小方坯連鑄機(jī)振動(dòng)裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、摘 要 本次設(shè)計(jì)的是板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器震動(dòng)裝置,主要對(duì)連鑄機(jī)震動(dòng)機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),減速機(jī)構(gòu),偏心軸等進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)連鑄機(jī)的一些設(shè)備：電動(dòng)機(jī),減速器,聯(lián)軸器,結(jié)晶器及振動(dòng)裝置、等進(jìn)行了選擇計(jì)算并列出了主要技術(shù)性能參數(shù)。對(duì)軸的一些受力情況,及其強(qiáng)度的校核,文中形象的畫出了其受力分析圖,并且對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析。本次設(shè)計(jì)的振動(dòng)裝置主要是靠偏心輪的偏心位移而產(chǎn)生的震動(dòng),所以對(duì)偏心大小得計(jì)算顯得尤其重要。同時(shí)由于減速器種類的不一,還有傳動(dòng)比的不同,根據(jù)實(shí)際的情況,本設(shè)計(jì)選擇二級(jí)齒輪減速器。根據(jù)板坯的截面大小,振幅,頻率,得以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的功率大小。 另外對(duì)板坯連鑄連軋技術(shù)工藝特點(diǎn)和正弦

2、振動(dòng)在板坯連鑄機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行專題論述。同時(shí)本文還簡(jiǎn)潔的講述了連鑄機(jī)在全世界及其在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀,講述了連鑄機(jī)在未來(lái)的發(fā)展?jié)摿?。我?guó)在世界上的冶金水平,及其連鑄機(jī)發(fā)展的重要性。 關(guān)鍵詞： 連鑄機(jī) 板坯 正弦振動(dòng) 偏心軸 電動(dòng)機(jī) 65 / 70 Abstract The design of the slab caster mold vibration device, the main body of the continuous casting machine vibration, linkage, decelera

3、tion institutions, such as eccentric shaft design, and continuous casting machine of some equipment: motor, speed reducer, coupling, mold and vibration devices, such as the choice of calculated and listed in the main technical performance parameters. The vibration device designed mainly by eccentric

4、 displacement of the eccentric vibration generated, so the size of the bias is particularly important in a calculation. At the same time as a result of different types of speed reducer, as well as the different transmission ratio, in accordance with the actual situation, the two gear reducer design

5、options. According to the section of slab size, amplitude, frequency, to calculate the size of the motor power. In addition to the slab continuous casting and rolling technology characteristics and sinusoidal oscillation in the slab continuous casting machine to the topic discussed. At the same tim

6、e, this paper describes simple continuous casting machine in the world and its status in China, about the continuous casting machine in the future development potential. China metallurgy in the world level, and the importance of the development of continuous casting machine .

7、Key words： Continuous casting machine ,Slab, Sinusoidal vibration , Eccentric shaft , Motor 目 錄 摘要I AbstractII 1緒論1 1.1什么是連鑄1 1.2鋼鐵冶煉過程1 1.3國(guó)連鑄的重要性2 1.4中國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展概況2 1.5中國(guó)連鑄發(fā)展的主要成就3 1.6世界連鑄技術(shù)的發(fā)展及我國(guó)存在的差距5 1.7連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)注意的部分問題5 2傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案的選擇7 2.1結(jié)晶器的振動(dòng)方式7 2.2結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及選擇8 2.3 傳動(dòng)方式及選擇

8、9 3設(shè)計(jì)計(jì)算14 3.1設(shè)計(jì)參數(shù)14 3.2電動(dòng)機(jī)的選擇14 3.3 減速器的選擇17 3.4聯(lián)軸器的選擇18 3.5 偏心軸的設(shè)計(jì)18 3.6 長(zhǎng)搖臂的設(shè)計(jì)25 3.7 連接臂的設(shè)計(jì)26 3.8 軸銷的選擇28 4 經(jīng)濟(jì)性分析30 4.1概述30 4.2經(jīng)濟(jì)性30 總結(jié)33 致34 參考文獻(xiàn)35 附錄A 英文資料36 附錄B 中文翻譯52 1緒論 1.1什么是連鑄 連鑄即為連續(xù)鑄鋼〔英文,Continuous Steel Casting〕的簡(jiǎn)稱。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中,使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世

9、紀(jì)五十年代在歐美國(guó)家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項(xiàng)把鋼水直接澆注成形的先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比,連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量,節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢(shì)。 　　連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器,凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出,經(jīng)噴水冷卻,全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。 　　從上世紀(jì)八十年代,連鑄技術(shù)作為主導(dǎo)技術(shù)逐步完善,并在世界各地主要產(chǎn)鋼國(guó)得到大幅應(yīng)用,到了上世紀(jì)九十年代初,世界各主要產(chǎn)鋼國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了90％以上的連鑄比。中國(guó)則在改革開放后才真正開始了對(duì)國(guó)外連鑄技術(shù)的消化和移植；到九十年代初中國(guó)的連鑄比僅為30％。 　　WAM公司作為中國(guó)最早的一家民營(yíng)專業(yè)化連鑄技術(shù)公司,

10、從1992年成立起就致力于中國(guó)連鑄技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,為推動(dòng)國(guó)連鑄鋼鐵業(yè)的迅速發(fā)展,提高國(guó)連鑄比貢獻(xiàn)自己的一份力量。 　　鑄鐵水平連鑄課題為國(guó)家"七五"攻關(guān)項(xiàng)目,鑄鐵經(jīng)過水平連鑄方法生產(chǎn)的型材,無(wú)砂型鑄造經(jīng)常出現(xiàn)的夾渣、縮松等缺陷,其表面平整,鑄坯尺寸精度高<土L 0mm>無(wú)需表面粗加工,即可用于加工各種零件。特別是鑄鐵型材組織致密,灰鑄鐵型材石墨細(xì)小強(qiáng)度高,球鐵型材石墨球細(xì)小園整,機(jī)械性能兼有高強(qiáng)度與高韌性結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)際上鑄鐵型材已廣泛運(yùn)用到制造液壓閥體,高耐壓零件,齒輪、軸、柱塞、印刷機(jī)輥軸及紡織機(jī)零部件。在汽車、燃機(jī)、液壓、機(jī)床、紡織、印刷、制冷等行業(yè)有廣泛用途。 1.2鋼鐵冶煉

11、過程 采礦〔獲得鐵礦石〕----選礦〔將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉〕---燒結(jié)〔將鐵精粉燒結(jié)成具有一定強(qiáng)度、粒度的燒結(jié)礦〕---冶煉〔將燒結(jié)礦運(yùn)送至高爐,熱風(fēng)、焦碳使燒結(jié)礦還原成鐵水,并脫硫〕---煉鋼〔在轉(zhuǎn)爐高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜,變成鋼水〕---精練〔進(jìn)一步脫磷、去除夾雜,提高純凈度〕---連鑄〔熱狀態(tài)下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯〕---軋鋼〔將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號(hào)的鋼材,如板材、線材、管材等〕。 1.3國(guó)連鑄的重要性 新世紀(jì)以來(lái),中國(guó)繼續(xù)保持快速發(fā)展連鑄的態(tài)勢(shì),20XX連鑄坯產(chǎn)量達(dá)到47430萬(wàn)t,鋼鐵工業(yè)連鑄比已達(dá)98.86%。隨著板、帶、管材在鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的

