機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）大方坯結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)設(shè)計【全套圖紙】

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題 目：大方坯結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué) 號：0604103532專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級：機(jī)2006-5班指導(dǎo)教師： 結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)設(shè)計摘 要 隨著連鑄技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對結(jié)晶器的人研究日益深入，形成了一整套結(jié)晶器控制技術(shù)和專家系統(tǒng)。結(jié)晶器被成為連鑄機(jī)的“機(jī)頭”，其重要性被喻為連鑄機(jī)的“心臟”。 它的性能對于提高連鑄生產(chǎn)率,維持連鑄過程正常生產(chǎn),以及保證鑄坯質(zhì)量都起著至關(guān)重要的作用。一個良好的結(jié)晶器振動裝置是至關(guān)重要的，它保證澆鑄過程中鑄坯不與結(jié)晶器粘接，并獲得良好的鑄坯表面質(zhì)量，良好的振動裝置不應(yīng)使鑄坯承受水平力和彎矩，只產(chǎn)生

2、軸向的拉力或壓力。結(jié)晶器振動裝置上下運(yùn)動的目的之一是防止初生坯殼與結(jié)晶器粘接，但更主要的目的是使拉裂的坯殼愈合，防止漏鋼。而本設(shè)計論述的是四偏心連桿振動形式的運(yùn)動形式、振幅、偏心距的設(shè)計及校核。因此結(jié)晶器的設(shè)計（尤其是其振動機(jī)構(gòu)的設(shè)計）、制造、操作工藝和熱工作狀態(tài)對這一動態(tài)過程的控制有十分重要的影響，它對連鑄機(jī)的產(chǎn)量、連鑄坯的質(zhì)量和生產(chǎn)的安全性有決定的作用。關(guān)鍵詞：連鑄 結(jié)晶器 振動裝置 四偏心振動機(jī)構(gòu)全套圖紙三維，加153893706mould oscillation mechanism designabstractwith the rapid development of continuo

3、us casting technology，people who study for mould further formed a set of mold control technology andexpert system. mould is a continuous casting machine of the nose,its importance is the birthplace of the caster heart.it is to improve the performance of continuous casting process, maintaining produc

4、tivity, and ensure the normal production of billet quality plays a vital role. a good system is crucial, it guarantees casting process with mould casting, and obtain good adhesive of slab surface quality. crystal vibrator up and down movement of one of the aims is to prevent the initial solidificati

5、on shell and mold bonding, but the more important purpose is to heal the crack of the billet shell to prevent the breakout. discussion of this design is the four-movement form of eccentric rod form of vibration, amplitude, eccentricity of design and checking. therefore, the design of the mold (espec

6、ially the vibration of the organization design), manufacturing, operating processes and working status of the dynamic thermal control of the process have an important impact, its output of continuous casting machine, billet quality and production safety have a decisive role.key words: casting mould

7、vibrating device four eccentric vibration目 錄結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)設(shè)計i摘 要imould oscillation mechanism designiiabstractii第一章 緒論41.1 鑄鋼生產(chǎn)及分類41.2 從振動形式看結(jié)晶器技術(shù)的發(fā)展5第二章 結(jié)晶器振動裝置概述72.1 結(jié)晶器振動裝置的作用及振動方式72.2 結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)形式8第三章 結(jié)晶器正弦振動基本參數(shù)的確定103.1 正弦振動規(guī)律及振動參數(shù)103.2 正弦振動工藝參數(shù)的確定123.3 正弦振動的振幅和頻率與保護(hù)渣之間的關(guān)系18第四章 結(jié)晶器振動系統(tǒng)分析204.1 結(jié)晶器的振動作用及其過程

8、204.2 結(jié)晶器四偏心振動機(jī)構(gòu)原理214.3 相關(guān)參數(shù)22第五章 結(jié)晶器參數(shù)計算235.1 傳動功率計算及傳動比的分配235.1.1 傳動功率計算235.2 電動機(jī)的選擇255.3 聯(lián)軸器的選用265.3.1 聯(lián)軸器類型的選擇265.3.2 聯(lián)軸器的選用計算27第六章 結(jié)晶器四偏心振動機(jī)構(gòu)偏心軸的設(shè)計286.1 偏心軸的設(shè)計計算286.1.1 求輸入軸上的功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩286.1.2 求作用在軸上的力286.1.3 確定軸的最小直徑296.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計306.3 軸上零件的周向定位316.4 求軸上的載荷326.5 按彎扭合成應(yīng)力校核該軸的強(qiáng)度336.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度34第七

9、章 板簧的設(shè)計387.1 板簧的材料選擇387.2 板簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計387.3 連桿的網(wǎng)格劃分397.4 邊界約束和結(jié)果分析40第八章 結(jié)晶器連桿的分析428.1 連桿的有限元分析428.2 對連桿進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分43第九章 結(jié)晶器潤滑及按裝使用中注意的問題469.1 結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)的潤化469.2 更換彈簧板的步驟469.3 振動臺水平度測量方法479.4 安裝使用中注意的問題47附錄:49附錄1：板簧ansys分析部分節(jié)點(diǎn)受力情況49附錄2：裝配體部分裝配步驟與零件清單(節(jié)選)50附錄3：部分裝配體圖片52參考文獻(xiàn):53致謝54第一章 緒論1.1 鑄鋼生產(chǎn)及分類 鋼的生產(chǎn)過程主要分為煉鋼和

