連鑄結(jié)晶器單側(cè)非正弦驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)晶器的非正弦振動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)鑄鋼是目前鋼鐵生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，在鋼水澆注到結(jié)晶器的過程中，結(jié)晶器必 須按一定規(guī)律進行振動，以保證鑄坯與結(jié)晶器的潤滑條件，從而防止結(jié)晶器與新生坯殼之 間發(fā)生粘結(jié)而導致的漏鋼事故。隨著人們對鑄坯與結(jié)晶器間各種復雜物理機理認識的深 入，非正弦振動被公認為是目前實現(xiàn)高效連鑄的最優(yōu)波形，因此開發(fā)運行可靠，波形穩(wěn)定， 維護簡單的先進非正弦驅(qū)動裝備一直是國內(nèi)外工程界研究的熱點問題。
[0003] 對于澆注橫截面尺寸較小的方坯，圓坯和矩形坯等結(jié)晶器，由于其質(zhì)量較輕，振動 裝置一般由一個波形發(fā)生器和結(jié)晶器振動臺組成，波形發(fā)生器布置在振動臺一側(cè)，故稱其 為單側(cè)驅(qū)動裝置。當前的單側(cè)非正弦驅(qū)動裝置根據(jù)波形發(fā)生器的動力源不同，可分為液壓 式和電動式兩大類。
[0004] 申請?zhí)枮镃N201420042628.3的中國專利，公開了一種液壓式單側(cè)非正弦驅(qū)動裝 置，由一個伺服液壓缸直接驅(qū)動全板簧導向的振動臺，通過伺服控制，液壓缸按給定規(guī)律伸 縮運動，從而驅(qū)動結(jié)晶器按設(shè)定的弧形軌跡做非正弦振動。液壓式非正弦驅(qū)動裝置雖然可 以方便的產(chǎn)生各種振動規(guī)律，實現(xiàn)振幅、頻率和波形的在線調(diào)整與監(jiān)控，有利于連鑄生產(chǎn)的 自動化控制。但其建造、運行及維護成本高昂，另外，工作中由于液壓油中的雜質(zhì)堵塞伺服 閥會導致液壓缸出現(xiàn)偷?，F(xiàn)象，嚴重時會引起漏鋼事故。
[0005] 相比較而言，電動式驅(qū)動系統(tǒng)具有成本較低、設(shè)備維護方便、無污染等優(yōu)點?，F(xiàn)有 技術(shù)中，電動式單側(cè)非正弦驅(qū)動系統(tǒng)主要有以下幾種：如衡陽鐳目公司開發(fā)的方坯電動缸 非正弦驅(qū)動系統(tǒng)，采用一個伺服電動缸直接驅(qū)動結(jié)晶器振動臺非正弦振動，伺服電動缸由 伺服電機和滾柱絲杠組成，可實現(xiàn)結(jié)晶器振幅，頻率和波形的在線調(diào)整。但伺服電機頻繁正 反轉(zhuǎn)動影響控制精度，其核心傳動構(gòu)件滾柱絲杠的承載和抗沖擊能力也難以與液壓缸或曲 柄機構(gòu)相媲美。
[0006] 再有，申請?zhí)枮镃N201210291325.0的中國專利，公開了一種有伺服直驅(qū)電機和偏 心軸組成的驅(qū)動裝置，可通過連桿帶動結(jié)晶器振動，其中伺服直驅(qū)電機正反擺動，擺角在土 90°之內(nèi)變化，通過調(diào)整擺角的大小可以控制振幅。但該裝置中伺服電機正反頻繁旋轉(zhuǎn)，系 統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量比較大，所以其控制精度，響應速度較差。
[0007] 再如，方一鳴等人在2014年《儀器儀表學報》，35卷11期，2615-2623文中，公開了一 種含有單向旋轉(zhuǎn)伺服電機的波形發(fā)生器和四連桿導向振動臺組成的非正弦驅(qū)動裝置，其中 伺服電機、減速器和偏心軸連桿機構(gòu)組成波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器布置在四連桿導向振 動臺的一側(cè)，與振動臺鉸接。當伺服電機以變化的速度旋轉(zhuǎn)時，結(jié)晶器振動臺可實現(xiàn)非正弦 振動規(guī)律。該裝置的波形和頻率由伺服電機控制，均可在線調(diào)整，但缺點是無法在線調(diào)整振 幅，不適應高效連鑄對振動設(shè)備及工藝的發(fā)展要求。
[0008] 再如，劉大偉等人在2013年《中國機械工程》，24卷3期，327-331文中，公開了一種 含有非圓齒輪的波形發(fā)生器和四連桿導向振動臺組成的非正弦驅(qū)動裝置，其中變頻電機， 非圓齒輪和偏心軸連桿組成波形發(fā)生器，單側(cè)驅(qū)動四連桿振動臺。該裝置中，變頻電機勻速 旋轉(zhuǎn)，通過非圓齒輪變速后實現(xiàn)非正弦振動，由于不需復雜的伺服控制，該裝置成本最低， 但除頻率外，振幅和波形均無法在線調(diào)整。