12、比例大幅上升,數(shù)量眾多的板坯、方坯、圓坯、異形坯及薄板坯連鑄機(jī)在新世紀(jì)投入生產(chǎn)。這一過程不僅促進(jìn)了煉鋼生產(chǎn)設(shè)備的大型化,而且還促進(jìn)了煉鐵生產(chǎn)設(shè)備的大型化；同時(shí)由于連鑄品種質(zhì)量的穩(wěn)定提高,高溫、無(wú)缺陷鑄坯技術(shù)的發(fā)展,使煉鋼與軋鋼工序通過連鑄坯熱送熱裝變得更為緊湊。在中國(guó),連鑄的發(fā)展促進(jìn)了鋼鐵生產(chǎn)流程的進(jìn)一步優(yōu)化。可以說新世紀(jì)以來(lái),連鑄技術(shù)不斷推動(dòng)著中國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。 1.4中國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展概況 新世紀(jì)以來(lái),隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),中國(guó)鋼鐵工業(yè)繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。20XX,中國(guó)粗鋼產(chǎn)量1.285億t,20XX增長(zhǎng)到4.892億t,年均增長(zhǎng)率為18.2%。中國(guó)鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展主要得益

13、于國(guó)市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求。從圖1不難看出,20XX以前,粗鋼表觀消費(fèi)量一直高于粗鋼產(chǎn)量,直到20XX,粗鋼產(chǎn)量才略超過表觀消費(fèi)量,成為鋼材凈出口國(guó)。但是,由于資源與環(huán)境的制約,中國(guó)不應(yīng)成為鋼鐵出口大國(guó),中國(guó)鋼鐵工業(yè)主要是為了滿足國(guó)發(fā)展的需要。 這一階段中國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1.4.1板、帶、管材的迅速增加 隨著板、帶、管材消費(fèi)的迅速增長(zhǎng),推動(dòng)板、帶、管軋機(jī)以及板坯、方坯、圓坯連鑄機(jī)等相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量持續(xù)增加。 1.4.2鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)鋼材品種質(zhì)量的穩(wěn)步提高 由于煉鐵、煉鋼、軋鋼工序及相關(guān)領(lǐng)域采取一系列技術(shù)進(jìn)步措施,使高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品得以大幅度增加,產(chǎn)品

14、質(zhì)量穩(wěn)步提高。 1.4.3節(jié)能環(huán)保逐年改善 通過大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)和能源管理的改進(jìn),鋼鐵企業(yè)能耗逐年降低；噸鋼耗新水明顯下降,至20XX,重點(diǎn)鋼廠的噸鋼平均新水消耗已下降到6.56m3/t,且工業(yè)水重復(fù)利用率上升到94.8%。1.4.4鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備逐步大型化 板坯、方坯、圓坯、異形坯、薄板坯等多種機(jī)型連鑄機(jī)的發(fā)展也促使煉鋼和煉鐵生產(chǎn)設(shè)備的大型化。到20XX底,2000 m3以上的高爐產(chǎn)能為1.0585億t,100t以上的轉(zhuǎn)爐和電爐產(chǎn)能總和為1.4857億t。 盡管新世紀(jì)以來(lái)中國(guó)鋼鐵工業(yè)取得舉世矚目的成就,但仍面臨著資源、能源和環(huán)境的巨大壓力。如何合理利用資源,進(jìn)一步降低能耗及改善環(huán)境仍是

15、一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。 1.5中國(guó)連鑄發(fā)展的主要成就 1990年中國(guó)連鑄坯產(chǎn)量只有1480萬(wàn)t,鋼鐵工業(yè)連鑄比為25.07%。至20XX,連鑄坯產(chǎn)量達(dá)到10522.4萬(wàn)t,連鑄比達(dá)到84.81%。在此期間,小方坯連鑄發(fā)展尤為迅速。1988年中國(guó)擁有小方坯的流數(shù)為206流,而至20XX則增加到624流,增幅達(dá)202.9%,遠(yuǎn)高于板坯連鑄機(jī)流數(shù)的增幅,這主要取決于我國(guó)以長(zhǎng)材為主的鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)。 如果說上世紀(jì)90年代,中國(guó)連鑄發(fā)展以小方坯連鑄的強(qiáng)勁發(fā)展帶動(dòng)全國(guó)連鑄產(chǎn)量、連鑄比及全連鑄鋼廠的迅速發(fā)展為重要特征,那么新世紀(jì)以來(lái),中國(guó)連鑄發(fā)展又呈現(xiàn)出更新的特點(diǎn)和豐富的涵。首先是連鑄產(chǎn)量和連鑄比繼

16、續(xù)保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)；其次隨著板、帶、管鋼材消費(fèi)的增長(zhǎng),板坯、方坯、圓坯、異形坯等多種連鑄機(jī)數(shù)量急劇增加。這期間尤其是薄板坯連鑄-連軋,無(wú)論生產(chǎn)規(guī)模還是相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),均達(dá)到了世界水平；在推進(jìn)高效化連鑄技術(shù)的同時(shí),品種、質(zhì)量得到很大改善和提高。繼續(xù)遵循"開放引進(jìn)與自主研發(fā)并重"的原則,自主設(shè)計(jì)、自主制造的國(guó)產(chǎn)連鑄機(jī)的比例越來(lái)越大。連鑄坯產(chǎn)量、連鑄比的快速增長(zhǎng)新世紀(jì)以來(lái),中國(guó)連鑄繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2000~20XX,中國(guó)粗鋼產(chǎn)量增加幅度為280.7%,而連鑄坯產(chǎn)量的增幅為350.8%,連鑄比在這期間繼續(xù)保持了高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。至20XX,中國(guó)鋼鐵工業(yè)連鑄比已達(dá)到98.86%?？梢哉f連鑄的快

17、速增長(zhǎng)仍然是推動(dòng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的技術(shù)動(dòng)力。 新世紀(jì)中國(guó)連鑄發(fā)展的另一個(gè)重要特征是,連鑄機(jī)型改變了上世紀(jì)以發(fā)展小方坯機(jī)型為主的趨勢(shì),而向多樣化發(fā)展,尤其是板坯、方坯、圓坯、異型坯、薄板坯等機(jī)型的數(shù)量增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過小方坯連鑄機(jī)的增幅。 按連鑄機(jī)流數(shù)統(tǒng)計(jì),板坯鑄機(jī)由20XX的78流增加到20XX237流,增幅達(dá)到203.8%；方坯鑄機(jī)由378流增加到1323流,增幅達(dá)250%；圓坯鑄機(jī)由40流增加到173流,增幅達(dá)325.5%；異形坯鑄機(jī)由3流增加到15流,增幅達(dá)400%；而小方坯流數(shù)的增幅為64.6%。這充分說明了,中國(guó)鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化,即板、帶、管材的消費(fèi)大幅增加,改變了上世紀(jì)

