jī)的選擇.20 4.2軸的設(shè)計(jì)21 4.3聯(lián)軸器的設(shè)計(jì).27 4.4減速器的設(shè)計(jì).30 5零部件的校核31 5.1彈簧校核31 5.2銷(xiāo)軸的校核.33 5.3電機(jī)的校核.35 5.4軸的校核36 6能源消耗與環(huán)保分析40 結(jié)束語(yǔ).41 致謝42 參考文獻(xiàn).43 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 v 頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 緒論 1.1 選題背景及目的 鋼鐵工業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，鋼鐵產(chǎn)品運(yùn) 用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，一個(gè)國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和速度與剛鐵工業(yè)的的發(fā)展密 不可分1。近些年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整、產(chǎn)量的不斷提高。使得連 續(xù)鑄造技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。 連續(xù)鑄造需要用到許多傳統(tǒng)鑄造沒(méi)有的設(shè)備。結(jié)晶器是連鑄設(shè)備中最關(guān)鍵的部件， 有人把結(jié)晶器稱(chēng)為是連鑄機(jī)的心臟2。鋼水在結(jié)晶器內(nèi)冷卻凝固成所需的斷面形狀和 一定厚度的坯殼。當(dāng)鑄坯在被拉出結(jié)晶器時(shí)，由于純?cè)跈C(jī)械和熱應(yīng)力的作用，坯殼容 易被拉漏、容易因?yàn)楫a(chǎn)生變形和裂紋而造成破壞。所以結(jié)晶器的性能對(duì)于連鑄機(jī)的生 產(chǎn)能力和鑄坯質(zhì)量的好壞都起著至關(guān)重要的作用。結(jié)晶器振動(dòng)的目的是使防止初生坯 殼與結(jié)晶器之間分離，防止粘結(jié)而被拉裂。結(jié)晶器的振動(dòng)實(shí)際上起到強(qiáng)制脫模作用。 由于振動(dòng)的存在，使結(jié)晶器內(nèi)壁獲得了良好的潤(rùn)滑條件，既減少結(jié)晶器與鑄坯間的摩 擦力又能防止鋼水與結(jié)晶器內(nèi)壁發(fā)生粘結(jié)。一旦發(fā)生粘結(jié)時(shí)，振動(dòng)就能強(qiáng)制脫模，消 除粘結(jié)。如果在結(jié)晶器內(nèi)部坯殼被拉斷，振動(dòng)還可使壞殼得到愈合。除此之外還可以 改善鑄坯的表面質(zhì)量。實(shí)際運(yùn)用中對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)的要求是：振動(dòng)方式能有效地防止因 坯殼與結(jié)晶器的粘結(jié)而造成拉漏事故;振動(dòng)能夠有利于改善鑄坯表面質(zhì)量，形成表面光 滑平整的鑄坯;振動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)軌跡為真確的圓弧，振動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生過(guò)大的加速度以 避免產(chǎn)生的沖擊和擺動(dòng);設(shè)備的制造、安裝和維護(hù)相對(duì)方便，便于處理事故，傳動(dòng)系統(tǒng) 要有足夠的安全儲(chǔ)備。結(jié)晶器振動(dòng)裝置包括結(jié)晶振動(dòng)方式結(jié)晶器振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 連續(xù)澆注液體金屬在 100 多年以前就已經(jīng)被提出，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制， g.e.塞勒斯（g.e.sellers）(1840)、賴(lài)尼（j.lainy）(1843)等人提出的設(shè)想在當(dāng)時(shí)只能 用于熔點(diǎn)比較低的有色金屬，比如鉛。1887 年德國(guó)人 r.m.戴倫（r.m.daelen）最早提 出了關(guān)于類(lèi)似現(xiàn)代連鑄設(shè)備的觀點(diǎn)。在他們的鑄造設(shè)備中已經(jīng)包括有水冷的、上下口 敞開(kāi)的結(jié)晶器、二次冷卻段、引錠桿、夾輥和鑄坯切割裝置等。 我國(guó)的連鑄開(kāi)發(fā)相對(duì)于西方國(guó)家來(lái)說(shuō)比較晚，1958 年第一臺(tái)我國(guó)自主研發(fā)的立式 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 連鑄機(jī)在重鋼三廠建成投產(chǎn)，6 年后在重鋼三廠又建設(shè)了弧型板坯連鑄機(jī)，以后相繼 在天津、上海、北京等地建設(shè)了一批連鑄機(jī)。到 1980 年為止全國(guó)一共擁有 25 臺(tái)連鑄 機(jī)，生產(chǎn)能力為年產(chǎn) 345 萬(wàn) t。但是 1980 年實(shí)際僅生產(chǎn)鑄坯不到 230 萬(wàn) t，連鑄比僅為 6.3%。從以上這些數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)的連鑄發(fā)展比較緩慢，許多連鑄機(jī)不但達(dá)不到生產(chǎn) 能力，而且品種相對(duì)單一3 。 十九世紀(jì) h.貝塞麥(h.bessemer)提出了連續(xù)澆注液態(tài)金屬的設(shè)想后。很多科學(xué)家 對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行過(guò)研究。但是由于科學(xué)水平的限制，并未能夠?qū)⒋诉\(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)。 直到 1933 年，現(xiàn)代連鑄的奠基人s.客漢斯(s.junghans)提出并發(fā)展了結(jié)晶器振動(dòng)裝 置，奠定了連鑄技術(shù)在工業(yè)上運(yùn)用的基礎(chǔ)。從 20 世紀(jì) 30 年代開(kāi)始，連鑄技術(shù)已能夠 用于有色金屬的生產(chǎn)。第二次世界大戰(zhàn)以后，蘇、美、英、奧等國(guó)相繼開(kāi)始進(jìn)行連鑄 鋼的研究。1950 年容漢斯和曼內(nèi)斯曼(mannesmann)公司合作，建成了世界上第一臺(tái)能 澆注 5t 鋼水的連鑄機(jī)。 從第一臺(tái)連鑄機(jī)問(wèn)世已經(jīng)有 60 多年的歷史了。在這過(guò)程中，世界范圍內(nèi)連鑄技術(shù) 的發(fā)展，大體上可分為“50 年代開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用，60 年代穩(wěn)步發(fā)展，70 年代迅猛發(fā)展， 80 年代完全成熟” 。 1.2.11.2.1 5050 年代工業(yè)應(yīng)用時(shí)期年代工業(yè)應(yīng)用時(shí)期 從 50 年代起，連鑄技術(shù)開(kāi)始運(yùn)用于鋼鐵工業(yè)。這段時(shí)間連鑄裝備的水平普遍都很 低，發(fā)展速度相對(duì)慢，鑄機(jī)機(jī)型很單一多為立式單流，鑄坯斷面面積比較小而且主要 為方坯。在此期間連鑄規(guī)模也較小，盛鋼桶容量一般為 10-20t。到 50 年代末，世界各 地建成的連鑄機(jī)總數(shù)還不到 30 臺(tái)。