10、鑄鋼兩大環(huán)節(jié)。煉鋼的任務(wù)是將有關(guān)原料通過煉鋼爐，煉成質(zhì)量合格的鋼液，鑄鋼的任務(wù)是將成份合格的鋼液鑄成適合于軋制和鍛壓加工所需要的一定形狀的鋼塊（連鑄坯或鋼錠）。鑄坯作業(yè)是銜接煉鋼和軋鋼之間的一項(xiàng)特殊作業(yè)，其特殊性表現(xiàn)為它是把鋼液變?yōu)楣腆w的凝固過程。當(dāng)鋼液凝固后，在以后的軋鋼過程中，就不能對質(zhì)量有本質(zhì)上的改進(jìn)了。因此鑄鋼作業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和成本有重大影響，必須特別重視。 鑄鋼生產(chǎn)可以分為鋼錠模澆鑄（以下簡稱模鑄）和連續(xù)鑄鋼（以下簡稱連鑄）兩大類。模鑄是將鋼液注入鑄鐵制作的鋼錠模內(nèi)，冷卻凝固成鋼錠的工藝過程。連鑄的出現(xiàn)從更本上改變了一個世紀(jì)以來占統(tǒng)治地位的鋼錠初軋工藝，由于它所具有的一系列的優(yōu)越性。使

11、得它自20世紀(jì)年代大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以來得到了迅猛的發(fā)展。目前世界主要產(chǎn)鋼大國如日本、歐美等的連鑄坯產(chǎn)量已超過鑄鋼總產(chǎn)量的90%以上，連鑄也成為主要的鑄鋼生產(chǎn)方法。連續(xù)鑄鋼是一項(xiàng)把鋼水直接澆鑄成形的節(jié)能新工藝，它具有節(jié)省工序、縮短流程，提高金屬收得率，降低能量消耗，生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動化程度高，鋼種擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量高等許多傳統(tǒng)模鑄技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。就世界范圍而言，連比已經(jīng)提高到一個較高的水平，新的連鑄裝備的投入步伐將有所減緩，隨之而來的是各類舊有連鑄機(jī)的更新?lián)Q代。不管是新建的還是被改造的連鑄機(jī)都會朝著高效化發(fā)展，提高無缺陷坯的比率，擴(kuò)大連鑄鋼品種，推進(jìn)純凈鋼的同時防止二次氧化，提高連鑄機(jī)的裝

12、機(jī)水平，提高作業(yè)率，合理提高拉速，做好爐機(jī)匹配等以高效化生產(chǎn)的中心的工藝、設(shè)備、操作技術(shù)將是連鑄技術(shù)發(fā)展的必然。1.2 從振動形式看結(jié)晶器技術(shù)的發(fā)展結(jié)晶器是連鑄機(jī)的心臟部件。最初的連鑄機(jī)結(jié)晶器是靜止的，在拉坯過程中坯殼極易與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)，從而出現(xiàn)“拉不動”或拉漏事故。因此，靜止、不振動的結(jié)晶器限制了連鑄生產(chǎn)的工業(yè)化。直到德國人siegfliedjunghans開發(fā)了結(jié)晶器振動裝置，并成功地應(yīng)用于黃銅和鋼的方坯連鑄機(jī)上，連鑄生產(chǎn)才得到很大的發(fā)展。從結(jié)晶器技術(shù)的發(fā)展來看，結(jié)晶器振動經(jīng)歷了矩形速度方式、梯形速度方式到目前應(yīng)用最多的正弦振動方式以及近幾年更先進(jìn)的非正弦振動方式。矩形速度規(guī)律的主要特

13、點(diǎn)是結(jié)晶器在下降時與鑄坯做同步運(yùn)動，然后以3倍的拉坯速度上升。生產(chǎn)實(shí)踐表明，這種振動方式對鑄坯的脫模是有效的，因而早期得到應(yīng)用。主要問題：實(shí)現(xiàn)運(yùn)動規(guī)律的凸輪加工制造比較麻煩，要保證振動機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間須實(shí)行嚴(yán)格的電氣連鎖等，因而也不便于采用高頻率振動。梯形速度規(guī)律的主要特點(diǎn)是：結(jié)晶器在向下運(yùn)動的過程中有較長一段時間，其速度稍大于拉坯速度，即所謂“負(fù)滑動運(yùn)動”。從而在坯殼中產(chǎn)生壓應(yīng)力，使粘結(jié)的坯殼強(qiáng)迫脫模等，實(shí)踐表明，這種梯形速度是一種較好振動規(guī)律，因此沿用了多年，后來才被正弦振動規(guī)律取代。正弦速度規(guī)律：選擇這種正弦速度規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)：打破結(jié)晶器和鑄坯之間要有一定的速度關(guān)系的框框，著重發(fā)揮它

14、的脫模作用，并用偏心輪取代凸輪。正弦速度規(guī)律的主要特點(diǎn)是：(1).結(jié)晶器和鑄坯之間沒有同步運(yùn)動階段，但仍然有一小段負(fù)滑動，有利于脫模；(2).是正弦曲線，所以加速度是余弦曲線，結(jié)晶器振動平穩(wěn)；(3).加速度較小，可以采用較高頻率振動，提高脫模作用；(4).正弦振動用偏心機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，比用凸輪優(yōu)越，且易采用高頻率振動。非正弦速度規(guī)律的主要特點(diǎn)是：負(fù)滑動時間短，有利于減輕鑄坯表面痕深度；正滑動時間較長，可增加保護(hù)渣的消耗量，有利于結(jié)晶器的潤滑；結(jié)晶器向上的運(yùn)動速度與鑄坯運(yùn)動速度差較小，可減小結(jié)晶器施加給鑄坯向上作用的摩擦力，即可減小坯殼中的拉應(yīng)力，減少拉裂。非正弦速度規(guī)律實(shí)現(xiàn)有液壓和機(jī)械兩種方式。國

15、外采用液壓伺服系統(tǒng)，允許在澆注期間對振動波形、頻率、振幅進(jìn)行調(diào)整，但系統(tǒng)復(fù)雜，投資昂貴。國內(nèi)，李憲奎教授開發(fā)了機(jī)械驅(qū)實(shí)現(xiàn)非正弦速度規(guī)律機(jī)構(gòu)，并獲得專利。相對于國外，其結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，成本低，特別適用于原有連鑄機(jī)改造，有廣闊的推廣前景?？傊Y(jié)晶器振動技術(shù)是連鑄的一個基本特征，基于不同的理論，結(jié)晶器振動技術(shù)也經(jīng)歷了復(fù)雜的過程，早期主要有凸輪實(shí)現(xiàn)非正弦振動，由于波形單一，在線不能調(diào)節(jié)，未能實(shí)現(xiàn)振動波形的優(yōu)化；由于采用偏心機(jī)構(gòu)使機(jī)械動作更加簡便，故結(jié)晶器正弦振動得到了發(fā)展，并不斷的對其振動參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高頻振動一改善鑄坯表面質(zhì)量；目前開發(fā)的液壓振動，波形選擇范圍寬并且調(diào)節(jié)容易，振動機(jī)構(gòu)具有很