18、以長(zhǎng)材為主流的鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)。圖6示出了20XX中國(guó)鋼材產(chǎn)品結(jié)構(gòu),另外,1998年尚未有一臺(tái)薄板坯連鑄機(jī)正式投產(chǎn),但至20XX已有13條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線投產(chǎn),其中薄板坯連鑄機(jī)的流數(shù)為28流,發(fā)展速度很快。 連鑄坯的噸數(shù)與總鑄坯<錠>的噸數(shù)之比叫做連鑄比,它是衡量一個(gè)國(guó)家或一個(gè)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,也是連鑄設(shè)備、工藝、管理以及和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)。1970年至1980年,世界平均連鑄比從4.4％發(fā)展到28.4％,中國(guó)的連鑄比從2.1％發(fā)展到6.2％；至1990年,世界和中國(guó)的連鑄比分別發(fā)展到62.8％和22.4％；到20XX,又分別發(fā)展到87.6％和92.0

19、％。20XX,中國(guó)連鑄比達(dá)到95.3％左右,估計(jì)世界平均連鑄比20XX接近90％。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出,中國(guó)的連鑄技術(shù)在近10多年得到了迅速發(fā)展。 1.6世界連鑄技術(shù)的發(fā)展及我國(guó)存在的差距 世界上有許多連鑄技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的公司,如西馬克?德馬格、奧鋼聯(lián)、日本JSP公司、達(dá)涅利<包括戴維>公司等。以板坯連鑄機(jī)為例,西馬克?德馬格公司從1962年至20XX新設(shè)計(jì)和改造板坯連鑄機(jī)共約370臺(tái)；奧鋼聯(lián)從1959年至20XX新建和改造板坯連鑄機(jī)共約181臺(tái)；日本JSP公司截止20XX新建并改造板坯連鑄機(jī)共約150臺(tái)；達(dá)涅利的戴維公司也設(shè)計(jì)了10多臺(tái)連鑄機(jī)。20XX末,世界上共有各類投產(chǎn)的板坯連鑄機(jī)約55

20、0臺(tái)800流<有一些是重復(fù)改造的,按估計(jì)值未計(jì)入>。 截止到20XX底,中國(guó)共有551臺(tái)<1749流>連鑄機(jī),其中板、方坯連鑄機(jī)分別為101臺(tái)<130流>、429臺(tái)<1564流>,圓坯、異形坯連鑄機(jī)分別為20臺(tái)<52流>、1臺(tái)<3流>。這些統(tǒng)計(jì)中,絕大部分連鑄機(jī)是立足于中國(guó)國(guó)設(shè)計(jì)制造的。 我國(guó)加入WTO后,人才、知識(shí)、科技與經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢(shì)越來(lái)越清晰地展現(xiàn)出來(lái)。由于歷史及其他各方面原因,國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和管理方式顯然具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。近幾年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,冶金企業(yè)投放的技改資金比較大,新上項(xiàng)目很多,連續(xù)鑄鋼項(xiàng)目也較多,但連鑄機(jī)設(shè)備和技術(shù)大部分還是靠引進(jìn)。我國(guó)薄板坯連鑄連軋已經(jīng)引

21、進(jìn)了將近10條生產(chǎn)線；從20XX開始,我國(guó)先后全部引進(jìn)或引進(jìn)核心部位設(shè)備與技術(shù)的常規(guī)板坯連鑄機(jī)共有24臺(tái)27流,還有繼續(xù)引進(jìn)的趨勢(shì)；中薄板坯連鑄機(jī)、異型坯連鑄機(jī)全部引進(jìn)；大方坯連鑄機(jī)也有引進(jìn)的傾向。其原因主要是我國(guó)連鑄技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平還存在一定差距。 1.7連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)注意的部分問題 圖為某連鑄機(jī)原振動(dòng)系統(tǒng),從整體上看傳動(dòng)環(huán)節(jié)太多,從局部上看則結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)過多。動(dòng)力由電機(jī)傳至外弧左偏心輪軸要經(jīng)過減速機(jī)、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等7個(gè)環(huán)節(jié),僅聯(lián)軸器就用了4套。而運(yùn)動(dòng)傳至弧偏心則還要多一個(gè)環(huán)節(jié)。從局部看,為了實(shí)現(xiàn)振動(dòng)機(jī)構(gòu)振幅可調(diào),在機(jī)構(gòu)中增加了偏心套。從偏心軸至振動(dòng)臺(tái)需經(jīng)過偏心軸、偏心套、軸承、連桿以

22、及關(guān)節(jié)軸承等環(huán)節(jié)。由此可見,該振動(dòng)裝置的振動(dòng)系統(tǒng)環(huán)節(jié)太多。 振動(dòng)系統(tǒng)環(huán)節(jié)過多造成振動(dòng)不穩(wěn)定的原因可歸結(jié)如下。 　　<1>環(huán)節(jié)過多使系統(tǒng)剛度降低,從而導(dǎo)致系統(tǒng)固有頻率降低。 　　<2>環(huán)節(jié)過多導(dǎo)致振動(dòng)臺(tái)四點(diǎn)振幅及相位誤差增大。 　　<3>增加了系統(tǒng)存在間隙的機(jī)會(huì)。 所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量避免以上問題的發(fā)生。 2傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案的選擇 我是做板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的,而結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼機(jī)的心臟。鋼水在結(jié)晶器中初步凝結(jié)成鑄坯的外形,生成一定厚度的坯殼,并被連續(xù)的從結(jié)晶器下口抽拉出去。為使鋼水良好的結(jié)晶,并且使鑄坯連續(xù)的拉出,必須使結(jié)晶器有正確的振動(dòng)方式和振動(dòng)機(jī)構(gòu),總

23、而言之結(jié)晶器振動(dòng)的目的是防止初凝坯殼與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)而被拉破。因而,結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)也有了更好的發(fā)展。 2.1結(jié)晶器的振動(dòng)方式 結(jié)晶振動(dòng)技術(shù)最初采用同步振動(dòng)的方式,使鑄坯與結(jié)晶器在拉坯時(shí)有一段同步下行時(shí)間,是斷裂的坯殼得以焊合,拉漏現(xiàn)象有所減少。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展了負(fù)滑脫振動(dòng)方式,即結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)的速度稍大于拉坯速度。這樣就在結(jié)晶器下降的過程中不但不會(huì)拉破坯殼,反而使坯殼承受一定得垂直壓力,使之在滑動(dòng)中起到脫模作用,所以叫做負(fù)滑脫振動(dòng)方式。在同步震動(dòng)及負(fù)滑脫振動(dòng)發(fā)展的初期,都使用了凸輪機(jī)構(gòu)。以后有發(fā)展利用了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正弦振動(dòng)方式,它既有產(chǎn)生負(fù)滑脫的作用有使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)因而簡(jiǎn)化。