連鑄坯產(chǎn)量?jī)H有 110t，連鑄比約僅 0.34%。1952 年容漢斯和曼內(nèi)斯曼公司組建了連鑄共同體；同時(shí)奧地利成立了以百錄公司 （bohlera.g.）為中心的連鑄利益共同體；1954 年，i.羅西（i.rossi）在瑞士建立了康 卡斯特（coneast）連鑄公司。上述這些專(zhuān)門(mén)從事連續(xù)鑄造技術(shù)研發(fā)公司、集團(tuán)的形成， 推動(dòng)了后來(lái)連鑄技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用。 1.2.21.2.2 6060 年代穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期年代穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期 60 年代后，連鑄進(jìn)入了穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期。從機(jī)型上來(lái)說(shuō)，60 年代初出現(xiàn)了立彎式連 鑄機(jī)。在 1963-1964 年期間，曼內(nèi)斯曼公司相繼建成了方坯、板坯弧形連鑄機(jī)。這些 機(jī)型不但應(yīng)用操作簡(jiǎn)單而且能夠生產(chǎn)工業(yè)上急需的厚板、熱軋和冷軋帶鋼，因此很快 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 就發(fā)展成為連鑄技術(shù)的主要機(jī)型。這對(duì)連鑄的發(fā)展、應(yīng)用，起了很大的作用。從鑄坯 質(zhì)量上來(lái)講，在這個(gè)時(shí)期研制的保護(hù)渣澆注、浸入式水口和鋼流保護(hù)等新技術(shù)，對(duì)連 鑄的發(fā)展有著不可磨滅的意義。除此之外由于氧氣轉(zhuǎn)爐應(yīng)用鋼鐵生產(chǎn)，原有的模鑄工 藝已不能滿(mǎn)足煉鋼的需要，這對(duì)連鑄的發(fā)展也起到了推動(dòng)作用。從 1965 年開(kāi)始，連鑄 技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于之前。至 60 年代為止，全世界連鑄機(jī)的數(shù)量已達(dá)到 200 余臺(tái)， 年生產(chǎn)鑄坯能力達(dá) 4000 萬(wàn)噸以上。除此之外，在此期間還出現(xiàn)了許多新形式的鑄機(jī)， 如旋轉(zhuǎn)式圓坯鑄機(jī)、空心圓坯鑄機(jī)和工字型斷面鑄機(jī)等。在英國(guó)的謝爾頓廠（shelton iron and steel）率先實(shí)現(xiàn)了全連鑄。 1.2.31.2.3 7070 年代以后的迅猛發(fā)展時(shí)期年代以后的迅猛發(fā)展時(shí)期 70 年代以后，連鑄進(jìn)入迅猛發(fā)展時(shí)期。全世界的連鑄機(jī)總數(shù)不斷增加，年產(chǎn)量快 速增長(zhǎng)。各主要產(chǎn)鋼國(guó)家近十余年來(lái)粗鋼產(chǎn)量、連鑄坯產(chǎn)量和連鑄比的變化情況如圖 1-1 所示。 圖 1.1 世界各主要產(chǎn)鋼國(guó)家近十余年來(lái)粗鋼產(chǎn)量、連鑄坯產(chǎn)量、和連鑄比 從 1970 年到 1990 年的十年間，連鑄比由 4.4%上升到 64%，連鑄坯年產(chǎn)量由 2600 萬(wàn)噸升到 5.12 億噸。連鑄機(jī)數(shù)量由 70 年代初的 300 余臺(tái)增加到 1400 余臺(tái)。從 表中我們可以看出從 70 年代初至今，世界粗鋼年產(chǎn)量基本不變略有微小的波動(dòng)，但是 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 連鑄坯產(chǎn)量得卻持續(xù)增長(zhǎng)，連鑄比不斷提高，在這期間節(jié)省了很多時(shí)間能源帶來(lái)了巨 大的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)當(dāng)指出的是在幾個(gè)產(chǎn)鋼大國(guó)中，日本連鑄發(fā)展速度最快。生產(chǎn)能力 或技術(shù)水平都已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。在 1970 年日本的連鑄比還不到 10%，但是到 1985 年日本的連鑄比已突破 90%。而工業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó)在 70 年代連鑄發(fā)展任比較慢， 連鑄比在 20%以下，這是因?yàn)槊绹?guó)擁有較大的初軋開(kāi)坯能力且不重視連鑄技術(shù)的發(fā)展 運(yùn)用，建設(shè)連鑄機(jī)較少。到 80 年代，美國(guó)人開(kāi)始重視連鑄發(fā)展，到 1990 年連鑄比已 達(dá) 67.10%。前蘇聯(lián)是研究、運(yùn)用連鑄較早的國(guó)家之一，而連鑄比一直在 10%左右，這 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。這是因?yàn)樗臒掍撛O(shè)備以平爐為主，不適應(yīng)連鑄生產(chǎn)的 特點(diǎn)，此外它的連鑄機(jī)立式較多，生產(chǎn)能力低，也影響連鑄的發(fā)展。 1.2.41.2.4 8080 年代連鑄完全成熟時(shí)期年代連鑄完全成熟時(shí)期 80 年代以后，連鑄進(jìn)入完全成熟的全盛時(shí)期。從世界范圍來(lái)看連鑄比以每年 4% 的速度穩(wěn)定增長(zhǎng)。表 1.1 為 1981 年到 1990 年世界各國(guó)連鑄比的增長(zhǎng)情況。全世界連 鑄比由 1981 年的 33.8%上升到 1990 年的 64.1%，這個(gè)數(shù)據(jù)具有非常重要的意義。它 意味著人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了由重要依靠傳統(tǒng)鑄造轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽窟B鑄技術(shù)的飛躍，連鑄在澆鋼領(lǐng)域 開(kāi)始占據(jù)主導(dǎo)地位。從表 1.1 可以看出，以日本為代表的一些發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，已接近 或基本上實(shí)現(xiàn)了全鑄化。以阿根廷、韓國(guó)為代表的以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為主的國(guó)家，也都具有 很高的連鑄比。這一重大技術(shù)成就，不但改變了傳統(tǒng)的鋼鐵的生產(chǎn)過(guò)程，而且對(duì)煉鋼 軋鋼的生產(chǎn)體系，都將產(chǎn)生重大的影響4。 