16、高的穩(wěn)定性，對于改善結(jié)晶器內(nèi)的潤滑效果，降低摩擦阻力以及初始凝殼的順利形成創(chuàng)造了最合適的條件，可以實(shí)現(xiàn)連鑄振動過程的最優(yōu)化1。對于改善鑄坯表面質(zhì)量，提高拉坯速度，液壓振動技術(shù)將以其突出的優(yōu)越性在連鑄生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，無論哪種方式，結(jié)晶器的振動對于潤滑的影響，尚需進(jìn)一步深入研究，以得到令人滿意的使用模型。第二章 結(jié)晶器振動裝置概述2.1 結(jié)晶器振動裝置的作用及振動方式 是使結(jié)晶器振動的目的是防止初次凝定時，坯殼與結(jié)晶器壁發(fā)生粘接而被拉破。下圖2-1表示在不振動的結(jié)晶器內(nèi)坯殼被拉破的過程。為了解決這一問題，在結(jié)晶器裝置中采用了振動。在結(jié)晶器上下振動時，按振動曲線周期性地改變鋼液面與結(jié)晶器

17、壁的相對位置，不僅便于脫坯，而且通過保護(hù)渣在結(jié)晶器壁的滲透，可改善其潤滑狀況。減少拉坯時阻力和粘接的可能性，從而有利于提高鑄坯表面質(zhì)量。此外，采用低振幅，高頻率的振動。能減少振痕深度，可有效地防止橫向裂紋產(chǎn)生。因此，結(jié)晶器振動是連鑄機(jī)的一個關(guān)鍵裝置。 結(jié)晶器的振動方式分為三種：同步振動、負(fù)滑動振動、正弦式振動2。正弦振動的特點(diǎn),是它的運(yùn)動速度按正弦規(guī)律變化的。這是近來普遍采用的振動方式它有如下特點(diǎn)：（1）在運(yùn)動過程中沒有穩(wěn)定的速度階段，但仍有一段負(fù)滑脫階段，因而，具有脫模的作用。（2）由于速度按正弦波變化的，其加速度必然按余弦波變化，所以過點(diǎn)比較緩慢，沒有很大的沖擊。（3）由于加速度較小，可以

18、提高振動頻率，減少鑄坯上的振痕深度。（4）正弦式振動可以用曲柄搖桿式機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，它比凸輪機(jī)構(gòu)易于加工，易于維修。（5）既然結(jié)晶器和鑄坯之間沒有嚴(yán)格的速度關(guān)系，就沒有必要使用速度聯(lián)鎖系統(tǒng)，從而簡化了驅(qū)動裝置。圖2-1坯殼被拉斷的過程為了更好的解決這一問題，在結(jié)晶器裝置中。采用使結(jié)晶器振動的形式。從而使結(jié)晶器上下振動。在振動過程中，振動曲線周期性的改變鋼液面與結(jié)晶器壁相對位置。2.2 結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)形式 振動機(jī)構(gòu)有短臂四連桿式、四偏心輪式、連桿式、懸掛振動臺四偏心輪振動式、擺桿振動式和四杠桿振動式等多種方式。不同振動裝置性能比較見表。圖1為各種結(jié)晶器振動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用最為廣泛的是短臂四連桿

19、振動裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，仿弧精度高，主要由電機(jī)、減速器、偏心軸、四連桿振動臂及振動臺等組成。四偏心輪式結(jié)晶器振動裝置是一種較新的振動機(jī)構(gòu)，其傳動系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動，通過萬向聯(lián)軸器一蝸輪減速機(jī)一萬向聯(lián)軸器一偏心軸一偏心輪實(shí)現(xiàn)振動運(yùn)動，其主要優(yōu)點(diǎn)為振動力由4點(diǎn)傳入結(jié)晶器，傳力均勻，在高頻振動時運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用于板坯連鑄機(jī)上。表1各種結(jié)晶器振動裝置性較型式運(yùn)動精度振動頻率運(yùn)動方式適用機(jī)型四輪偏心式良好中高頻率回轉(zhuǎn)弧形、立彎形連桿式良好中頻率擺動立彎形短臂四連桿式良好中高頻率擺動弧形、立彎形懸掛振動臺四偏心輪良好中高頻率回轉(zhuǎn)弧形、立彎形擺桿振動式近似直線中高頻率擺動立彎形四杠桿振動式一般中頻

20、率擺動弧形、立彎形 圖2-2各種結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)示意圖a四偏心輪式；b連桿式；c短臂四連桿式；d懸掛振動臺四偏心輪式；e擺桿振動式；f四杠桿振動式第三章 結(jié)晶器正弦振動基本參數(shù)的確定3.1 正弦振動規(guī)律及振動參數(shù)1959年正弦波振動首先在俄羅斯novo lipetsk 廠的兩臺板坯連鑄機(jī)上被采用，隨后正弦振動很快在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。 正弦振動規(guī)律是指結(jié)晶器振動的速度規(guī)律為正弦曲線，如圖所示：圖3-1正弦振動速度曲線結(jié)晶器從最高位置開始向下運(yùn)動所經(jīng)歷的時間；結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度開始大于拉坯速度所持續(xù)的時間；結(jié)晶器振動最大速度；拉坯速度；結(jié)晶器振動的正弦速度曲線的數(shù)學(xué) 表達(dá)式為3： （3-1