24、 下降 1 2 3 圖 2-1 振動(dòng)特性曲線 1—正弦振動(dòng) 2—負(fù)滑脫振動(dòng) 3—同步振動(dòng) 2.1.1同步振動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步運(yùn)動(dòng)結(jié)晶振動(dòng)器機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間必須實(shí)行嚴(yán)格的連鎖。此外在上升和下降的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處由于速度變化的加速度很大,機(jī)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力,所以這種方式早已淘汰。 2.1.2負(fù)脫滑振動(dòng) 負(fù)脫滑振動(dòng)下降速度稍大于拉坯速度,即 V2=V<1+ε> <2-1> 式中 ε——為負(fù)滑脫率

25、,其值一般為10%-40%。采用凸輪機(jī)構(gòu)時(shí),取ε=10%左右,采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)時(shí),取ε=20%-40%。 雖然負(fù)脫滑振動(dòng)上升速度和下降速度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處沒有同步振動(dòng)急速但這種振動(dòng)方式也需要凸輪機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)。 2.1.3正弦式振動(dòng) 正弦式振動(dòng)的速度是按照正弦規(guī)律變化的,這是近年來(lái)普遍采用的振動(dòng)方式,它有如下優(yōu)點(diǎn)： 2.1.3.1在運(yùn)動(dòng)過程中雖然沒有穩(wěn)定的速度階段,但仍有一段負(fù)滑脫階段,因而具有脫模作用。 2.1.3.2由于其速度是按照正弦波變化的,其加速度必然按照余弦規(guī)律變化,所以過度點(diǎn)比較平緩,沒有很大沖擊。 2.1.3.3 由于加速度小,可以提高振動(dòng)頻率,減少鑄坯上振痕的深度。

26、 2.1.3.4正弦振動(dòng)可以用曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn),比凸輪機(jī)構(gòu)易于加工易于維護(hù)。 2.1.3.5既然結(jié)晶器與鑄坯之間沒有嚴(yán)格的速度關(guān)系,就沒有必要采用速度連鎖系統(tǒng),因而簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)裝置。 綜上三種振動(dòng)方式而言,正弦振動(dòng)方式更適合于結(jié)晶器振動(dòng)裝置的振動(dòng)規(guī)律,所以我選擇正弦振動(dòng)方式。 2.2結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及選擇 結(jié)晶器的振動(dòng)機(jī)構(gòu)是根據(jù)結(jié)晶的振動(dòng)方式而設(shè)計(jì)的,有如下幾種： 2.2.1導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 最原始的一種結(jié)構(gòu)形式,它是使裝在結(jié)晶器上滾輪沿著與鑄機(jī)曲率半徑相同的弧形軌道運(yùn)動(dòng)。其缺點(diǎn)是導(dǎo)軌及滾輪不易保持清潔,容易磨損,不易保持運(yùn)動(dòng)精度。 2.2.2長(zhǎng)臂式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 早期使用

27、于弧形連鑄機(jī)的一種振動(dòng)機(jī)構(gòu)。它是把結(jié)晶器裝在一個(gè)與鑄機(jī)半徑相同長(zhǎng)搖臂上,搖臂的固定端式鑄機(jī)圓弧的中心,另一端用凸輪或曲柄連桿機(jī)構(gòu)使之?dāng)[動(dòng),以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶的圓弧運(yùn)動(dòng)。這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡在理論上是準(zhǔn)確的。但因搖臂很長(zhǎng),受溫度變化影響,有不同的膨脹量,所以也有一定的誤差,其最大的缺點(diǎn)是它懸在二冷區(qū)的上空,會(huì)妨礙二冷區(qū)及拉矯設(shè)備的維修。 2.2.3四連桿式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 一種短臂仿弧振動(dòng)機(jī)構(gòu),它的上下兩個(gè)搖臂及其兩端的連接件構(gòu)成一個(gè)四連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)可以裝設(shè)在弧形連鑄機(jī)的弧一側(cè)適合小方坯連鑄機(jī)；也可裝在外弧一側(cè)適合板坯連鑄機(jī),因?yàn)槠涠渖刃味涡枰?jīng)常拆裝維護(hù),所以把四連桿振動(dòng)裝置裝設(shè)在外弧一

28、側(cè),四連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架必須有足夠的剛度,桿件的連接及支撐軸承必須有很小的間隙,才能保證運(yùn)動(dòng)的精確度。因?yàn)閭€(gè)桿件轉(zhuǎn)動(dòng)角度很小,所以不以充分潤(rùn)滑。 2.2.4四偏心輪振動(dòng)機(jī)構(gòu) 結(jié)晶器的弧線運(yùn)動(dòng)是利用兩對(duì)偏心距不等的偏心輪及連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的,結(jié)晶器弧線運(yùn)動(dòng)的定中式利用兩條板式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn),板式彈簧使振動(dòng)臺(tái)只做弧形擺動(dòng),而不能產(chǎn)生前后左右的位移。這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是它的偏心輪連桿的推力作用于振動(dòng)臺(tái)的四角,使結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn),不會(huì)由于結(jié)晶器的阻力作用點(diǎn)的偏移而使結(jié)晶器作不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。雖然運(yùn)動(dòng)零件比較多,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但其運(yùn)動(dòng)軌跡的精確度適合板坯連鑄機(jī)。 所以結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型我選擇偏心輪頂桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)

29、。 2.3 傳動(dòng)方式及選擇 2.3.1齒輪傳動(dòng) 圖2-7齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。按齒輪軸線的相對(duì)位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸螺旋齒輪傳動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 　　齒輪傳動(dòng)是指用主、從動(dòng)輪輪齒直接、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。 　　在所有的機(jī)械傳動(dòng)中,齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣,可用來(lái)傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 　　齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)比精確,工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng),使用的功率、速度和尺寸圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬(wàn)千瓦；速度最高可達(dá)300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至

30、二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備,嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。 　　齒輪傳動(dòng)的類型很多。 2.3.1.2根據(jù)兩軸的相對(duì)位置和輪齒的方向,可分為以下類型： 圓柱齒輪傳動(dòng)； 錐齒輪傳動(dòng)； 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)。 2.3.1.1根據(jù)齒輪的工作條件,可分為： 開式齒輪傳動(dòng)式齒輪傳動(dòng),齒輪暴露在外,不能保證良好的潤(rùn)滑。 半開式齒輪傳動(dòng),齒輪浸入油池,有護(hù)罩,但不封閉。 閉式齒輪傳動(dòng),齒輪、軸和軸承等都裝在封閉箱體,潤(rùn)滑條件良好,灰沙不易進(jìn)入,安裝精確。 齒輪傳動(dòng)有良好的工作條件,是應(yīng)用最廣泛的齒輪傳動(dòng)。 2.3.2鏈傳動(dòng) 圖2-6 鏈傳動(dòng) 　　鏈傳動(dòng)是通過鏈條將具有特殊