表 1.1 1981-1990 年世界連鑄比（不包括中國(guó)大陸） 單位：% 國(guó)家 年份198 1 198 2 198 3 198 4 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 比利時(shí)30.633.038.449.560.072.485.888.090.091.7 丹麥95.896.897.499.5100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 法國(guó)51.458.563.866.980.690.193.194.093.794.3 前聯(lián)邦德國(guó)53.551.971.878.979.584.588.088.589.891.3 愛(ài)爾蘭100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 意大利50.858.568.273.378.684.189.992.994.194.8 盧森堡7.019.424.126.228.334.637.534.233.534.1 荷蘭21.231.036.038.739.142.765.035.687.193.4 葡萄牙38.246.542.539.742.844.246.046.951.454.6 西班牙39.541.945.949.457.061.266.774.486.089.0 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 英國(guó)31.839.046.652.054.860.564.970.580.283.6 歐共體平均44.651.658.863.769.575.981.384.187.889.6 奧地利62.477.387.689.693.494.695.795.595.795.9 芬蘭91.993.493.594.293.594.494.093.994.097.8 挪威16.029.636.551.455.656.753.953.450.392.2 瑞典66.876.079.779.680.681.883.683.082.385.8 土耳其48.455.763.672.065.777.879.284.682.382.2 南斯拉夫43.247.451.651.853.553.454.761.964.770.2 歐共體以外西歐國(guó)家 平均 59.067.172.375.475.078.179.282.282.585.4 西歐國(guó)家平均46.253.660.765.370.376.281.083.887.089.0 加拿大32.232.837.438.443.645.849.069.376.176.7 美國(guó)20.329.032.139.644.455.259.861.364.867.1 日本70.778.786.389.191.192.793.393.192.593.9 澳大利亞13.017.524.627.027.127.044.571.580.081.5 南非55.251.260.061.564.763.963.969.673.473.7 西方工業(yè)化國(guó)家平均44.454.960.064.568.773.977.280.082.984.6 阿根廷49.251.848.647.462.564.965.368.274.078.2 巴西36.441.144.341.343.746.145.549.053.958.5 智利1.40.81.31.61.92.71.71.71.61.9 墨西哥31.937.955.254.051.047.354.255.958.150.0 委內(nèi)瑞拉62.270.070.872.073.571.377.078.783.585.0 韓國(guó)44.351.155.660.663.371.183.588.394.196.1 中國(guó)臺(tái)灣省58.580.984.782.883.688.380.693.693.196.1 卡塔爾98.798.698.798.798.798.698.498.798.598.6 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家地區(qū)平 均 44.154.359.563.367.171.975.378.281.284.2 保加利亞0.00.07.010.09.313.612.415.515.515.4 捷克和斯洛伐克1.52.55.17.37.78.28.58.79.211.5 前東德15.817.218.125.533.736.537.539.641.041.1 匈牙利35.433.539.346.646.652.155.963.255.655.0 波蘭3.84.34.010.110.310.611.011.17.77.0 羅馬尼亞20.722.426.030.229.931.932.431.534.235.5 前蘇聯(lián)12.212.612.412.713.615.016.116.517.317.6 東歐國(guó)家平均11.712.312.614.315.216.617.718.218.518.7 世界平均33.339.643.046.949.752.455.258.561.264.1 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 結(jié)晶器振動(dòng)裝置按照其運(yùn)動(dòng)軌跡可以分為長(zhǎng)臂式、復(fù)合差動(dòng)式、導(dǎo)軌式和雙搖桿 式。按照其振動(dòng)方式可以分為正弦振動(dòng)、同步式和負(fù)滑脫式。 本次設(shè)計(jì)通過(guò)技術(shù)參數(shù)的要求，結(jié)合具體實(shí)際，進(jìn)行方案討論，以確定機(jī)構(gòu)方式， 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 振動(dòng)方式等內(nèi)容。進(jìn)一步進(jìn)行電機(jī)的選擇，對(duì)各零部件進(jìn)行校核計(jì)算。具體步驟如下。 （1）緒論； （2）設(shè)計(jì)方案的確定及論證； （3）術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）電機(jī)性型號(hào)的選擇； （5）主要零部件的設(shè)計(jì)及校核； （6）繪圖（總裝配圖一張、部件裝配圖二張、零件圖四張，折成 a0 共六張以上） ； （7）編制、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 2 總體方案設(shè)計(jì)選擇 結(jié)晶器振動(dòng)的是為了使鑄坯在凝固過(guò)程中與銅板分離開(kāi)，防止兩者粘結(jié)而發(fā)生粘 掛拉裂或拉漏事故而造成破壞，以保證拉坯順利進(jìn)行。 鋼液在結(jié)晶器中的凝固過(guò)程如圖 2.1 所示。圖 2.1a 表示坯殼在結(jié)晶器中的正常生 長(zhǎng)情況，如果不發(fā)生意外情況，鑄坯就能夠被連續(xù)而不間斷地從結(jié)晶器中拉出。假如 由于某種意外，比如潤(rùn)滑不良時(shí)，坯殼的上半部分就會(huì)粘結(jié)在結(jié)晶器壁面上，而且在 某處（如 x 處）粘著力大于坯殼的拉強(qiáng)度，那么坯殼在拉坯力的作用下被拉斷，被拉 斷的上半部分（如 a 處）又會(huì)緊緊的粘在結(jié)晶器壁上，而下段（如 b 段）繼續(xù)向下運(yùn) 動(dòng)，這時(shí)候鋼水將會(huì)充填進(jìn) ab 之間，如圖 2.1b 所示，就會(huì)形成一段新的坯殼，ab 兩段就聯(lián)接起來(lái)。新形成的坯殼強(qiáng)度很低，鋼坯再次被拉斷。這樣會(huì)造成鋼坯連續(xù)地 被拉斷，連續(xù)地在斷層上充填鋼水，直至 b 段被拉出結(jié)晶器，便發(fā)生了如圖 2.1c 所示 的漏鋼事故。為了避免上述缺點(diǎn)，結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)就發(fā)展起來(lái)了。 圖 2.1 坯殼被拉斷的過(guò)程 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的技術(shù)要求 1) 保證鑄坯不與結(jié)晶器發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，使鑄坯形成良好的表面質(zhì)量 2) 振動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)該有一個(gè)確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，應(yīng)不發(fā)生偏擺和晃動(dòng)。 