專利名稱：結(jié)晶器振動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置，特別是非正弦振動裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器按指定的頻率、波形和振幅振動，特別是上振速度慢而下振速度快的非正弦振動，可改善結(jié)晶器保護(hù)渣的潤滑作用，大幅度減小坯殼和結(jié)晶器之間的磨擦力，減少拉裂并使拉裂的坯殼得到愈合，使鑄坯表面質(zhì)量及拉坯速度明顯提高。按上述要求設(shè)計(jì)的結(jié)晶器振動裝置的致動器可分為兩類一類為液壓伺服系統(tǒng)(EP0468607A11)，由大功率電液伺服閥、伺服油缸、液壓泵站等組成，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，成本高且不易維護(hù)。第二類為曲柄連桿式機(jī)械傳動的裝置(ZL99216172.X、ZL01205318.X)，這類裝置用臥式電機(jī)作致動器，成本低，但不能在線調(diào)整振幅和波形，難于適應(yīng)高效連鑄的要求。另外，這兩類裝置的驅(qū)振動力設(shè)備的功率都比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既可降低所需驅(qū)振動力設(shè)備功率，又可在線調(diào)整結(jié)晶器振動的頻率、波形和振幅，而致動器為電動缸的結(jié)晶器振動裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)振動質(zhì)量和電動缸的轉(zhuǎn)動慣量確定承重彈簧套件的剛度，使振動系統(tǒng)的自然頻率接近要求的振動頻率，實(shí)現(xiàn)振動系統(tǒng)動能和勢能接近平衡的轉(zhuǎn)換，從而可以用電動缸作致動器并降低電動缸的功率。
彈簧套件下設(shè)液壓缸，用于改變支撐振動臺架的彈簧套件的數(shù)量，以此改變振動系統(tǒng)的自然頻率使與結(jié)晶器的振動頻率接近。
用隔板將彈簧套件分成若干段，用氣動卡板將相應(yīng)的隔板固定，以用于改變支撐振動臺架的彈簧套件的長度，以此改變振動系統(tǒng)的自然頻率，使與結(jié)晶器的振動頻率接近。
控制系統(tǒng)產(chǎn)生頻率、偏斜率和振幅在線可調(diào)的波形控制電動缸驅(qū)動結(jié)晶器振動，并控制液壓缸或氣動卡板改變彈簧套件的數(shù)量或長度。
由于電機(jī)和滾珠絲杠副所構(gòu)成的電動缸通過編程很容易實(shí)現(xiàn)指定速度曲線的軸向運(yùn)動，在扭矩和功率允許的條件下，由豎直安裝的電動缸驅(qū)動振動臺實(shí)現(xiàn)振幅、頻率和波形在線可調(diào)的結(jié)晶器正弦或非正弦振動無疑是最簡捷的方法。只是電動缸螺母的上下往復(fù)運(yùn)動是由電機(jī)轉(zhuǎn)子和絲杠的正向和反向轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)的。在轉(zhuǎn)動方向以每分鐘達(dá)數(shù)百次的高速切換過程中，需要較大的扭矩和功率來實(shí)現(xiàn)有較大質(zhì)量的結(jié)晶器和振動臺的上下加速運(yùn)動以及有較大轉(zhuǎn)動慣量的電機(jī)轉(zhuǎn)子和滾珠絲杠副的絲杠的正反向加速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而且后者需要的功率通常大于前者。這么大的扭矩和功率完全靠電動缸來提供是不現(xiàn)實(shí)的。以往在振動臺下面設(shè)有彈簧套件，而確定彈簧套件剛度的方法是使其與振動質(zhì)量構(gòu)成的系統(tǒng)的自然頻率與結(jié)晶器的振動頻率相匹配。