電動(dòng)式板坯結(jié)晶器非正弦驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別是涉及一種板坯結(jié)晶器的非正弦驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)鑄鋼具有節(jié)約能源、大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量的顯著優(yōu)勢(shì)，已成為目 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，連鑄機(jī)的結(jié)晶器必須按一定規(guī)律 進(jìn)行振動(dòng)，以保證鑄坯與結(jié)晶器的潤(rùn)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(dǎo)致的漏鋼事故。隨著人們對(duì)鑄坯與結(jié)晶器間各種復(fù)雜物理機(jī)理認(rèn)識(shí)的深入，結(jié)晶器的振 動(dòng)速度波形從最初的矩形波、梯形波發(fā)展到正弦波和非正弦波，其中非正弦波形被公認(rèn)為 是目前實(shí)現(xiàn)高效連鑄的最優(yōu)波形，因此開發(fā)運(yùn)行可靠，波形穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單的先進(jìn)非正弦驅(qū) 動(dòng)裝備一直是國內(nèi)外工程界研宄的熱點(diǎn)問題。
[0003] 當(dāng)前的非正弦驅(qū)動(dòng)裝備根據(jù)傳動(dòng)原理可分為液壓式和電動(dòng)式兩大類。液壓式驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)由液壓缸，伺服閥和液壓站組成，液壓缸直接與結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)相連。通過伺服控制，液 壓缸按給定規(guī)律伸縮運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)。對(duì)于如方坯，圓坯等小結(jié)晶器 振動(dòng)臺(tái)，采用單缸驅(qū)動(dòng)；對(duì)于大板坯結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)，采用雙缸驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)液壓缸分布在振動(dòng) 臺(tái)兩側(cè)，通過復(fù)雜伺服控制實(shí)現(xiàn)兩缸同步非正弦振動(dòng)。液壓式非正弦驅(qū)動(dòng)裝置雖然可以方 便的產(chǎn)生各種振動(dòng)規(guī)律，實(shí)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(dòng) 化控制。但其建造、運(yùn)行及維護(hù)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(huì) 導(dǎo)致液壓缸出現(xiàn)偷?，F(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起漏鋼事故，而且對(duì)于板坯結(jié)晶器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來說，雙 缸的同步控制復(fù)雜且效果較差。
[0004] 相比較而言，電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有成本較低、設(shè)備維護(hù)方便、無污染等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有 技術(shù)中，電動(dòng)式非正弦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有以下幾種：如田志恒等人在2004年《鋼鐵》，39(增 刊）：623-629文中，采用伺服電動(dòng)缸直接驅(qū)動(dòng)結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)非正弦振動(dòng)，伺服電動(dòng)缸由伺 服電機(jī)和滾柱絲杠組成，可實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器振幅，頻率和波形的在線調(diào)整。但伺服電機(jī)頻繁正反 轉(zhuǎn)動(dòng)影響控制精度，其核心傳動(dòng)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(jī)構(gòu)相媲美，對(duì)于大板坯連鑄機(jī)，往往采用四個(gè)電動(dòng)缸分布在振動(dòng)臺(tái)四個(gè)角上同時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié) 晶器振動(dòng)，但其同步精度不易保證。
[0005] 再有，公開號(hào)為CN 1654142 A的中國專利，公開了由伺服電機(jī)、減速器和偏心軸連 桿機(jī)構(gòu)組成的結(jié)晶器非正弦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，連桿機(jī)構(gòu)與結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)鉸接，此時(shí)伺服電機(jī)單向 變速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過減速器將變角速度傳給偏心軸連桿機(jī)構(gòu)，從而驅(qū)動(dòng)結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)非正弦振 動(dòng)，其波形和頻率在線可調(diào)，振幅則需停機(jī)調(diào)整，但是該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于小方坯結(jié)晶器等單側(cè) 驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合。