[0009] 綜上所述，對于單側(cè)非正弦驅(qū)動裝置，電動式具有成本低，維護方便，無環(huán)境污染 等突出優(yōu)點，大有取代液壓式單側(cè)驅(qū)動裝置的趨勢。但是，目前的電動式驅(qū)動裝置中，正反 頻繁旋轉(zhuǎn)的伺服電機運行模式較差，單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電機無法在線調(diào)整振幅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的在于提供一種電動式單向旋轉(zhuǎn)且振幅，波形和頻率均可在線調(diào)整的連 鑄結(jié)晶器單側(cè)非正弦驅(qū)動裝置。
[0011] 本發(fā)明主要包括波形發(fā)生器和結(jié)晶器振動臺，而結(jié)晶器振動臺由振動框架和固定 框架組成。其中上面固定有結(jié)晶器的振動框架通過板簧與固定框架相連，板簧的數(shù)量不少 于四根，對稱分布在振動臺的左右兩側(cè)，在振動框架的振動中點處，所有板簧中心線的延長 線均經(jīng)過振動臺仿弧軌跡的圓心;其中波形發(fā)生器由普通常速電機，伺服電機，兩自由度差 動輪系和偏心軸組成，常速電機和伺服電機分別驅(qū)動差動輪系的兩個主動構(gòu)件，差動輪系 的從動構(gòu)件與偏心軸相連;波形發(fā)生器布置在振動臺仿弧軌跡的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，波形發(fā)生器 中的偏心軸通過一根連桿與振動框架相連，連桿一端與偏心軸鉸接，另一端與振動框架鉸 接或通過板簧與振動框架固接。
[0012] 兩自由度差動輪系可選用圓柱或圓錐齒輪組成的2K-H型輪系，其中太陽輪和行星 架為活動構(gòu)件。常速電機和伺服電機驅(qū)動差動輪系的兩個主動構(gòu)件可以是兩個太陽輪，也 可以是行星架和其中任何一個太陽輪。
[0013] 普通常速電機可選用三相異步交流電動機，伺服電機可選用交流永磁同步伺服電 動機。
[0014] 為平衡振動框架和結(jié)晶器的重量，在振動框架和固定框架之間安裝緩沖裝置。
[0015] 驅(qū)動裝置的工作過程大致如下：
[0016] 常速電機以固定的角速度單向旋轉(zhuǎn)，伺服電機以變化的角速度單向旋轉(zhuǎn)，常速電 機和伺服電機經(jīng)差動輪系速度合成后，使得偏心軸以變角速度規(guī)律關(guān)于水平面對稱擺動， 從而通過連桿帶動結(jié)晶器振動臺按照板簧設(shè)定的軌跡以非正弦規(guī)律往復振動。調(diào)整伺服電 機的角速度規(guī)律，可以控制偏心軸擺角大小，擺動頻率和擺動速度，進而達到在線調(diào)整結(jié)晶 器振幅，頻率和波形的目的。其中偏心軸圓心與回轉(zhuǎn)中心的連線所轉(zhuǎn)過的角度為擺角，其最 大擺角不超過180°，在最大擺角處，偏心軸對應的振動框架振幅不小于結(jié)晶器要求的最大 振幅。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] 1、與液壓缸激波的單側(cè)驅(qū)動裝置相比，本發(fā)明不僅可實現(xiàn)液壓式的全部功能，而 且設(shè)備的投資，運行和維護費用大大降低，生產(chǎn)中避免液壓油導致的環(huán)境污染。
[0019] 2、與電動缸激波的單側(cè)驅(qū)動裝置相比，本發(fā)明中所有電機單向旋轉(zhuǎn)，而且均在理 想轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行，整個設(shè)備的耐沖擊，耐磨損性能更加優(yōu)越。
[0020] 3、與單向旋轉(zhuǎn)電機激波的單側(cè)驅(qū)動裝置相比，本發(fā)明可實現(xiàn)所有振動參數(shù)在線調(diào) 整，更加符合高效連鑄對振動工藝的要求。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明主視示意簡圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明中第一組振動參數(shù)對應的伺服電機角速度曲線圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明中偏心軸連桿機構(gòu)側(cè)視示意簡圖。
[0024] 圖4是本發(fā)明中第一組振動參數(shù)對應的結(jié)晶器的速度曲線圖。
[0025] 圖5是本發(fā)明中第一組振動參數(shù)對應的結(jié)晶器的位移曲線圖。
[0026] 圖6是本發(fā)明中第二組振動參數(shù)對應的伺服電機角速度曲線圖。
[0027] 圖7是本發(fā)明中第二組振動參數(shù)對應的結(jié)晶器的速度曲線圖。
[0028] 圖8是本發(fā)明中第二組振動參數(shù)對應的結(jié)晶器的位移曲線圖。
[0029] 附圖標號：1_常速電