连铸结晶器非正弦振动机构动力学分析

作     者：马飞 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李宪奎

授予年度：2010年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：连铸 伺服电机 非正弦振动 多刚体模型 谐振技术 自由振动 

摘      要：结晶器振动技术是连铸技术的核心之一。其振动方式从矩形波、梯形波、正弦波到非正弦波不断发展成熟。根据不同的设计要求,结晶器振动装置也在不断改进和完善。常用的振动机构有四连杆机构、四偏心机构和电液振动机构等。对于机械式驱动的非正弦振动装置,目前还存在着一些尚未解决的问题。例如无法实现波形偏斜率可调性、无法应用于流间距较小铸机的改造等。生产实践表明,当采用非正弦振动后,尤其是机械非正弦,设备的冲击要远比正弦严重,而结晶器谐振技术就能够很好的减轻这个问题。 本文在分析德马克非正弦波形的基础上介绍了一种结构简单,波形偏斜率能在线自动调节,投资低廉的伺服电机非正弦振动系统,给出了非正弦波产生的基理,并介绍了德马克波形的实现方法。 文章将结晶器振动机构假设成刚体,采用复数矢量法分析了结晶器振动系统的运动学特性。根据某钢厂四连杆机构振动机构原理图采用Adams 建立了振动机构的仿真模型,进行了运动学仿真及误差分析;进一步进行了动力学仿真,详细讨论了结晶器谐振技术,分析了缓冲弹簧力、弹簧安装位置、结晶器振幅和波形偏斜率对各铰支力及驱动力矩的影响。建立了伺服电机驱动的结晶器非正弦振动系统动力学模型,推导了其运动微分方程,求解了其固有频率及振型,发现该系统的固有特性优于椭圆齿轮非正弦装置,更有利于结晶器非正弦振动的最佳振动模式的实现。