本發(fā)明對電動缸的轉(zhuǎn)動慣量、結(jié)晶器的振動部分的質(zhì)量和彈簧套件的剛度進(jìn)行綜合考慮，求出系統(tǒng)的自然頻率fnfn=12πkm+4π2Id2]]>式中m是結(jié)晶器振動部分的質(zhì)量，I是電動缸的轉(zhuǎn)動慣量，d是電動缸絲杠的導(dǎo)程，k是彈簧套件的剛度。當(dāng)結(jié)晶器的振動頻率接近fn時(shí)，結(jié)晶器振動部分的重力勢能和彈簧套件的彈性勢能與電動缸的轉(zhuǎn)動動能和結(jié)晶器的振動動能之間接近平衡轉(zhuǎn)換而達(dá)到最佳補(bǔ)償，從而降低所需電動缸的輸出扭矩和功率，實(shí)現(xiàn)用電動缸作致動器驅(qū)動結(jié)晶器按指定的頻率、波形和振幅進(jìn)行振動并降低所需電動缸的功率的目的。通常結(jié)晶器的振動頻率隨拉坯速度而改變，當(dāng)彈簧套件的剛度按指定拉坯速度調(diào)整好后，在拉坯速度從零上升到指定拉速的開澆過程中，所需致動器的輸出功率可能較大，但這個(gè)過程的持續(xù)時(shí)間較短，而一般電動缸短時(shí)間最大輸出功率均比額定輸出功率較高，能適應(yīng)這一工況的要求。
在長度和剛度相同的諸彈簧套件相對結(jié)晶器和振動臺的重心對稱分布的條件下，彈簧套件的剛度與彈簧套件的個(gè)數(shù)成正比。當(dāng)結(jié)晶器的振動頻率因工況不同(如鋼坯斷面及鋼種變化)而有較大范圍的變化時(shí)，可改變彈簧套件的數(shù)量，使彈簧套件的剛度與需要的振動頻率匹配。支撐振動臺架的彈簧套件數(shù)量的增減可通過提升幾個(gè)彈簧套件的高度而降低其它幾個(gè)彈簧套件的高度來實(shí)現(xiàn)。在彈簧套件下面設(shè)置液壓缸，通過控制系統(tǒng)可快速調(diào)整彈簧套件的剛度。
彈簧套件的剛度與彈簧套件的長度成反比，將每個(gè)彈簧套件分成若干段，例如可等分成n段(即每個(gè)彈簧套件由n個(gè)相同的彈簧疊加而成)，每段之間有隔板，在結(jié)晶器和振動臺將整套彈簧套件壓縮使系統(tǒng)處于平衡并使結(jié)晶器的高度達(dá)到振動的零位時(shí)，用氣動卡板將第m段(從上邊數(shù))底下的隔板固定，則彈簧套件的剛度將加大為原來剛度的n/m倍。


本發(fā)明如圖1～圖4所示。
圖1是彈簧套件數(shù)量可調(diào)的結(jié)晶器振動裝置系統(tǒng)圖；圖2是圖1所示振動裝置的俯視圖；圖3是圖1所示振動裝置的左視圖；圖4是彈簧套件長度可調(diào)的結(jié)晶器振動裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例如圖1～圖3所示。結(jié)晶器(101)坐在振動臺架(102)上。4個(gè)電動缸(104)相對結(jié)晶器重心對稱分布。振動臺架(102)由8個(gè)長度和剛度相同的彈簧套件(103)支撐，這8個(gè)彈簧套件(103)相對結(jié)晶器(101)和振動臺架(102)的重心對稱且均勻分布。在結(jié)晶器(101)和振動臺架(102)的重力作用下這8個(gè)彈簧套件被壓縮的長度均為δ而達(dá)到重力與彈力的平衡。彈簧套件(103)下面設(shè)有安裝在底座(107)上的液壓缸(106)，用于改變彈簧套件的高度，減少或增加彈簧套件的個(gè)數(shù)。減少支撐振動臺架(102)的彈簧套件(103)的數(shù)量就會相應(yīng)的降低彈簧套件(103)的剛度。例如，減少相對結(jié)晶器(101)和振動臺(102)的重心對稱分布的一對彈簧套件(103)，可使剩余的彈簧套件的剛度降低到原剛度的3/4，相應(yīng)的彈簧套件壓縮量上升到4/3δ。為此，可通過控制系統(tǒng)(105)控制液壓缸(106)將這一對彈簧套件(103)下降δ+s(s為結(jié)晶器的振程)而將其它3對彈簧套件提高1/3δ。