21、）式中結(jié)晶器運(yùn)動的速度， m/min;h振動沖程（兩倍于振幅），mm;(1) 正弦振動的基本參數(shù)由式（3-1）可見結(jié)晶器振動的速度完全取決于振幅（h/2）和頻率f，所以振幅和頻率是決定結(jié)晶器正弦振動的運(yùn)動參數(shù)或稱基本參數(shù)。(2)正弦振動的工藝參數(shù)參看圖，當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度大于拉坯速度時，結(jié)晶器里的坯殼受到壓縮，這種情況稱之為負(fù)滑動。目前描述的負(fù)滑動參數(shù)較多，對于同一振幅、頻率和拉坯速度的情況下，這些參數(shù)給出了不同的數(shù)值。 但他們獨(dú)立的參數(shù)只有兩個：滑動頻率ns和負(fù)滑動時間t因?yàn)樨?fù)滑動參數(shù)直接關(guān)系到鑄坯脫模和鑄坯質(zhì)量，所以參數(shù)ns和間t被稱為工藝參數(shù)。(3)負(fù)滑動率ns正弦振動的負(fù)滑動率用下

22、式表示3： （3-2）式中 ns： 負(fù)滑動率，%； vc： 拉坯速度，m/min; : 結(jié)晶器振動振動的平均速度 ，m/min。結(jié)晶器的平均振動速度可按面積平均法求得,參看圖。 （3-3）式中 ： 結(jié)晶器最大振動速度，m/min. 將（3-3）代入（3-2），得 (3-4)由圖 可知，當(dāng)= 時結(jié)晶器中的坯殼處于受拉和壓的臨界狀態(tài)此時的負(fù)滑動率ns=36.34%。此值為負(fù)滑動率的極限值。當(dāng)時，即ns36.34%時，結(jié)晶器對坯殼不產(chǎn)生負(fù)滑動；ns36.34%時產(chǎn)生負(fù)滑動。(3) 負(fù)滑動時間 參看圖，結(jié)晶器從最高位置向下運(yùn)動，當(dāng)經(jīng)歷時間時，結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度開始大于拉坯速度，這種狀態(tài)持續(xù)的時間為負(fù)

23、滑動時間。 當(dāng)時，由式 （3-1）得： （3-5）設(shè) （3-6）3.2 正弦振動工藝參數(shù)的確定隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄工作者對結(jié)晶器的振動的認(rèn)識也在不斷的深入和發(fā)展：過去認(rèn)為振動所起的有益作用是通過負(fù)滑動運(yùn)動對拉裂坯殼的“愈合”基于這種認(rèn)識，最優(yōu)的結(jié)晶器形式被理解為：（1） 結(jié)晶器向下運(yùn)動的時間要比向上運(yùn)動的時間長一些；（2） 結(jié)晶器向下運(yùn)動的速度應(yīng)比拉坯速度高30%（負(fù)滑動率）；（3） 結(jié)晶器的負(fù)滑動時間，即愈合時間至少為0.3s。（4） 在上述思想的指導(dǎo)下使得三比一，時間比率的德梯形速度曲線得到廣泛應(yīng)用。（5） 在正弦曲線被采用的初期，愈合的概念再一次被接受，認(rèn)為最有參數(shù)為：(1)負(fù)滑動n

24、s為35%左右；(2)負(fù)滑動時間比nsr（負(fù)滑動時間于半周期t/2之比）在55%80%之間。近年來由于連鑄設(shè)備、煉鋼及澆鑄技術(shù)水平的提高，使鑄坯從結(jié)晶器里順利脫模也不再是連鑄的主要矛盾了。而隨著連鑄坯的熱裝、熱送和直接軋制技術(shù)的發(fā)展，對連鑄坯表面質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，振動優(yōu)化越來越著重于減小振痕深度方面。最近的研究成果表明，振痕深度實(shí)際上是由負(fù)滑動時間長短控制的，減小負(fù)滑動時間可以顯著減小振痕深度。但負(fù)滑動時間也不能太短，以防止坯殼與結(jié)晶器發(fā)生粘結(jié)。 目前國外相關(guān)文獻(xiàn)報道，大多數(shù)的負(fù)滑動時間取值范圍在0.10.25s，認(rèn)為對于不同鋼種最佳負(fù)滑動時間在0.1s左右。 至于負(fù)滑動率ns，國內(nèi)外相關(guān)

25、文獻(xiàn)報道在ns值為+20%-240%范圍內(nèi)變化進(jìn)行澆鑄，結(jié)果對鑄坯脫模及表面質(zhì)量沒有任何不利影響?？梢妼τ谪?fù)滑動率ns的取值范圍很寬的，工藝參數(shù)確定主要是確定負(fù)滑動時間。 合理或最佳的工藝參數(shù)是通過基本參數(shù)的正確選擇來實(shí)現(xiàn)的。也就是說正弦振動的基本參數(shù)振幅和頻率的確定應(yīng)以獲得最佳工藝參數(shù)為前提，以便確保鑄坯的順利脫模及獲得質(zhì)量良好的鑄坯。(1)負(fù)滑動時間曲線 對式（3-5）取不同的z值可畫出負(fù)滑動時間隨振動頻率變化的曲線，簡稱為負(fù)滑動時間曲線。該曲線近似于拋物線。給出一組z值可以畫出一族負(fù)滑動時間曲線，如圖所示的實(shí)物曲線。(2)負(fù)滑動率等值曲線 由得出 （3-7）將（3-7）中的代入（2-5）

26、中的反余弦函數(shù)得： （3-8） 由式（3-8）看出，在ns值給定的情況下負(fù)滑動時間與頻率成反比雙曲線。給定一組ns值可以畫出一族反比雙曲線，或稱為負(fù)滑動率等值曲線族，如圖3-1中的虛線。其中ns=2.4%的曲線通過負(fù)滑動時間曲線族的最高點(diǎn)，即當(dāng)ns=2.4%時負(fù)滑動時間取得最大值。圖3-1負(fù)滑動時間曲線 證明3： 令式（3-7）中的，由式（3-6）得： ，則式（3-7）得 令，有 令，則 （3-9）式中 方程（3-9）沒有解析解，可用數(shù)值法上機(jī)求得： 即當(dāng)時，有最大值： 由，得負(fù)滑動時間比等值曲線有些國外文獻(xiàn)提出了負(fù)滑動時間比的概念，負(fù)滑動時間比： （3-10）由上式可以看出，當(dāng)nsr給定時