3) 結(jié)晶器內(nèi)的坯殼應(yīng)與結(jié)晶器壁保持接觸，不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)大的間隙。 4) 為了避免產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，振動(dòng)速度變化緩慢，加速度不應(yīng)過(guò)大。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 5) 發(fā)生故障時(shí)，必須有防止設(shè)備和電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)的安全措施。 2.2結(jié)晶器振動(dòng)裝置的類(lèi)型和特點(diǎn) 2.2.1振動(dòng)方式 結(jié)晶器振動(dòng)按速度-時(shí)間特征可分為 3 種，如圖 2.2 所示。 1-同步振動(dòng)；2-負(fù)滑振動(dòng)；3-正弦振動(dòng)；4-非正弦振動(dòng) 圖 2.2 結(jié)晶器振動(dòng)方式（波形） （1）同步式： 如圖 2.2 中曲線(xiàn) 1 所示，采用同步振動(dòng)方式時(shí)，結(jié)晶器與鑄坯保持同步下降，在 此過(guò)程中拉裂的坯殼在下降階段得到愈合，愈合時(shí)間約占振動(dòng)周期的四分之三。同時(shí) 同步振動(dòng)降低了拉坯的阻力，降低了漏鋼的風(fēng)險(xiǎn)，鑄坯的表面質(zhì)量得到提高，因此， 同步振動(dòng)在連鑄技術(shù)開(kāi)發(fā)初期得到了廣泛的應(yīng)用。 同步振動(dòng)主要特點(diǎn)是：結(jié)晶器在下降時(shí)與鑄坯作同步運(yùn)動(dòng)，然后以三倍的拉坯速 度上升，即： vv3 1 (2.2.1) (2.2.2)vv 2 式中， 分別為結(jié)晶器的上升和下降速度； 21 vv、 拉坯速度。v 上升速度與下降速度之比 n 為 ： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) (2.2.3)3 2 1 v v n 由于上升和下降都是等速運(yùn)動(dòng)，所以 (2.2.4) 3 1 2 1 2 1 v v t t (2.2.5) 121 4tttt 式中， 分別為結(jié)晶器上升和下降的時(shí)間; 21,t t 振動(dòng)周期。t 一般通過(guò)采用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步振動(dòng)，其設(shè)備的加工、制造相對(duì)復(fù)雜。結(jié)晶器 振動(dòng)機(jī)構(gòu)、拉坯機(jī)構(gòu)之間必須進(jìn)行嚴(yán)格的電氣連鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步；此外，結(jié)晶器 在振動(dòng)方向不同的速度轉(zhuǎn)折處速度變化很快，此時(shí)機(jī)構(gòu)會(huì)中產(chǎn)生了很大的沖擊力，因 而結(jié)晶器振動(dòng)的平穩(wěn)性受到影響，這些對(duì)于鑄坯的表面質(zhì)量和設(shè)備的正常使用都非常 不利。 在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中同步振動(dòng)已不使用。 （2）負(fù)滑脫式： 如圖 2.2 中曲線(xiàn) 2 所示。負(fù)滑脫振動(dòng)是在同步振動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，這種振 動(dòng)方式的下降速度大于拉坯速度，所以鑄坯在向下振動(dòng)時(shí)就會(huì)與結(jié)晶器壁產(chǎn)生滑動(dòng)， 因此稱(chēng)為負(fù)滑脫5。 結(jié)晶器的下降速度略大于拉坯速度，即： (2.2.6)1 ( 2 vv 式中， 負(fù)滑差率，表示結(jié)晶器下降速度與拉坯速度之間的滑差率 (2.2.7)%100* 2 v vv 負(fù)滑差 太大，容易在鑄坯表面上產(chǎn)生振動(dòng)痕跡。目前一般?。?%105 上升速度和下降速度之比。 1 v 2 v35 . 2n 優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)晶器下降時(shí)，坯殼中會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力，有利于進(jìn)斷裂的坯殼壓合，同時(shí) 也有利于脫模。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 1） 結(jié)晶器在振動(dòng)速度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，速度變化比較緩慢，有利于提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 結(jié)晶器在上升時(shí)，坯殼承受拉應(yīng)力，下降時(shí)承受壓應(yīng)力，所以在確定振動(dòng)參數(shù)的 時(shí)候時(shí)，應(yīng)使開(kāi)始下降時(shí)的加速度稍微大些，開(kāi)始上升時(shí)的加速度稍微取小些。 2 a 1 a 比值。32 1 2 a a k 負(fù)滑脫振動(dòng)，在下降時(shí)鑄坯會(huì)受到一種壓力，坯殼表面細(xì)小的橫裂將被焊合。但 是負(fù)滑振動(dòng)形式也是由凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)作，與同步振動(dòng)相仿它在機(jī)械和電氣使用效 果上的弱點(diǎn)仍然存在，所以，負(fù)滑振動(dòng)在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中很少使用。 （3）正弦振動(dòng)： 正弦式振動(dòng)是指結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度-時(shí)間是按正弦規(guī)律變化，見(jiàn)圖 2.2 中曲線(xiàn) 3， 它有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 1)由于在正弦式運(yùn)動(dòng)中速度一直都是變化的，所以結(jié)晶器與鑄坯之間不存在同步 運(yùn)動(dòng)階段，但會(huì)存在一小段負(fù)滑動(dòng)階段，著有利于坯殼的愈合; 2)由于速度（）隨時(shí)間是按正弦波形變化的，加速度（）隨時(shí)間 ts dd /tsdd 22 / 是按余弦規(guī)律變化，減速度沒(méi)有突變，所以過(guò)渡比較平穩(wěn)，沒(méi)有較大沖擊； 3)因?yàn)榧铀俣容^小，所以可提高振動(dòng)頻率，這利于提高脫模作用，消除粘結(jié)現(xiàn)象； 4)通過(guò)偏心輪來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦式振動(dòng)，所以制造比較容易； 5)結(jié)晶器和鑄坯之間速度沒(méi)有必然關(guān)系，所以當(dāng)拉坯的速度變化不太大時(shí)，振動(dòng) 機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間的重要性也不大，這樣可以簡(jiǎn)化電氣系統(tǒng)。 正弦振動(dòng)在目前連鑄生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。 （4）非正弦振動(dòng)： 如圖 2.2 中曲線(xiàn) 4 所示，采用非正弦振動(dòng)方式，結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中，下降運(yùn)動(dòng)時(shí) 間比上升運(yùn)動(dòng)短，所以正滑動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)晶器振動(dòng)的速度與拉坯的速度之間速度差 較小，使得鋼水與結(jié)晶器銅板的摩擦有了較大的減輕；同時(shí)，采用非正弦振動(dòng)能夠使 液態(tài)保護(hù)渣膜向出口方向擴(kuò)展，有利于保護(hù)渣向結(jié)晶器與凝固坯殼之間的縫隙滲透， 潤(rùn)滑效果得到改善，鑄坯質(zhì)量得到提高。所以，非正弦振動(dòng)更適應(yīng)于高拉速連鑄過(guò)程。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 2.2.2振動(dòng)機(jī)構(gòu) 裝置的結(jié)構(gòu)包括：實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)軌跡（直線(xiàn)或弧線(xiàn)）的部分、實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器振動(dòng) 的部分。 按照結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)軌跡（弧線(xiàn)）的可分為導(dǎo)軌式、長(zhǎng)臂式、復(fù)合差動(dòng)式、四偏心式、 雙搖桿式和四偏心式。 小方坯連鑄機(jī)采用的是雙搖桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu)，常裝在內(nèi)弧側(cè)，大板坯連鑄機(jī)采用雙 搖桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu)則裝在外弧側(cè)。 1） 導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)晶器是通過(guò)弧形導(dǎo)軌和滑輪來(lái)使實(shí)現(xiàn)弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的。因?yàn)檎駝?dòng) 行程很小，所以弧形導(dǎo)軌也可以用兩段折線(xiàn)來(lái)代替，以簡(jiǎn)化加工。導(dǎo)軌能夠直接固定 在澆注平臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)上，也可以固定在二次冷卻裝置的機(jī)架上，這樣便于對(duì)弧?；?能夠使用滑塊來(lái)代替。通常把它們固定在結(jié)晶器的外殼上。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單， 早期使用較多。 2） 長(zhǎng)臂式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 長(zhǎng)臂式振動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過(guò)采用一根長(zhǎng)臂來(lái)實(shí)現(xiàn)弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，長(zhǎng)臂的工作長(zhǎng)度和圓弧 半徑 r 相等，一端連鑄機(jī)的圓弧中心，為一支點(diǎn)，它是鉸接在建筑結(jié)構(gòu)上的。一端上 裝有結(jié)晶器，它可以繞支點(diǎn)自由作弧線(xiàn)擺動(dòng)。長(zhǎng)臂是通過(guò)振動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)上下振動(dòng)的。 長(zhǎng)臂式振動(dòng)裝置能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但是這種振動(dòng)機(jī)構(gòu) 不利于拆裝二次冷卻裝置及拉坯矯直機(jī)，所以現(xiàn)已淘汰。 3） 復(fù)合差動(dòng)式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 復(fù)合差動(dòng)式振動(dòng)機(jī)構(gòu)是我由國(guó)于 1964 年自主開(kāi)發(fā)的一種弧形運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 在由彈簧支承的框架上固定一結(jié)晶器，采用凸輪機(jī)構(gòu)、偏心輪強(qiáng)迫框架下降，靠 彈簧的反彈使其上升。在振動(dòng)框架的內(nèi)、外弧側(cè)面，都裝有齒條，它們分別與節(jié)圓半 徑相等的小齒輪相嚙合。裝在小齒輪軸上的扇形齒輪有不同的節(jié)圓半徑，外弧側(cè)的節(jié) 圓半徑較小。當(dāng)相互嚙合的扇形齒輪及擺動(dòng)時(shí)，就會(huì)使與其相連的兩個(gè)小齒輪軸及產(chǎn) 生不同的線(xiàn)速度。反映在振動(dòng)框架兩側(cè)的齒條上，就會(huì)產(chǎn)生不同的上下運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度， 所以可使結(jié)晶器產(chǎn)生弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。復(fù)合差動(dòng)式機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)： a)其精度能長(zhǎng)時(shí)間保持不變。運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) b）機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)件及軸承數(shù)目少，易于維修?？梢院徒Y(jié)晶器、頭段二冷夾 輥預(yù)裝在一起，便于在檢修及處理漏鋼時(shí)快速更換。 c）結(jié)晶器上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的推力只作用于振動(dòng)框架的外圍，因而結(jié)晶器內(nèi)阻力點(diǎn)的 偏移不會(huì)使結(jié)晶器作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 d) 由于彈簧的支承作用，不僅降低了拉破坯殼的危險(xiǎn)，還能使齒輪與齒條等嚙合 件永不脫離接觸，即便在接觸處磨損的情況下也能保持保持良好的接觸，避免產(chǎn)生沖 擊。 4) 雙搖桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 2.5 雙搖桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本原理圖 在某一瞬時(shí),雙搖桿機(jī)構(gòu)中連桿 cd 的繞瞬時(shí)中心 o 點(diǎn)的做弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其圓弧半徑 為 od。因此，只要恰當(dāng)?shù)剡x取雙搖桿中各桿的尺寸，就能使 od 正好等于連鑄機(jī)的圓 弧半徑 r，使結(jié)晶器處在 cd 桿位置時(shí)，這樣就能實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由于圓弧半 徑相比結(jié)晶器振幅大很多，所以瞬心位置變化造成的運(yùn)動(dòng)誤差在理論上很，可以忽略。 