31、齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。 　　鏈傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn),與帶傳動(dòng)相比,無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象,平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,工作可靠,效率高；傳遞功率大,過載能力強(qiáng),相同工況下的傳動(dòng)尺寸?。凰杈o力小,作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高,易磨損,易伸長(zhǎng),傳動(dòng)平穩(wěn)性差,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲,不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。因此,鏈傳動(dòng)多用在不宜采用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng),而兩軸平行,且距離較遠(yuǎn),功率較大,平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確的場(chǎng)合。 2.3.3帶傳動(dòng) 圖2-5 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意

32、圖 2.3.4 蝸桿傳動(dòng)方式 蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〔圖2-8〕。兩軸線交線的夾角可為任意值,常見的為90°。這種傳動(dòng)有這樣的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大,零件數(shù)目少,結(jié)構(gòu)緊湊；具有反向自鎖的作用。 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也具有缺點(diǎn),由于蝸桿跟渦輪之間通過摩擦傳遞運(yùn)動(dòng),所以這使得兩者之間產(chǎn)生很多的熱量,這些熱量若不能即使散發(fā)出去,那就會(huì)使?jié)櫥瑮l件惡化,產(chǎn)生膠合現(xiàn)象。同時(shí)這種傳動(dòng)效率低。 圖2-8 蝸桿傳動(dòng) 帶傳動(dòng)<皮帶傳動(dòng)>特點(diǎn)<優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)>:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合;傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲,能緩沖、吸振;過載時(shí)帶將會(huì)在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全

33、保護(hù)作用;不能保證精確的傳動(dòng)比.帶輪材料一般是鑄鐵等。 圖2-9 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 綜上所述,我個(gè)人選擇齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1設(shè)計(jì)參數(shù) 板坯斷面尺寸 200x1000mm 振幅 ±5.5mm 振動(dòng)頻率 90次/min 拉坯速度 1.5m/min 3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 3.2.1結(jié)晶器質(zhì)量的估算 3.2.1.1體積 結(jié)晶器雖然是冶金行業(yè)的重要零件,但是至今仍沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),這就注定

34、結(jié)晶器的大小沒有一個(gè)固定值。一般結(jié)晶器長(zhǎng)度在600-1200mm,暫時(shí)將長(zhǎng)度定位1610mm,高度為1000mm,寬度為810mm。 這樣我們就可以得出結(jié)晶器的大體體積為： 其中 a——結(jié)晶器的長(zhǎng)度 b——結(jié)晶器高度 c——結(jié)晶器寬度 3.2.1.2質(zhì)量 結(jié)晶器組成復(fù)雜,在里面有很多銅管,銅管還有冷卻水,這就給我們的質(zhì)量估算帶來(lái)很大的麻煩,我們?yōu)榱斯浪銜簳r(shí)將結(jié)晶器看做是40%體積的水跟60%體積的銅組成。 則結(jié)晶器的總重量為： 在振動(dòng)裝置中還有些機(jī)架、桿件,所以還要估算這些桿件的質(zhì)量： 綜上可以得出結(jié)晶器振動(dòng)部分的總重量為：

35、 則可求出總的靜載荷 對(duì)振動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析,做出下圖： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際試驗(yàn)設(shè)計(jì),取。 有機(jī)構(gòu)分析可知,偏心輪的偏心距為： 則偏心輪的輪角速度為： 最大的振動(dòng)速度： 振動(dòng)加速度： 靜載荷質(zhì)量： 動(dòng)負(fù)荷為： 摩擦阻力： 該公式取自冶金工業(yè)《煉鋼設(shè)備》P158〔7-12〕公式。 振動(dòng)總負(fù)荷為： 則換算到偏心軸上的震動(dòng)負(fù)荷為： 3.2.2振動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率選擇 有上述的計(jì)算可以求出電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為： 3.2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率,查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版 下選擇冶金行業(yè)用電機(jī) YZR-180L其工作方式為S3,

36、FC=25%,轉(zhuǎn)速為700r/min,額定功率為13kw。 3.2.4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的校核 式中： ——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Nm ——啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)軸靜轉(zhuǎn)矩Nm ——最小啟動(dòng)電壓與額定電壓比值,取0.85 ——啟動(dòng)時(shí)的加速度關(guān)系,一般取1.2-1.5,這里取1.4 所以滿足,即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩符合要求。 3.2.5 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的校核 C——慣量增加量 ——電動(dòng)機(jī)以外,移動(dòng)質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量質(zhì)量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪距電動(dòng)機(jī)工作方式為S3即6次/h 故Z=6 取K=1.7 查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》得到P=13Kw 所以P＞Ps=11.67〔Ps為額定功率〕 3.3 減

37、速器的選擇 3.3.1 傳動(dòng)比的確定 由設(shè)計(jì)參數(shù)可知,結(jié)晶器振動(dòng)頻率為90次/min,則有減速器低速軸上的轉(zhuǎn)速為90次/min,高速軸是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定,為700r/min。所以傳送比為。這樣我們可以查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷16-44頁(yè)中表16-2-5ZLY型減速器功率得到傳動(dòng)比為8, 用二級(jí)減速器就可滿足要求。 3.3.2 減速器選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷中可查知,選用ZLY-140-7.1-Ⅰ,其減速器功率為P1=26Kw,高速軸軸頸為32mm,低速軸軸頸為65mm。 3.3.3 減速器的功率校核 P3——計(jì)算功率 P2——負(fù)載功率11.67kw P1——減速

38、器公稱輸入功率23kw F1——工況系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五版第四卷16-2-8,選定工況系數(shù)為1.5 根據(jù)上述計(jì)算可知,減速器的選擇可以符合要求。 3.3.4 減速器的強(qiáng)度校核 減速器的軸的材料擬選用45號(hào)鋼。 3.3.4.1減速器高速軸的強(qiáng)度校核 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 則高速軸聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩為 式中：M——電動(dòng)級(jí)額定轉(zhuǎn)矩 n——聯(lián)軸器的安全系數(shù),運(yùn)行機(jī)構(gòu)n=1.35 ——機(jī)構(gòu)剛性動(dòng)載系數(shù),=1.2-2.0,取=1.8 低速軸上的轉(zhuǎn)矩為： 所以減速器高速軸上的最大轉(zhuǎn)矩為M=M1=431NM 高速軸上的最小軸徑為：由減速器查知d=55mm

39、 所以高速軸的最大扭矩應(yīng)力為 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力= 所以故通過校核。 3.3.4.2低速軸的強(qiáng)度校核 低速軸的最大轉(zhuǎn)矩為 低速軸的最小軸徑為28mm,但是最大轉(zhuǎn)矩處的軸徑約為d=28+10=38mm,所以 綜上所述,減速器通過校核 3.4 聯(lián)軸器的選擇 3.4.1 低速軸聯(lián)軸器的選擇 可由減速器低速軸來(lái)選擇,查機(jī)械工業(yè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知d=65mm,且轉(zhuǎn)矩為1377NM,由于結(jié)晶器振動(dòng)裝置的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣,查閱相關(guān)資料可知應(yīng)該選用GICLZ3鼓性齒式聯(lián)軸器 3.4.2 高速軸聯(lián)軸器選擇 可由減速器高速軸和電動(dòng)機(jī)的軸來(lái)確定。減速器高速軸的軸徑為：32mm,而電動(dòng)機(jī)軸的