27、是反比雙曲線。將（3-7）代入（3-10）得 （3-11）由上式可以看出nsr和ns并非兩個獨(dú)立的參數(shù)。將ns=2.4%代入上式，得nsr=55%。即當(dāng)nsr=55%時，負(fù)滑動時間取得最大值。可見ns=2.4%及nsr=55%均表示同一條反比曲線。 由圖（3-3）所示的負(fù)滑動時間曲線是近年來國內(nèi)外廣為流行的圖線，通過分析可以得出以下主要特點(diǎn)。（）ns=2.4%和nsr=55% 的等值反比雙曲線相交于負(fù)滑動時間曲線的峰值，將負(fù)滑動時間曲線族分成兩個區(qū)域。（）對于任何z值都有相應(yīng)的 的點(diǎn)，此時的頻率用表示，稱為臨界頻率。當(dāng) 時不出現(xiàn)負(fù)滑脫?？梢杂桑?-5）求出，（）當(dāng)或，時負(fù)滑動時間曲線隨頻率的增

28、加而上升，特別是當(dāng)z值較大時。如時曲線急劇上升。（）當(dāng)或時負(fù)滑動時間曲線隨頻率的增加而下降，特別是當(dāng)值較小時，如曲線下降得非常緩慢?；緟?shù)的確定 正弦振動的基本參數(shù)為振幅和頻率。（1）振幅的確定一臺連鑄機(jī)所澆鑄的鋼種、斷面是變化的。不同的鋼種、斷面所對應(yīng)的拉坯速度是不同的。因此，大多數(shù)連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置的振幅是可調(diào)的。確定最大振幅時，要考慮在最大拉坯速度時也不使z值過小，在避免臨界頻率 過大的前提下，盡量采用小振幅。 確定最小振幅時要考慮到在最小拉坯速度時也不使z值過大，以獲得較短的負(fù)滑動時間。中間各級振幅根據(jù)拉坯速度以同樣的原則確定。（2）頻率的確定確定振動頻率時，應(yīng)以保證負(fù)滑動時間取得

29、最小值，或佳值為前提。參看圖（1-2），從時間軸上某一點(diǎn)做水平線，該線與負(fù)滑動時間曲線有兩個交點(diǎn)。一個交點(diǎn)處于的區(qū)域，且對應(yīng)于較低頻率;另一個交點(diǎn)處于的區(qū)域，對應(yīng)于較高頻率。當(dāng)z值較大時，如時，由于負(fù)滑動時間曲線幾乎是垂直上升，因此，頻率微小的變化也會引起的很大變化?；蚴棺?yōu)樽畲螅蛘咦優(yōu)榱?。這在實(shí)際操作中很難控制因此，低頻率不能被采用。當(dāng)z值較小時，如，由于負(fù)滑動曲線上升緩慢，因此所對應(yīng)的較低頻率可以采用，但必須使在該頻率下的負(fù)滑動率這便于在實(shí)際中進(jìn)行控制及獲得必要的負(fù)滑動運(yùn)動以保證脫模，又避免采用較高的頻率，使結(jié)晶器的振動裝置處于良好的運(yùn)動狀態(tài)及受力狀態(tài)3.3 正弦振動的振幅和頻率與保護(hù)渣

30、之間的關(guān)系對于采用浸入式水口保護(hù)渣的連鑄機(jī)，保護(hù)渣對結(jié)晶器和鑄坯之間的潤化效果主要體現(xiàn)于保護(hù)渣的消耗量，影響保護(hù)渣消耗量的澆鑄條件有 振幅、頻率、保護(hù)渣粘度、拉坯速度、澆鑄溫度及鋼種等。由于澆鑄溫度是由鋼種決定，故可以不予考慮。其他諸因數(shù)對保護(hù)渣消耗量的影響反映在下面的回歸方程式中。式中 保護(hù)渣消耗量，；保護(hù)渣在1300 時的粘度， 振幅，mm頻率，拉坯速度，由以上兩式可以看出，隨著澆鑄溫度、振幅及保護(hù)渣粘度的增加，保護(hù)渣的消耗量減少；振幅和頻率分別以-0.3和-1次冪變化，所以 對q 的影響大于a對q的影響。由此可見，采用高頻率小振幅使保護(hù)渣的消耗量下降，不過這可以適當(dāng)降低保護(hù)渣粘度來提高保

31、護(hù)渣的消耗量。 粘度過低的熔渣使渣膜增厚，且不均勻，導(dǎo)致板寬面縱裂紋的發(fā)生；粘度過高，熔渣流動性變壞，甚至難以流入坯殼和結(jié)晶器之間的縫隙，或在結(jié)晶器液面上裹卷成為燒結(jié)顆粒。因此，要求保護(hù)渣應(yīng)具有合適的粘度值。確定的具體合適粘度還要考慮鑄坯斷面、拉坯速度。有人提出對于連鑄板坯控制在，方坯控制在5，可是渣膜均勻，傳熱穩(wěn)定，潤滑良好，可顯著減少裂紋和穿鋼。在此基礎(chǔ)上，采用較低振幅及負(fù)滑動時間曲線區(qū)域所對應(yīng)的較低頻率，可以得到較高的保護(hù)渣消耗量。最后確定的振幅為2.5mm，頻率為280第四章 結(jié)晶器振動系統(tǒng)分析4-1結(jié)晶器振動過程示意圖4.1 結(jié)晶器的振動作用及其過程 由于結(jié)晶器的振動，使其內(nèi)壁獲得良