用類似的辦法，可以減少相對結(jié)晶器(101)和振動臺架(102)的重心對稱分布的2對或3對彈簧套件(103)而使剩余的彈簧套件(103)的剛度降低為原始剛度的1/2或1/4?？刂葡到y(tǒng)(105)產(chǎn)生頻率、偏斜率和振幅在線可調(diào)的波形控制電動缸(104)驅(qū)動結(jié)晶器(101)振動，并控制液壓缸(106)改變彈簧套件(103)的數(shù)量。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例如圖4所示。結(jié)晶器(201)坐在振動臺架(202)上。4個(gè)電動缸(204)相對結(jié)晶器的重心對稱分布。振動臺架(202)由4個(gè)相同的彈簧套件(203)支撐，彈簧套件(203)承托在底座(208)上，每個(gè)彈簧套件(203)由上下兩個(gè)彈簧(203a)和(203b)疊加而成，彈簧(203a)的有效長度是彈簧(203b)的有效長度的1/3，其間有隔板(206)。在結(jié)晶器(201)和振動臺架(202)將彈簧套件(203)壓縮δ長度而處于平衡狀態(tài)的條件下，啟動氣動卡板(207)將隔板(206)固定，彈簧套件(203)中只有(203a)起作用，其剛度即提高4倍。類似地，可將每個(gè)彈簧套件(203)分成若干段，每段之間設(shè)隔板(206)并在對應(yīng)每塊隔板(206)的壓縮平衡位設(shè)氣動卡板(207)，即可對彈簧套件(203)的剛度進(jìn)行更大范圍的調(diào)節(jié)。控制系統(tǒng)(205)產(chǎn)生頻率、偏斜率和振幅在線可調(diào)的波形控制電動缸(204)驅(qū)動結(jié)晶器(201)振動，并控制氣動卡板(207)改變彈簧套件(203)的長度。
權(quán)利要求
1.一種連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置，它由承托結(jié)晶器的振動臺架、致動器、支撐振動臺架的彈簧套件、承托致動器和彈簧套件的底座和控制系統(tǒng)組成，其特征在于致動器為電動缸。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于彈簧套件底部設(shè)液壓缸，用于改變支撐振動臺架的彈簧套件的數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于彈簧套件旁設(shè)氣動卡板，用于改變支撐振動臺架的彈簧套件的長度。
4.如權(quán)利要求1-3所述的裝置，其特征在于控制系統(tǒng)產(chǎn)生頻率、偏斜率和振幅在線可調(diào)的波形來控制電動缸驅(qū)動結(jié)晶器作正弦或非正弦振動，并控制相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)改變彈簧套件的數(shù)量或長度。
全文摘要
一種連鑄機(jī)結(jié)晶器振動裝置，它由承托結(jié)晶器的振動臺架、彈簧套件、底座、致動器和控制系統(tǒng)組成。致動器為電動缸。通過改變彈簧套件的數(shù)量或長度來改變彈簧套件的剛度，以實(shí)現(xiàn)包括電動缸的振動系統(tǒng)的自然頻率接近要求的振動頻率而使電動缸的輸出功率降低?？刂葡到y(tǒng)提供頻率、偏斜率和振幅在線可調(diào)的波形來控制結(jié)晶器作正弦或非正弦振動，并根據(jù)振動頻段控制相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)節(jié)彈簧套件的剛度。
文檔編號B22D11/16GK1686637SQ200510060049
公開日2005年10月26日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者田志恒, 姜虹 申請人:姜虹