40、軸徑是55mm,查閱《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》可選用GICLZ2鼓形齒式聯(lián)軸器。 3.5 偏心軸的設(shè)計(jì) 我們先設(shè)定偏心軸的材料為常見的45號(hào)鋼。 3.5.1 偏心軸的最小直徑 按照《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P42表20-10中的公式： 式中： d——計(jì)算剖面處軸的直徑 P——軸傳遞的功率,kw n——軸的轉(zhuǎn)速,r/min A——與軸的材料及相關(guān)應(yīng)力有關(guān)的實(shí)際參數(shù)。 我們可知P=13kw,n=100r/min,A=118-107取A=110 所以 由于有鍵槽的存在,實(shí)際尺寸增加3%,最后得到軸的直徑為d=55mm 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因

41、為軸承承受很大的徑向力,而軸向力很小,因此我們選擇的軸承均為調(diào)心滾子軸承。聯(lián)軸器與減速器相連的一部分的軸徑為d1=65mm,而偏心軸的外伸軸徑依據(jù)聯(lián)軸器GICLZ2,可取d2=55mm,聯(lián)軸器孔深112mm,可試取AB=112mm。聯(lián)軸器與軸承1之間由套筒定位連接,軸承1右端軸肩定位。選擇標(biāo)準(zhǔn)的軸承座GB2558-79,左右軸承座選Z2612Y異徑軸承座,軸徑為60mm和65mm的階梯軸,其寬度為125mm,可取BD=HL=130mm。中間軸承座選Z2518D等徑軸承座,其軸徑為95mm,寬度為160,可取EF=170,其左端由軸套和軸肩定位,右端由軸承、圓螺母、止動(dòng)墊圈定位,DE為軸肩,約長(zhǎng)

42、15mm,軸徑為105mm。FG=3mm,直徑為85mm,GH長(zhǎng)度約為20mm,直徑為94mm。軸承2左端由軸肩和軸套定位,右端又圓螺母和止動(dòng)墊圈定位,CD=GH=42mm,直徑為65mm。JK段長(zhǎng)度是3mm,軸徑段為55mm,KL長(zhǎng)度約是13mm,直徑為60mm。 由圖知E、H、G處均為彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面,F、G、H處均為疲勞強(qiáng)度危險(xiǎn)截面。 3.5.3 偏心軸的校核 此軸所受的扭矩為： 軸承1、2處受力均為： 此軸所受的最大彎矩處是在中間界面的E處截面,其所受到的彎矩為： 軸應(yīng)力分析圖為：

43、 1） E截面彎曲強(qiáng)度校核 因?yàn)榇颂帪槊}動(dòng)循環(huán),校正系數(shù),材料45號(hào)鋼的需用應(yīng)力為 故E截面彎曲強(qiáng)度校核通過。 2） G截面處的彎曲強(qiáng)度校核 所以E截面通過校核。 3） H處的疲勞強(qiáng)度校核 彎矩 M=1387nm 扭矩 T=827.67nm 抗彎截面模數(shù)： 抗扭截面模數(shù)： ,,,,, ,, 故H處的疲勞強(qiáng)度通過校核。 4） F處的疲勞強(qiáng)度校核 彎矩 扭矩 抗彎截面模數(shù) 抗扭截面模數(shù)： ,,,,, ,, 故F處的疲勞強(qiáng)度通過校核。 3.5.4 軸承的選擇和校核

44、軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷計(jì)算公式： 式中： C——軸承基本額定負(fù)載荷計(jì)算值,N P——當(dāng)量動(dòng)載荷,N ——壽命系數(shù),按《設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-2-4選取 ——速度系數(shù),按《設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表7-2-5選取 ——溫度負(fù)載系數(shù),按照7-2-7選取 ——力矩負(fù)載系數(shù),力矩較大選2,較小選5 ——沖擊負(fù)載系數(shù),按照7-2-6選取 ——軸承尺寸及性能表中所列的徑向基本額定動(dòng)載荷,N 1） 偏心軸端部軸承的校核 軸承型號(hào)為GB288-87的調(diào)心滾子軸承〔見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》〕其相關(guān)參數(shù)為： ,,,,,, 故偏心軸端部的軸承通過校核 2） 偏心軸中部軸承的校核 其相關(guān)

45、參數(shù)為： ,,,,,, 故該段軸承也通過校核 3） 長(zhǎng)振動(dòng)臂上軸承的選擇和校核 長(zhǎng)振動(dòng)臂的受力分析圖如下： P1=45182N,P2=69510,P=P1+P2=114692N 長(zhǎng)振動(dòng)臂中間軸承的選擇計(jì)算 其相關(guān)參數(shù)為： ,,,,, 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知,可選擇GB288-87調(diào)心滾子軸承d=240mm,D=400mm,B=128mm,Cr=1180kn 4） 長(zhǎng)搖臂左端軸承的選擇計(jì)算 ,,,, , 根據(jù)手冊(cè)選擇調(diào)心滾子軸承 5〕長(zhǎng)搖臂右端軸承的選擇計(jì)算 ,,,, ,, 根據(jù)手冊(cè)選擇調(diào)心滾子軸承 3.6 長(zhǎng)搖臂的設(shè)計(jì) 根據(jù)圖我

46、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： ,抗彎矩截面系數(shù) 彎矩應(yīng)力 故滿足要求。 3.7 連接臂的設(shè)計(jì) 考慮連接臂較長(zhǎng),而且只受拉力及壓力,為了保證承受拉壓力時(shí)的穩(wěn)定,把連接臂設(shè)計(jì)為： 連接臂各桿受力及其變形如圖： 對(duì)交叉點(diǎn)以下的桿用壓桿穩(wěn)定性來(lái)校核： 柔度 式中： ——大柔度系數(shù)取1 ——桿的長(zhǎng)度為1.6m ——截面的慣性半徑為： 對(duì)于A3鋼來(lái)說： E——A3鋼的彈性模量取206GPa ——A3鋼的比例極限取206GPa a——A3鋼的直線公式系數(shù)取304 b——A3鋼的直線公式系數(shù)取1.12 ——A3鋼的屈服極

47、限為235MPa 因?yàn)? 所以按強(qiáng)度問題計(jì)算 經(jīng)校核,連接臂的設(shè)計(jì)完成 3.8 軸銷的選擇 初選擇軸線的直徑為100mm,材料為45號(hào)鋼,校核剪應(yīng)力： P——軸銷承受的剪應(yīng)力,P=21335N A——軸銷的剪切面積 校核擠壓正應(yīng)力： P——軸銷承受的剪應(yīng)力,P=45182N ——軸銷的擠壓面面積,為10000mm2 軸銷設(shè)計(jì)完成。 4 經(jīng)濟(jì)性分析 4.1概述 連鑄即為連續(xù)鑄鋼〔英文,Continuous Steel Casting〕的簡(jiǎn)稱。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中,使用鋼