32、好的潤滑條件，減少了摩擦力又能鋼水與內(nèi)壁的粘接，同時還可以改善鑄坯表面的質(zhì)量。當(dāng)發(fā)生粘接時，振動能強(qiáng)制脫模，消除粘接。如在結(jié)晶器內(nèi)坯殼被拉斷，因振動又可在結(jié)晶器與鑄坯的同步運(yùn)動中使其得到愈合。 在連鑄生產(chǎn)時，結(jié)晶器一直在振動，其速度的大小方向都是變化的，振動的過程如圖（4-1）所示。如在a點(diǎn)發(fā)生粘接，若結(jié)晶器以速度向下振動，且大于拉坯速度則振動起強(qiáng)制脫模作用，可消除a處粘接。如圖a、b中所示。若這時結(jié)晶器速度以向上振動，則坯殼可能在a處被拉裂（如圖中c所示）且鋼液同時填充到斷裂處（如圖中d所示），并開始形成新的坯殼。這時結(jié)晶器向下振動，若可將斷裂部分壓合，如圖中e所示。若時，即結(jié)晶器與鑄坯同步

33、下降，在這期間新的坯殼將得到加強(qiáng)，把斷裂的部分聯(lián)結(jié)起來。如圖中f所示。當(dāng)結(jié)晶器再次向上振動時，如新的坯殼有足夠的強(qiáng)度，就能將粘接的部分拉離結(jié)晶器內(nèi)壁，從而實(shí)現(xiàn)脫模。因此有必要研究高頻率振動條件下的動力學(xué)參數(shù)，為結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)采用高頻率振動條件下提供力學(xué)依據(jù)。4.2 結(jié)晶器四偏心振動機(jī)構(gòu)原理 在此所研究的連鑄機(jī)為弧形連鑄機(jī)，仿弧半徑為11.2米。研究的結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)為四偏心正弦振動方式，振動機(jī)構(gòu)如圖（4-2）所示。有由電動機(jī)1帶減速器2，通過萬向軸帶動兩側(cè)錐齒輪箱3，每個錐齒輪各自帶動具有不同偏心距的偏心軸6。每根偏心軸的兩個不同偏心距（c點(diǎn)位外弧偏心距，d點(diǎn)為內(nèi)弧偏心距）具有同向偏心點(diǎn)，由于每

34、根偏心軸的偏心距不同（外弧側(cè)偏心距大于內(nèi)弧側(cè)偏心距），使振動臺作仿弧振動。結(jié)晶器的弧線運(yùn)行是借助兩對偏心距不等的偏心軸6及連桿4、5進(jìn)行的。結(jié)晶器弧線運(yùn)行的定中（導(dǎo)向）是由板式彈簧7，一頭連在快速更換臺的框架上，另一頭連接在振動臺恰當(dāng)?shù)奈恢蒙蟻韺?shí)現(xiàn)的。板式彈簧只能是振動臺作弧線運(yùn)動，而不能有前后左右的位移。1電動機(jī) 2.減速器 3.錐齒輪箱 4. 外弧側(cè)連桿 5.內(nèi)弧側(cè)連桿 6.偏心軸7.板彈簧 8振動臺結(jié)晶器圖4-2結(jié)晶器四偏心振動裝置結(jié)構(gòu)裝置示意圖4.3 相關(guān)參數(shù)大方坯結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)：驅(qū)動形式交流電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)。結(jié)構(gòu)形式：偏心四連桿機(jī)構(gòu) 主要參數(shù)： 結(jié)晶器振動頻率： 振幅： 2.5mm

35、 連鑄機(jī)公稱半徑： m 結(jié)晶器重量： 快速更換裝置重量： 扇形1段重量： 結(jié)晶器冷卻水： 第五章 結(jié)晶器參數(shù)計算5.1 傳動功率計算及傳動比的分配5.1.1 傳動功率計算圖5-1振動機(jī)構(gòu)分析圖振動臺上某點(diǎn)a的位移方程如下：a點(diǎn)的位移： 運(yùn)算并省略高次項(xiàng)，一般得： 得a點(diǎn)的速度方程： 其中： 偏心軸轉(zhuǎn)動角速度，單位頻率實(shí)際上為每分鐘轉(zhuǎn)動的周數(shù)，則偏心軸的轉(zhuǎn)動角速度關(guān)系如下：（其中）按速度方程可求出：最大振動速度：平均振動速度：振動總負(fù)荷： 其中： 總負(fù)荷 ，單位 牛頓結(jié)晶器摩擦阻力，單位 牛頓動負(fù)荷，單位 牛頓 計算公式： 為質(zhì)量，振動加速度求： 中的二階導(dǎo)數(shù)得加速度 i當(dāng)： ii當(dāng) 則： =

36、選取結(jié)晶器的振動頻率為 則計算得：平均振動速度： 計算得5.2 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類（交流、直流）、工作條件（環(huán)境溫度、工作的機(jī)械特性等）、工作制度（連續(xù)或間隙）及對運(yùn)動平穩(wěn)性、載荷大小、過載能力等方面的要求來選擇。工業(yè)上一般采用三相交流異步電動機(jī)。要求電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠、電機(jī)啟動快、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)簡單且維護(hù)方便的電動機(jī)。確定電機(jī)的功率和型號：保證電動機(jī)的額的功率大于電動機(jī)所需的功率工作機(jī)所需的輸入功率（）： 或式中： 驅(qū)動力矩 單位 角速度 單位 驅(qū)動力 單位 運(yùn)動速度 單位計算得： 電動機(jī)所需要的功率：為傳動裝置及工作機(jī)的總效率式中：分別為傳動裝置中每對傳動副或運(yùn)

37、動副的如：聯(lián)軸器、齒輪傳動、軸承的效率。經(jīng)計算得：查機(jī)械設(shè)計手冊選取電動機(jī)，其相關(guān)參數(shù)如下表所示表51電動機(jī)主要參數(shù)型號功率轉(zhuǎn)速電流效率db質(zhì)量額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量yr160l-411kw146022.5a89.5%90155kg3.00.294表52電動機(jī)外型及安裝尺寸基座號abcdeghkab160l254254108421104518015330acadhdl3352553858655.3 聯(lián)軸器的選用5.3.1 聯(lián)軸器類型的選擇聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件。在傳遞運(yùn)動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可能具有補(bǔ)償兩軸相對位移、緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。考慮到承載能力