5) 四偏心式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 西德曼內(nèi)斯曼公司于 70 年代開(kāi)發(fā)了四偏心輪機(jī)構(gòu)、80 年代對(duì)這種機(jī)構(gòu)不斷的加 以改進(jìn)。利用偏心距不同的偏心輪及連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。利用兩條板 式彈簧使結(jié)晶器只作弧形擺動(dòng)，而不能產(chǎn)生前后左右的位移。通過(guò)適當(dāng)選擇合適的彈 簧長(zhǎng)度，能夠使的運(yùn)動(dòng)軌跡誤差不大于 0.02mm。 振動(dòng)臺(tái)架是鋼結(jié)構(gòu)件。結(jié)晶器及其冷卻水管快速接頭，振動(dòng)機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及第 一段二冷夾輥都裝在這個(gè)振動(dòng)臺(tái)架上，可以整體吊運(yùn)，更換時(shí)間不超過(guò) 1h。 優(yōu)點(diǎn)是偏心輪連桿產(chǎn)生的推力會(huì)作用于振動(dòng)臺(tái)的四角，因而結(jié)晶器不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)晶 器內(nèi)阻力作用點(diǎn)的偏移而產(chǎn)生不平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 為了保證四個(gè)偏心輪的安裝調(diào)整的方便和相位精度，可以在在傳動(dòng)系統(tǒng)中采用萬(wàn) 向接軸、軸離合器、相位聯(lián)軸器6。 3 技術(shù)參數(shù)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)，振動(dòng)負(fù)荷 56kn、振幅3mm、振動(dòng)頻率 30240 次/min。 3.1 雙搖桿機(jī)構(gòu)原理 連桿機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)從原動(dòng)件，經(jīng)過(guò)一個(gè)不與機(jī)架直接相連的中間構(gòu)件 （連桿）的傳遞，傳動(dòng)到從動(dòng)件，所以稱(chēng)之為連桿機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)具有以下一些特點(diǎn)： 連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般為低副（所以又稱(chēng)為低副機(jī)構(gòu)） 。一般為面接觸，單位壓 力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑條件好，摩損較小，便于加工制造。 在連機(jī)構(gòu)中，在原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定的條件下，要想改變從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可 以通過(guò)改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上的各點(diǎn)的軌跡是形狀不同的曲線(xiàn)（連桿曲線(xiàn)） ，隨著各構(gòu)件 相對(duì)長(zhǎng)度的改變其形狀發(fā)生改變，所以連桿曲線(xiàn)的形式多種多樣，可以可用來(lái)滿(mǎn)足一 些特定的需要。 連桿機(jī)構(gòu)還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是可以很方便地到改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向、擴(kuò)大運(yùn) 動(dòng)行程、實(shí)現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等目的。 在四桿機(jī)構(gòu)中中，能作整周回轉(zhuǎn)的桿件且和機(jī)架相連的稱(chēng)為曲柄，只能在一定 范圍內(nèi)擺動(dòng)的桿件且和機(jī)架相連的稱(chēng)為搖桿。 四桿機(jī)構(gòu)可以分為如下幾類(lèi)： 1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：四桿機(jī)構(gòu)中一個(gè)連架桿為曲柄，另一個(gè)連桿為搖桿，則稱(chēng)為曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)。 2)雙曲柄機(jī)構(gòu)：四桿機(jī)構(gòu)中兩個(gè)連架桿都為曲柄時(shí)，稱(chēng)其為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 3)雙搖桿機(jī)構(gòu)：四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都為搖桿時(shí)，稱(chēng)其為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 雙搖桿機(jī)構(gòu)又稱(chēng)為短臂四連桿機(jī)構(gòu)。若兩搖桿長(zhǎng)度相等且均為最短桿，則構(gòu)成等 腰梯形機(jī)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)原理方案圖如圖 3.1 所示 設(shè)計(jì)尺寸 oa=1500mm ab=850mm bc=543.01mm da=667.28mm dc=850mm 。 14 圖 3.1 四連桿機(jī)構(gòu) 首先判斷四桿機(jī)構(gòu)是否有曲柄，判斷條件是其運(yùn)動(dòng)副中否有周轉(zhuǎn)副存在，條件： 1) 最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度+最短的桿長(zhǎng)度其余兩桿長(zhǎng)度之和。 2) 組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中有一桿為最短桿。 上述條件稱(chēng)為桿長(zhǎng)條件和周轉(zhuǎn)副必有最短桿和鄰桿組成的條件。 上述條件說(shuō)明，當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件時(shí)，有最短桿參加與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副必定 是周轉(zhuǎn)副，而其余的轉(zhuǎn)動(dòng)副則是擺轉(zhuǎn)副。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 圖 3.2 四連桿機(jī)構(gòu) 圖 3.2 中，此機(jī)構(gòu)中，ad 為機(jī)架，ab、cd 兩桿直接與機(jī)架相連稱(chēng)為連架桿，bc 連接兩連架桿稱(chēng)為連桿。圖中 bc 為最短桿，ab、cd 為最長(zhǎng)桿。判斷連架桿中是否 存在周轉(zhuǎn)副： 1) bc+abad+dc。 2) 最短桿為 bc。所以，該機(jī)構(gòu)中的 d、a 處為擺轉(zhuǎn)副，b、c 處周轉(zhuǎn)副。 因?yàn)檫B架桿和機(jī)架之間不存在周轉(zhuǎn)副，只存在擺轉(zhuǎn)副，所以機(jī)構(gòu)中不存在曲柄， 只存在搖桿，所以該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 擺動(dòng)形式如圖 3.3 所式 圖 3.3 各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 1) 其中 oab 桿為一體桿，通過(guò)焊接連接成。