连铸结晶器振动机构运动误差分析

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1、连铸结晶器振动机构运动误差分析（内蒙古科技大学孟凡超）摘　要：介绍了连铸结晶器振动机构运动误差产生的原因、影响因素，振动机构运动误差分析方法以及机构设计、调整中应注意的问题。关键词：连铸；结晶器；振动机构；轨迹偏差；瞬心偏差ANALYSISOFMOVEMENTERROROFMOLDOSCILLATINGMECHANISMFORCONTINUOUSCASTINGAbstract：Thecausesofmovementerrorformedbymoldoscillatingmechanismforcontinuouscastinganderrori

2、nfluencingfactorsweredescribed.Theanalyticalmethodofmovementerroroftheoscillatingmechanismandthedesignandadjustmentofthemechanismwereintroduced.KeyWords:Continuouscasting;mold;oscillatingmechanism;locusdeviation；instantanouscenterdeviation　　振动机构运动误差包括轨迹偏差和瞬心偏差，振动机构运动时，振动台及结晶

3、器上各点实际上是作仿弧运动，其实际轨迹与理论轨迹有偏差。振动机构运动时，振动台及结晶器上各点的运动速度是变化的，其速度瞬心的位置也是变化的，与理论的运动中心不重合，这就是瞬心偏差。结晶器各点，特别是结晶器中心点的运动误差会影响铸坯质量，过大的偏差还会导致拉漏事故发生。因此，控制各点特别是结晶器中心点运动误差是非常重要的，而且运动误差分析还是机构进行优化设计时选取目标函数的依据。1　结晶器各点的轨迹偏差分析1.110　结晶器中心点的轨迹偏差分析　　从原理上讲，结晶器振动时，其中心点E作圆弧运动，当铸机圆弧半径为R(图1)，结晶器外弧切线到结晶器中

4、心点E的距离为L时，E点的理论回转半径为(R-L)，是一常量。速度瞬心是圆弧中心O。实际运动时，其运动轨迹是一仿弧运动的近似曲线，其回转半径为。偏心轴旋转时，一个周期内，不同时刻，回转半径是不同的。轨迹偏差就是实际回转半径与理论回转半径(R-L)之差，即：＝-()　　(1)而　　(2)　　(3)　　　(4)式中—结晶器中心点的坐标；—结晶器中心点的坐标；　H—水平中心线到偏心轴回转中心线的距离。图1　E点轨迹偏差分析　　将以上关系式代入(1)式并整理后可以得到计算结晶器中心点轨迹偏差的关系式为：10　　(5)1.2　连杆与振动台铰接点的轨迹偏差

5、　　振动机构机构简图见图2。　图2　振动机构机构简图　用同样的方法可得到外弧连杆及内弧连杆与振动台铰接点B、F的轨迹偏差及分别为：　　(6)　　(7)式中　—B点的理论回转半径；—F点的理论回转半径；　　(，)及()—分别为B点、F点的坐标值。　　运用振动机构运动学原理求出一个周期内偏心轴不同转角时上述三点的坐标值之后，运用(5)～(7)式求出结晶器中心点E，连杆与振动台铰接点B、F的轨迹偏差。　　结晶器和振动台上任意一点的轨迹偏差都可以用以上方法导出。101.3　纵向导向板弹簧对运动轨迹偏差的影响　　纵向导向板弹簧与振动台的联结点C(参见图2

6、)，C点也作仿弧运动，C点的轨迹偏差为：　(8)式中　—导向板弹簧的长度；　　　—振动台摆动角度；　　—为导向板弹簧摆角；　　—C点振动的理论半径。　　C点的轨迹偏差与结晶器中心点的轨迹偏差可由它们之间的几何关系导出，即：　　(9)　　将(8)式进行变换，并分别对及φ求偏导数得：　　(10)　　(11)　　由振动机构的几何结构可知，恒小于0,对于为单减函数，即随着导向板弹簧长度的增加，C点的轨迹偏差将减小，由(9)式可知E点仿弧运动精度提高。　　同理，因为恒大于0,对于φ为单增函数，也就是说，当振动行程增大时，摆动角φ增大，轨迹偏差增大，E点的

7、仿弧运动精度降低。　　根据以上分析可以得出设计纵向导向板弹簧的原则是：　　(1)为提高振动机构运动精度，减少仿弧运动的轨迹偏差(或)，应尽量增加纵向导向板弹簧的长度10。　　(2)确定了振动机构结晶器中心点E的轨迹偏差后，运用(9)式求出C点的轨迹偏差，依此值确定板弹簧的长度。　　(3)当要求的轨迹偏差一定时，振动机构取不同的振幅值，求得弹簧长度,也不相同，设计时，取最大振幅进行计算，实际使用的板弹簧长度必须大于计算得到的值。2　振动机构运动时的瞬心偏差分析　　振动机构作仿弧运动时，一个周期内各点速度是变化的，其速度瞬心是变化的，并不都与连铸机

8、圆弧中心重合，具有一定的误差，这就是速度瞬心偏差。　　偏心轴处于任一转角时的速度瞬心偏差如图2所示。　　设外弧连杆与振动台铰接点B的速度为，振动台的转