38、、轉(zhuǎn)速、兩軸相對位移和緩沖吸振以及裝拆維修方便等因數(shù)，選用彈性聯(lián)軸器。5.3.2 聯(lián)軸器的選用計算選用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器或已有推薦的系列尺寸的聯(lián)軸器時。一般都是以聯(lián)軸器所需傳遞的計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩或標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的公稱為原則。由于傳動軸系載荷變化的性質(zhì)不同，以及聯(lián)軸器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能的不同。聯(lián)軸器的實(shí)際傳遞轉(zhuǎn)矩不等于理論上需傳遞的轉(zhuǎn)矩，通常：式中： 理論轉(zhuǎn)矩（），在有制動器的傳動系統(tǒng)，當(dāng)制動器的理論轉(zhuǎn)矩大于動力機(jī)械的理論轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)按前者計算聯(lián)軸器。 驅(qū)動功率 kw 驅(qū)動轉(zhuǎn)速 工作情況系數(shù) 參考聯(lián)軸器、離合器、與制動器 機(jī)械設(shè)計手冊編委會動力機(jī)系數(shù) 啟動系數(shù) 溫度系數(shù) （取氨基甲酸乙酯彈性體）

39、參考機(jī)械設(shè)計手冊 第二卷 6140 選用彈性套柱銷聯(lián)軸器?；拘吐?lián)軸器。表53聯(lián)軸器的基本尺寸和主要參數(shù)型號公稱轉(zhuǎn)矩（）許用轉(zhuǎn)速軸孔直徑軸孔長度7103000 y型 l45 48 50112 84 112 70第六章 結(jié)晶器四偏心振動機(jī)構(gòu)偏心軸的設(shè)計圖6-1四偏心振動機(jī)構(gòu)原理圖圖中為基準(zhǔn)弧半徑，為結(jié)構(gòu)要求的已知長度，、為偏心振動機(jī)構(gòu)的偏心距。另兩個與此成投影。當(dāng)時，又，式中為振幅；而：已知： 經(jīng)過計算得： 即為兩軸的偏心距。6.1 偏心軸的設(shè)計計算6.1.1 求輸入軸上的功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩 前面已經(jīng)計算過。數(shù)據(jù)如下 6.1.2 求作用在軸上的力已知偏心軸上只承受徑向力和圓周力。 其合力的方向是

40、支撐桿的軸線方向，前面進(jìn)行功率計算時已算過合力：所以此時軸承受的合力為：又因?yàn)檫@些力是由四個支撐點(diǎn)支撐，所以每個支撐點(diǎn)所受的力為：6.1.3 確定軸的最小直徑（1）選取軸的材料 選擇軸的材料為號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查手冊得： 、（2）初步估算軸端直徑 查手冊取、計算軸端的最小直徑：輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，故也需要同時選定聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的另一端聯(lián)接的是減速器的轉(zhuǎn)軸。為了安全考慮，在此初步選用最小直徑為。6.3聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 查手冊得：由于轉(zhuǎn)矩變化中等，故取 則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)選用 膜片聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 ，聯(lián)軸器的軸孔轉(zhuǎn)直

41、徑 回轉(zhuǎn)直徑、（y型）、。6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案 其裝配方案如下圖所示：1聯(lián)軸器 2連桿 3 軸承支座 4軸承圖6-2軸上零件裝配方案 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足半聯(lián)軸器的定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比 略短一些，現(xiàn)取。（2）初步選擇滾動軸承。 考慮到軸承既承受有徑向力同時還承受軸向力，選用調(diào)心滾子軸承。參照工作要求，由軸承產(chǎn)品的目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的調(diào)心滾子軸承23120其基本尺寸，故：。加上軸承

42、端蓋長度離半聯(lián)軸器距離，取.(3)軸3-4段只安裝有軸承端蓋，取。（4）4-5段軸安裝軸承端蓋和軸承。取此處直徑為130。選擇軸承：選用調(diào)心滾子軸承 ，基本游隙組為0，其基本尺寸為：，故?。?）在軸的5-6段是為了定位調(diào)心滾子軸承而設(shè)計的軸肩。安裝有軸承端蓋，此處的直徑為150mm。這段軸肩的長度為51mm。（6）軸67為一段過渡軸取它的長度為1170mm。軸7-8段為51mm。后面的軸與前面的是對稱的。其數(shù)據(jù)見軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖中。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。如圖6-31聯(lián)軸器 2連桿 3 軸承支座 4軸承圖6-3軸的結(jié)構(gòu)與裝配6.3 軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均

43、采用平鍵聯(lián)接。按查手冊得：平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，半聯(lián)軸器與軸的配合為，長為60mm。滾動軸承與軸的周向定位是靠過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為：，各軸肩處的圓角半徑。6.4 求軸上的載荷圖6-4振動結(jié)構(gòu)分析圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算圖。在確定軸承的支撐點(diǎn)位置時，應(yīng)從手冊中查取值。查得。因此，作為簡支梁軸的支持跨距為：。計算軸處的力當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)c時，軸受到的彎矩最大，所以彎矩應(yīng)該在這個位置進(jìn)行計算。應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行彎矩計算：計算水平面的支反力：計算得： 軸向力產(chǎn)生的彎矩： 當(dāng)支撐桿轉(zhuǎn)到b或d時是偏心軸扭矩最大的情況此時的扭矩為

44、：以上計算為偏心軸的受力情況。軸的載荷分布如下圖所示圖6-5軸的載荷分析圖6.5 按彎扭合成應(yīng)力校核該軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強(qiáng)度。根據(jù)第三強(qiáng)度理論校核危險截面，代入上面的計算數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力為：選擇軸的材料為號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查手冊得：、/ 、 、 、 抗彎矩：則：選擇軸的材料為45號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，查手冊得：、 、 、 。因此：，故是安全的。6.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險截面 從以上的計算可以知道，需要校核的截面是4-5段軸的軸槽處，雖然為了保險起見8-9段的軸槽也需