oa 桿部分，以 a 為圓心，oa 為 半徑擺動(dòng)。ab 部分，以 a 為圓心，ab 為半徑擺動(dòng)。dc 桿部分，以 d 為圓心，dc 為半徑擺動(dòng)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 2) o 點(diǎn)振動(dòng)時(shí)，將會(huì)帶動(dòng) ab 桿的擺動(dòng)。其中 ab 桿為主動(dòng)，通過(guò) bc 桿進(jìn)行傳 遞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng) dc 桿的擺動(dòng)。以達(dá)到運(yùn)動(dòng)目的。如圖 3.4 a、b 所示，在 o 點(diǎn)處在 上下限位置時(shí)，b、c 點(diǎn)的位置。 a 下極限 b 上極限 圖 3.4 運(yùn)動(dòng)極限位置 3.2 彈簧的設(shè)計(jì) 選擇用壓縮彈簧來(lái)平衡振動(dòng)負(fù)荷，以減輕電機(jī)的負(fù)擔(dān)， 如結(jié)構(gòu)圖 3.5 所示，技術(shù)條件： 1) 件 1、2 為裝配時(shí)所用工具，先用 1 將彈簧 3 壓縮到 350mm。 2) 彈簧被壓縮到 350mm 以后，再用 2 將該裝置兩端鎖緊固定，并將件 1 拆下。 3) 該裝置裝配在設(shè)備上的指定的位置后，調(diào)整墊片高度，使得將件 2 拆下后彈簧 高度為 377mm。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 圖 3.5 彈簧剖面 圖 3.6 受力分析 設(shè)計(jì)彈簧技術(shù)參數(shù)如圖 3.6 所示： 1) 彈簧總?cè)?shù)：n18.5 2) 彈簧有效圈數(shù)：n6 3) 彈簧旋向：右旋 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 4) 彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度：l6445 5) 熱處理后硬度：hrc4853 6) p114170n、pn 15009n、pj 27635n 7) 彈簧材質(zhì)：4cr13 3.3 振幅的計(jì)算 由偏心軸的運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng) o 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，雙搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式再繞 o 點(diǎn)（圖 3.7）的 運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，主動(dòng)件 oa 來(lái)控制振動(dòng)幅度的大小，決定 oa 擺動(dòng)幅度大小 的，也就是偏心軸的偏心距。 圖 3.7 機(jī)構(gòu)原理 采用作圖的方法來(lái)計(jì)算振幅，偏心距取 4.55mm。作圖步驟（圖 3.8）所示： 1) 以 a 點(diǎn)為圓心，以 ao 為半徑作圓 1。把 ao 向上偏移 4.55mm，交 ao 圓為 o。 2) 連接 a o兩點(diǎn)，以 a 點(diǎn)為圓心，ab 長(zhǎng)為半徑作圓 2，以oao的大小， 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至 ab，交圓于 b點(diǎn)。 3) 再以 b點(diǎn)為圓心，以 bc 段的長(zhǎng)度為半徑作圓 3。 4) 以 d 為圓心，以 dc 段長(zhǎng)度為半徑作圓 4，交圓 3 于 c點(diǎn)。 5) 圖上 c 點(diǎn)和 c點(diǎn)之間的垂直距離稱(chēng)為上限振幅。 因?yàn)楸敬嗡倪B機(jī)構(gòu)的搖桿長(zhǎng)度相等，為等腰梯形，且 bc 桿長(zhǎng)度是固定。所以 b 點(diǎn)和 c 點(diǎn)的振幅是相同。 用同樣的方法可以求出下限振幅（圖 3.9）7。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 圖 3.8 運(yùn)動(dòng)分析 圖 3.9 運(yùn)動(dòng)分析 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 4 主傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 4.1 電機(jī)的選擇 根據(jù)工作負(fù)荷的大小、性質(zhì)、根據(jù)工作電機(jī)的特性、工作環(huán)境等情況，來(lái)選擇電 機(jī)的種類(lèi)、功率、轉(zhuǎn)速，確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi) 根據(jù)所用電源種類(lèi)（直流或交流） 、電機(jī)的工作條件（環(huán)境、溫度、空間位置等） 及電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷性質(zhì)、大小、起動(dòng)特性和過(guò)載情況來(lái)選擇。 因?yàn)橐话闵a(chǎn)單位均采用三相異步電源，所以無(wú)特殊要求時(shí)一般都采用三相交流 電動(dòng)機(jī)。其中三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最為廣泛，通常采用 y 系列電動(dòng)機(jī)。在經(jīng)常起動(dòng)、 制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的情況下，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比較小和過(guò)載能力比較大。因此，一 般都選用冶金、起重三相異步電動(dòng)機(jī)。 （1）選擇電動(dòng)機(jī)的功率的大小 電動(dòng)機(jī)功率選擇合適以否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作、經(jīng)濟(jì)性都有重大的影響。如果功率 過(guò)小的話(huà)就不能保證工作機(jī)的正常工作，也可能使電動(dòng)機(jī)因?yàn)槌d而引起過(guò)早的損壞； 如果功率選得過(guò)大的話(huà)，將會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的價(jià)格，電動(dòng)機(jī)能力將得不到充分的發(fā)揮， 電動(dòng)機(jī)將經(jīng)常不在滿(mǎn)載的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率因數(shù)會(huì)很低，造成嚴(yán)重泿費(fèi)。 （2）選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的大小 在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了選擇合適的電動(dòng)機(jī)系列及功率外，還需要需確定轉(zhuǎn)速的大 小。因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)功率相同時(shí)，也可以有不同的轉(zhuǎn)速。