[0006] 再如公開號(hào)為CN 101920320 A的中國專利公開了直驅(qū)電機(jī)與偏心軸連桿機(jī)構(gòu)組 成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上與公開號(hào)CN 1654142 A的專利相比省去了減速器，最大限度地簡(jiǎn) 化了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但驅(qū)動(dòng)功率有限，振幅同樣無法在線調(diào)整，該系統(tǒng)用于結(jié)晶器單側(cè)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng) 合。
[0007] 綜上所述，電動(dòng)式非正弦驅(qū)動(dòng)裝置具有成本低，維護(hù)方便，無環(huán)境污染等突出優(yōu) 點(diǎn)，因此在結(jié)晶器單側(cè)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于目前的電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)裝置自身 功率，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制等因素的限制，在結(jié)晶器雙側(cè)非正弦驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，尤其是大板坯結(jié)晶器 上，電動(dòng)式并沒有得到實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)幾乎全部采用了液壓式驅(qū)動(dòng)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的在于提供一種不需伺服控制、可使板坯結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)雙側(cè)同步且精確的 非正弦振動(dòng)的電動(dòng)式板坯結(jié)晶器非正弦驅(qū)動(dòng)裝置。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明主要包括變頻電機(jī)、減速齒輪箱、 兩個(gè)變速齒輪箱、軸承座、偏心軸和連桿，減速齒輪箱和兩個(gè)完全相同的變速齒輪箱連接組 成齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述減速齒輪箱由一對(duì)蝸桿蝸輪和輸出軸A組成，蝸桿與變頻電機(jī)通過 聯(lián)軸器連接，蝸輪上的輸出軸A從減速齒輪箱兩側(cè)伸出，蝸桿與輸出軸A垂直；所述變速齒 輪箱由輸入軸B、輸出軸B和一對(duì)回轉(zhuǎn)軸垂直的相互嚙合封閉空間非圓齒輪副組成；輸入軸 B和輸出軸B與非圓齒輪副連接，每個(gè)變速齒輪箱中的輸入軸B另一端與減速齒輪箱的輸出 軸A通過聯(lián)軸器連接，每個(gè)變速齒輪箱中的輸出軸B均通過聯(lián)軸器與各自的偏心軸連接，偏 心軸上安裝一對(duì)軸承座，在偏心軸上鉸接一根連桿，在連桿頂端設(shè)有安裝孔；兩個(gè)變速齒輪 箱和兩根偏心軸以變頻電機(jī)的軸線為中心對(duì)稱設(shè)置，且兩根偏心軸平行對(duì)稱。
[0010] 所述減速齒輪箱為一級(jí)蝸輪蝸桿減速箱或者一級(jí)圓錐齒輪減速箱或者二級(jí)蝸桿 齒輪減速箱或者二級(jí)圓錐齒輪減速箱。
[0011] 所述變速齒輪箱中的一對(duì)回轉(zhuǎn)軸垂直的封閉空間非圓齒輪副可由橢圓錐齒輪 副組成，或由變性橢圓錐齒輪副組成，或由平面非圓齒輪和共軛面齒輪組成，且傳動(dòng)比在 0. 5?2. 5之間。
[0012] 所述變速齒輪箱中的一對(duì)封閉空間非圓齒輪副的從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一周，其角速度變化 周期為1。
[0013] 所述變速齒輪箱中的空間非圓齒輪副的從動(dòng)輪角速度最大時(shí)，偏心軸的回轉(zhuǎn)中心 與幾何中心的連線與水平面平行。
[0014] 所述連桿安裝在偏心軸上兩個(gè)軸承座的中間位置，且兩根偏心軸上的連桿位置相 同。
[0015] 為了使結(jié)晶器上升或下降過程中的速度關(guān)于中點(diǎn)位置對(duì)稱，選取變速齒輪箱中的 空間非圓齒輪的傳動(dòng)比為對(duì)稱函數(shù)。
[0016] 工作過程大致如下：
[0017] 當(dāng)變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出勻速角速度，動(dòng)力通過減速齒輪箱和變速齒輪箱后，偏心 軸獲得的角速度是隨其轉(zhuǎn)角變化的，變速齒輪箱輸出角速度最大時(shí)，偏心軸偏心距所在直 線與水平面平行，則在給偏心軸變化角速度輸入的前提下，偏心軸連桿機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)板坯結(jié) 晶器實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)。調(diào)整變頻電機(jī)的頻率，控制其輸出角速度，可在線調(diào)整結(jié)晶器振動(dòng)頻 率。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 1、非正弦驅(qū)動(dòng)規(guī)律由空間非圓齒輪與偏心軸連桿共同實(shí)現(xiàn)，不需復(fù)雜的伺服控 制，相對(duì)伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)和電液伺服驅(qū)動(dòng)，其設(shè)計(jì)難度、制造和維護(hù)成本大大降低，運(yùn)行中 不會(huì)產(chǎn)生液壓油導(dǎo)致的環(huán)境污染。
[0020] 2、不受外界電磁干擾的影響，可長(zhǎng)期保證穩(wěn)定可靠的非正弦波形，同步性精度高， 極大地降低了設(shè)備電控部分的難度與成本。
【附圖說明】
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