45、要驗(yàn)算，但相比4-5而言，8-9段的軸槽沒有4-5段軸槽所受的扭矩大。所以只需驗(yàn)證4-5段軸的軸槽與軸承端面即可。我們把這個斷面記作斷面d。此軸槽的直徑為126mm。 （2）截面d左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 截面4左側(cè)的彎矩m為：截面4上的扭矩t為： 截面上的彎曲應(yīng)力為： 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：選擇軸承的材料為45 號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查手冊可得：、/ 、 、 、 截面上因?yàn)檩S肩而形成的理論應(yīng)力集中和，查手冊得：，用插值法可查得：，從手冊中可知軸材料敏感系數(shù)為：、故有效應(yīng)力集中系數(shù)：尺寸系數(shù)： 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： 軸按磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 查得碳鋼的特性系數(shù)為： 取 取于是,安

46、全系數(shù)的值，計算如下：故驗(yàn)算結(jié)果，符合安全性要求。（3）截面d右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 截面4左側(cè)的彎矩m為：截面上的彎曲應(yīng)力為：截面上的那扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：過盈配合處的，用插值法求出，并取，于是得： 軸按磨削加工，查手冊得表面質(zhì)量系數(shù)： 故得綜合系數(shù)：查得碳鋼的特性系數(shù)為： 取 取于是,安全系數(shù)的值，計算如下： 故該軸在截面d的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的，因軸無過大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，可略去靜強(qiáng)度校核。第七章 板簧的設(shè)計7.1 板簧的材料選擇在連鑄過程中，結(jié)晶器的振動可以有效地防止結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼與結(jié)晶器壁粘接而被拉裂，并對拉裂坯殼起到愈合作用，因此得到了廣泛的應(yīng)用。板彈簧

47、導(dǎo)向是在鑄機(jī)上開發(fā)的一種新型振動技術(shù)。有報道稱可以再一年或更長的時間內(nèi)，不用維護(hù)而可保持結(jié)晶器水平位移在允許范圍內(nèi)。因此，目前國內(nèi)外大板連鑄機(jī)中采用此項(xiàng)技術(shù)。高效的設(shè)備取決于合理的設(shè)計，而合理的設(shè)計則取決于設(shè)計者對設(shè)備性能影響因素的理解。由于板彈簧是彈性懸架裝置，其形式相當(dāng)于懸臂梁形式。并且板簧在做強(qiáng)迫振動。所選板簧的材料為表7-1板簧材料的參數(shù)材料127413728357.2 板簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計 經(jīng)過振動框架振動弧的誤差分析，對板簧進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。其參數(shù)如下： 長為：2055mm 寬為：85mm 厚度：20mm運(yùn)用ansys軟件進(jìn)行板簧的應(yīng)力分析 基本步驟： 建立三維模型 網(wǎng)格劃分邊界約束結(jié)果求解

48、對結(jié)果做出判斷。運(yùn)用solidworks建立板簧的三維模型，如圖7-1所示： 圖7-1 板簧的三維模型7.3 連桿的網(wǎng)格劃分 對三維建模的板簧進(jìn)行有限元單元格劃分。結(jié)果如圖7-2 圖7-2 板簧的有限元網(wǎng)格劃分7.4 邊界約束和結(jié)果分析 當(dāng)板簧在振動框架振動距離為零時，板簧振動端的位移也為零?；蛘哒f此時板簧不受任何力，當(dāng)板簧到達(dá)最大振動距離時，板簧受到的力達(dá)到最大。此時，其振動距離為2.5mm。在ansys分析中加入其位移邊界約束2.5mm。進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果。板簧的應(yīng)變圖，見圖7-4從以上分析可以得出，材料的應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力。所以結(jié)果是符合要求的。板簧的設(shè)計是合理的。板簧的分析節(jié)點(diǎn)

49、受力情況見附錄1。圖7-3 板簧加載圖.圖7-4 板簧受力圖第八章 結(jié)晶器連桿的分析結(jié)晶器的連桿起支撐結(jié)晶器振動臺的作用，把偏心軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成振動臺的直線運(yùn)動。連桿在工作中，除承受振動臺的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應(yīng)力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能；又要求具有足夠的鋼性和韌性。傳統(tǒng)連桿加工工藝中其材料一般采用45鋼、40r或40mnb等調(diào)質(zhì)鋼。合金鋼雖具有很高強(qiáng)度，但對應(yīng)力集中很敏感。所以，在連桿外形、過度圓

50、角等方面需嚴(yán)格要求，還應(yīng)注意表面加工質(zhì)量以提高疲勞強(qiáng)度，否則高強(qiáng)度合金鋼的應(yīng)用并不能達(dá)到預(yù)期果。表1 連桿材料的物理屬性屬性值（單位）彈性模量e206gpa泊松比0.3屈服力295mpa質(zhì)量密度8.1 連桿的有限元分析 基本步驟：建立連桿的三維模型有限元網(wǎng)格劃分施加約束結(jié)果分析 對結(jié)果進(jìn)行討論。運(yùn)用solidworks建立連桿的三維模型，如圖81圖8-1 連桿的三維模型將用solidworks建立的模型導(dǎo)入ansys中，進(jìn)行應(yīng)力分析。8.2 對連桿進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分通過對結(jié)晶器上振動機(jī)構(gòu)為四偏心連桿機(jī)構(gòu)上的連桿進(jìn)行分析后，在連桿工作過程中連桿的桿身與大小頭結(jié)合處壓應(yīng)力最大。此時連桿強(qiáng)度儲備也達(dá)到最低極限。為了減少連桿頭的變形，應(yīng)對連桿頭進(jìn)行改進(jìn)。圖8-2 連桿的有限元網(wǎng)格劃分圖8-3 連桿的受力情況第九章 結(jié)晶器潤滑及按