48、水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀(jì)五十年代在歐美國(guó)家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項(xiàng)把鋼水直接澆注成形的先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比,連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量,節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢(shì)。 　　連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器,凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出,經(jīng)噴水冷卻,全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程?！踩鐖D中所示〕 　　從上世紀(jì)八十年代,連鑄技術(shù)作為主導(dǎo)技術(shù)逐步完善,并在世界各地主要產(chǎn)鋼國(guó)得到大幅應(yīng)用,到了上世紀(jì)九十年代初,世界各主要產(chǎn)鋼國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了90％以上的連鑄比。中國(guó)則在改革開放后才真正開始了對(duì)國(guó)外連鑄技術(shù)的消化和移植；到九十年代初中國(guó)的連鑄比

49、僅為30％。 　　WAM公司作為中國(guó)最早的一家民營(yíng)專業(yè)化連鑄技術(shù)公司,從1992年成立起就致力于中國(guó)連鑄技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,為推動(dòng)國(guó)連鑄鋼鐵業(yè)的迅速發(fā)展,提高國(guó)連鑄比貢獻(xiàn)自己的一份力量。 在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中,使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀(jì)五十年代在歐美國(guó)家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項(xiàng)把鋼水直接澆注成形的先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比,連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量,節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢(shì)。 連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器,凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出,經(jīng)噴水冷卻,全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。 4.2經(jīng)濟(jì)性 從上世紀(jì)八十

50、年代,連鑄技術(shù)作為主導(dǎo)技術(shù)逐步完善,并在世界各地主要產(chǎn)鋼國(guó)得到大幅應(yīng)用,到了上世紀(jì)九十年代初,世界各主要產(chǎn)鋼國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了90％以上的連鑄比。中國(guó)則在改革開放后才真正開始了對(duì)國(guó)外連鑄技術(shù)的消化和移植；到九十年代初中國(guó)的連鑄比僅為30％。 鑄鐵水平連鑄課題為國(guó)家"七五"攻關(guān)項(xiàng)目,鑄鐵經(jīng)過水平連鑄方法生產(chǎn)的型材,無(wú)砂型鑄造經(jīng)常出現(xiàn)的夾渣、縮松等缺陷,其表面平整,鑄坯尺寸精度高<土L 0mm>無(wú)需表面粗加工,即可用于加工各種零件。特別是鑄鐵型材組織致密,灰鑄鐵型材石墨細(xì)小強(qiáng)度高,球鐵型材石墨球細(xì)小園整,機(jī)械性能兼有高強(qiáng)度與高韌性結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)際上鑄鐵型材已廣泛運(yùn)用到制造液壓閥體,高耐壓零件,齒輪

51、、軸、柱塞、印刷機(jī)輥軸及紡織機(jī)零部件。在汽車、燃機(jī)、液壓、機(jī)床、紡織、印刷、制冷等行業(yè)有 廣泛用途。 4.2.1 冶金產(chǎn)量 1990年中國(guó)連鑄坯產(chǎn)量只有1480萬(wàn)t,鋼鐵工業(yè)連鑄比為25.07%。至20XX,連鑄坯產(chǎn)量達(dá)到10522.4萬(wàn)t,連鑄比達(dá)到84.81%。在此期間,小方坯連鑄發(fā)展尤為迅速。1988年中國(guó)擁有小方坯的流數(shù)為206流,而至20XX則增加到624流,增幅達(dá)202.9%,遠(yuǎn)高于板坯連鑄機(jī)流數(shù)的增幅,這主要取決于我國(guó)以長(zhǎng)材為主的鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)。 如果說上世紀(jì)90年代,中國(guó)連鑄發(fā)展以小方坯連鑄的強(qiáng)勁發(fā)展帶動(dòng)全國(guó)連鑄產(chǎn)量、連鑄比及全連鑄鋼廠的迅速發(fā)展為重要特征,那么新世

52、紀(jì)以來(lái),中國(guó)連鑄發(fā)展又呈現(xiàn)出更新的特點(diǎn)和豐富的涵。首先是連鑄產(chǎn)量和連鑄比繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)；其次隨著板、帶、管鋼材消費(fèi)的增長(zhǎng),板坯、方坯、圓坯、異形坯等多種連鑄機(jī)數(shù)量急劇增加。這期間尤其是薄板坯連鑄-連軋,無(wú)論生產(chǎn)規(guī)模還是相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),均達(dá)到了世界水平；在推進(jìn)高效化連鑄技術(shù)的同時(shí),品種、質(zhì)量得到很大改善和提高。繼續(xù)遵循"開放引進(jìn)與自主研發(fā)并重"的原則,自主設(shè)計(jì)、自主制造的國(guó)產(chǎn)連鑄機(jī)的比例越來(lái)越大。連鑄坯產(chǎn)量、連鑄比的快速增長(zhǎng)新世紀(jì)以來(lái),中國(guó)連鑄繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2000~20XX,中國(guó)粗鋼產(chǎn)量增加幅度為280.7%,而連鑄坯產(chǎn)量的增幅為350.8%,連鑄比在這期間繼續(xù)保持了高速增

53、長(zhǎng)的趨勢(shì)。至20XX,中國(guó)鋼鐵工業(yè)連鑄比已達(dá)到98.86%?？梢哉f連鑄的快速增長(zhǎng)仍然是推動(dòng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的技術(shù)動(dòng)力。 4.2.2 加工經(jīng)濟(jì)性 在生產(chǎn)等量的鋼坯時(shí),連鑄的加工會(huì)提高生產(chǎn)率,這樣的加工要比模鑄加工開坯工藝的加工費(fèi)用低的多,這是因?yàn)槟ｈT開坯的過程與連鑄相比,要麻煩的多。因此,降低費(fèi)用是采用連鑄的工藝的優(yōu)點(diǎn)之一。 將連鑄作為獨(dú)立項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析核算時(shí)或是對(duì)連鑄工藝與模鑄—開坯工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較時(shí),廠其他車間提供的鋼錠模的材料,各種動(dòng)力及運(yùn)輸器械的使用等,都不應(yīng)以成本價(jià)計(jì)算,而應(yīng)以市場(chǎng)價(jià)格或率高于成本費(fèi)得價(jià)格來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 新增連鑄后,在現(xiàn)有的模鑄系統(tǒng)繼續(xù)使用,而產(chǎn)量應(yīng)相應(yīng)降低的情況下