比如相同功率的三相異步電動(dòng) 機(jī)，有 3000r/min、1500r/min、1000r/min 及 750r/min 四種不同的轉(zhuǎn)速。通常來(lái)說(shuō)，戰(zhàn) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 速較高的電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)比較少，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，外廓尺寸比較小，價(jià)格比較低廉。 如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速高很多是，必然會(huì)使傳動(dòng)比增大，導(dǎo)致傳動(dòng)裝置 比較復(fù)雜，外廓尺寸增大較大，導(dǎo)致制造成本提高，降低經(jīng)濟(jì)效益。而如果選用的轉(zhuǎn) 速過(guò)低電動(dòng)機(jī)時(shí)，那么優(yōu)缺點(diǎn)剛好和之前相反。所以，在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得時(shí)候，應(yīng) 該進(jìn)行分析比較，權(quán)衡利弊優(yōu)缺，選擇最佳的方案。 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為，實(shí)際的減速比為。min/24030r875 . 4 8/39i 所以需要選用的電機(jī)轉(zhuǎn)速。min/1170875 . 4 240 1 rinn 所以選取的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)為： 1) 電機(jī)型號(hào)： ytsp180m4/1mb3 2) 電機(jī)參數(shù)： 18.5kw、1500r/min、ac380v、50hz 3) 電機(jī)的特性： 獨(dú)立風(fēng)機(jī)、230w、ac380v 旋轉(zhuǎn)編碼器 trdgk30 rz（德國(guó) p+f） 4.2 軸的設(shè)計(jì) （1）軸的用途及分類(lèi) 軸類(lèi)零件是組裝機(jī)器的主要零部件之一。例如齒輪、蝸輪等回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件， 都必須通過(guò)軸上才能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。所以軸的主要功用是回轉(zhuǎn)零件用來(lái)傳 遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力的載體。 通常按照軸所承受載荷的類(lèi)型的不同，將軸分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類(lèi)。 1) 轉(zhuǎn)軸：工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸（圖 4.1 中的軸） 。 2) 心軸：只受彎矩而不承受扭矩的軸。心軸又可以分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（圖 4.2a） 、固 定心軸（圖 4.2b）兩種。 3) 傳動(dòng)軸：通常只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱(chēng)為（圖 4.3） 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 圖 4.1 支承齒輪的轉(zhuǎn)軸 圖 4.3 傳動(dòng)軸 a a 轉(zhuǎn)動(dòng)心軸 b b 固定心軸 圖 4.2 支承滑輪的心軸 軸一般都是實(shí)心軸。只有在那些由于機(jī)器的特殊結(jié)構(gòu)的要求而需在軸中裝設(shè)其他 零件的時(shí)候或者在減小軸的質(zhì)量的時(shí)候?qū)⒕哂刑貏e重大作用的場(chǎng)合時(shí)，才將軸制成空 心的（圖 4.4） 。一般空心軸的內(nèi)徑和外徑的比值通常為 0.50.6，只有這樣才能夠保 證軸的剛度和扭轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。 圖 4.4 空心軸 （2）軸的材料 軸主要是由碳鋼和合金鋼制造而成的。鋼軸的毛坯一般采用軋制圓鋼和鍛件制成， 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 少數(shù)的時(shí)候則直接用圓鋼制成。 由于碳鋼的價(jià)格比合金鋼價(jià)廉很多，而且對(duì)應(yīng)的力集中的敏感性比較低，同時(shí)也 可以采熱處理、化學(xué)熱處理的辦法來(lái)增強(qiáng)它的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度，所以采用碳鋼制 造的軸的應(yīng)用最為普遍，其中最為常用的是 45 鋼。 比起碳鋼合金鋼具有更高的力學(xué)性能、更好的淬火性能。所以，在傳遞較大的動(dòng) 力，并且要求減小尺寸與質(zhì)量的時(shí)候，這時(shí)候需要提高軸頸的耐磨性，或者是處于高 溫或低溫條件下工作的軸，一般采用合金鋼制作而成。 必須指出的是：在一般的工作溫度下（低于 200） ，各種碳鋼和合金鋼的彈性模 數(shù)相差不是很大，所以在選擇鋼的種類(lèi)、鋼的熱處理方法的時(shí)候，一般根據(jù)軸的強(qiáng)度 和耐磨性，而不根據(jù)軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意的是，在已知的條件下，有 時(shí)也可以選擇強(qiáng)度比較低的鋼材，可以通過(guò)適當(dāng)增大軸的截面來(lái)提高軸的剛度和強(qiáng)度。 各種熱處理方法（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等） 、表面強(qiáng)化處理的方法（如 噴丸、滾壓等） ，這些都能明顯提高軸的抗疲勞強(qiáng)度。 高強(qiáng)度的鑄鐵、球墨鑄鐵的延展性比較好，容易做成復(fù)雜的形狀，而且它們都具 有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，可以用來(lái)制造外形比較復(fù)雜的軸。 根據(jù)表 4.1 中列出的軸的常用材料及其主要的力學(xué)性能，再結(jié)合本次的設(shè)計(jì)，材 料選用的是 45 鋼，熱處理的方法選用調(diào)質(zhì)處理，硬度為 hb225255。 表 4.1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性 抗拉強(qiáng) 度極限 屈服 強(qiáng)度 極限 彎曲 疲勞 極限 剪切 疲勞 極限 許用 彎曲 應(yīng)力 材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑 /mm 硬度 /hbs mpa q235-a熱軋 或鍛后 10040042 0 22517010540 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 空冷 10025037539 0 215 100170217590295255140正火 回火100300162217570285245135 5545 調(diào)質(zhì)20021725564035527515560 10073554035520040cr調(diào)質(zhì) 100300 241286 685490335185 70 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