54、,應(yīng)以新增連鑄的加工費(fèi)與模鑄坯加工費(fèi)中的可變費(fèi)用,而固定費(fèi)用是不可變的。因此,加工的經(jīng)濟(jì)性對(duì)于連鑄來(lái)講是相當(dāng)?shù)闹匾摹? 4.2.3能源回收 對(duì)于連鑄來(lái)講,從能源的角度看,連鑄工藝是有效的節(jié)約能源的方法,由于金屬收得率的提高,以及現(xiàn)代工藝的鑄造方法的提高,鑄鋼及其前工序的單位的能耗可以有效的降低,收得率假如提高10%,則煉鋼及其前工序能耗以噸計(jì)算約降低了10%,在工序中的連鑄及模鑄本身的工序能耗是很低的,采用連鑄工藝后,初軋開坯的加熱軋制能耗降低,如果能采用連鑄坯熱送裝爐或直接軋制工藝,則熱軋板車間板坯加熱能耗亦可大大降低。在經(jīng)濟(jì)分析中,節(jié)能收益基本上包括在金屬收得率及加工費(fèi)兩項(xiàng)中了。因此,

55、我們現(xiàn)在采用連鑄加工可以更好的節(jié)約能源,更好的減少資源的浪費(fèi),減少熱量的多余散失,能夠更好的使得我們的加工經(jīng)濟(jì)性得到有效的提高,這對(duì)于加工非常的有利,能夠更好的體現(xiàn)出加工的特點(diǎn)。 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然僅僅經(jīng)歷了短暫的一學(xué)期時(shí)間,但是它濃縮了大學(xué)四年學(xué)習(xí)的全過程,體現(xiàn)了我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和領(lǐng)悟程度。由于我是第一次進(jìn)行整體性地設(shè)計(jì),不可避免地碰到了許多困難,有時(shí)甚至?xí)械綗o(wú)法下手。無(wú)論碰到什么樣的困難,我都沒有退縮,憑借著一股求知的熱情,再加上各位老師的幫助,然后再回到書本攻克一個(gè)又一個(gè)的難題,最終成功地完成了本次設(shè)計(jì)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我在各個(gè)方面都

56、有了很大的提高,具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.對(duì)大學(xué)四年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié),找到了各種學(xué)科之間的交叉點(diǎn),同時(shí)構(gòu)成了一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò),形成了一個(gè)整體的知識(shí)體系,進(jìn)一步完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。 2.對(duì)所學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺,并了解學(xué)習(xí)了新的知識(shí),開闊了視野,拓寬了自己的知識(shí)面。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣,同時(shí)具有了一定的創(chuàng)新思維。 3.利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力得到了提高,為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 4.學(xué)會(huì)了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料,以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法,對(duì)新信息和新知識(shí)及時(shí)做記錄。 5.敢于面對(duì)困難,同時(shí)也懂得了互助合作的重要

57、性。 6.利用計(jì)算機(jī)〔AutoCAD2007,Word2003〕的能力得到很大的提高。 當(dāng)然,在設(shè)計(jì)過程中自己難免遇到很多問題,正是在老師和同學(xué)的幫助下,自己的設(shè)計(jì)才得以更加出色的完成。經(jīng)過本次實(shí)習(xí),我的個(gè)人能力得到了很大的提高,為以后的工作也打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致 從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始到搜集資料,從寫稿到反復(fù)修改,期間經(jīng)歷了喜悅和煩躁,在寫作論文的過程中心情是如此復(fù)雜。如今,伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿,復(fù)雜的心情煙消云散,自己甚至還有一點(diǎn)成就感。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多東西,這些都是離不開老師和同學(xué)們的幫助的,在此我寫下發(fā)自肺腑的誠(chéng)摯意：

58、首先,非常感我們的指導(dǎo)老師王優(yōu)強(qiáng)老師。他為人隨和熱情,治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)我們,在論文的寫作和措辭等方面他也總會(huì)以"專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)"嚴(yán)格要求我們,從起初的設(shè)計(jì),一直到最后論文的反復(fù)修改,王老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我們每個(gè)人深刻而細(xì)致地指導(dǎo),幫助我們開拓研究思路,精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是王老師的無(wú)私幫助與熱忱鼓勵(lì)下,我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成,沒有王老師的幫助,就沒有我們?nèi)M人的成功設(shè)計(jì),在此特此表示我個(gè)人對(duì)王優(yōu)強(qiáng)老師深深的意及崇高的敬意。王老師！ 其次,本組同學(xué)對(duì)我的論文提出了諸多寶貴的意見和建議。對(duì)他們的幫助表示真摯的感。 再次,非常感學(xué)校機(jī)房的值班老師們。他

59、〔她〕們不管天氣的好壞,總是準(zhǔn)時(shí)的為我們打開機(jī)房。同時(shí)在寫論文時(shí)給予我容及其格式的幫助和指導(dǎo),讓我很非常感動(dòng)。對(duì)他〔她〕們的支持和幫助表示十分的感。 最后,我要感周圍的同學(xué)及其朋友,他們?cè)谖耶厴I(yè)設(shè)計(jì)時(shí)也給予了我很多的幫助及理解。他們！ ！每一位給過我?guī)椭娜?非常感他們！ 參考文獻(xiàn) [1] 庶民. 煉鋼設(shè)備[M]. ：機(jī)械工業(yè) . 1982. [2] 王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 第2版．：機(jī)械工業(yè) 2008.8 [3] 王先逵. 機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]. ：機(jī)械工業(yè) 2006.12 [4] 王英杰. 機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)員手冊(cè)[M]. ：機(jī)械工業(yè)

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62、n .Belitchenko.波丹諾夫. 等譯. [M]第六次全國(guó)代表大會(huì)的鋼鐵委員會(huì). 2000 年10月17-19.461-469頁(yè). 附錄A英文資料 TECHNICAL NOTE Experiment and analysis of transient mouldfriction with hydraulic oscillators for slabcontinuous casting X. D. Wang*1, X. Y. Zang1, Y. Ma1 , M. Yao1, L. Zhang2 and S. H. Ye2 Lubrication and fricti

63、on between the mould and strand play an important role in slab quality andoperating safety during continuous casting processes. In the present work, measurement wascarried out on a slab continuous caster for the purpose ofinvestigating mould friction betweenmould and strand. Several results are disc

64、ussed including the periodic variations of mouldfriction, the relationship between mould friction and oscillating velocity of the mould as well as thevariations of related parameters during the changes of casting speed. These industrialexperiments indicate the correlation between friction forces and

65、 related oscillating parametersand provide the experimental support for the online monitoring of mould friction and thevisualisation of the continuous casting mould process. Keywords: Mould friction, Monitoring, Hydraulic oscillators, Continuous casting Introduction The interaction between the mo

66、uld and the initialsolidifying shell has a strong effect on slab quality,caster productivity and operational safety. In the pastdecade, there were many studies of high speed slabcasting in order to improve productivity and saveenergy.1–3 However, high casting speed may decreasethe powder consumption and increase the disturbance ofthe meniscus, which leads directly to poor lubricationand therefore the liquid slag is unable to flow uniformlyinto the gap between the strand and the mould, andsubsequ