CN104439129B - 连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其振动发生装置主要由一个主驱动机、一个主减速机、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接，当调节驱动机运转时实现对振动发生装置振幅的调整或控制，本发明的主要特点是通过对差动调节装置的输出轴一与输出轴二的相对位置设计及在线检测，并用差动原理进行对偏心量从而振幅的在线调节或实时控制，实现不停机无级连续调整振幅、实现自动调节的变振幅及变振速的结晶器振动。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金连铸结晶器振动驱动装置，尤其涉及一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
背景技术
在冶金连续铸钢的生产过程中，结晶器振动发生装置是其核心设备之一，现有的机械式结晶器振动发生装置一般采用偏心轴、偏心轴套方式，振幅相对固定，不可在线调整振幅，并且在长时间运转后，偏心轴套与偏心轴之间的花键联接可能卡死，调整不便，不能满足在连续生产中对振幅的灵活调节要求，这种技术的振动驱动由于其机构的限制，在需要调整振幅的时候必须停机，其偏心量即振幅需要人工手动调整，工作强度大，且不能实现无级调振幅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，能够实现在线无级连续调整振幅的正弦振动或能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动或在自动控制下实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动，可以在工作过程中不停机进行调整。
本发明的目的是以下述技术手段实现的：
基本方案：
一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其主要由一个主驱动机、一个主减速机、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的电机或带制动器的液压马达。
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，一个输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一和与主减速机连接的输入轴一在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的传动比为=1。
所述一个振动发生装置，其主要由一个偏心轴、一个偏心轴套、一个连接盘一、一个空心过渡轴套、一个连接盘二、一个轴承座一、一个轴承座二、一个偏心输出杆组成，偏心轴套安装于偏心轴及偏心输出杆之间，偏心轴套与偏心输出杆用轴承支撑，偏心轴的一端通过轴承由轴承座二支撑，偏心轴的另一端的靠近偏心输出杆处安装有空心过渡轴套，空心过渡轴套与偏心轴之间有轴承支撑，空心过渡轴套通过轴承由轴承座一支撑，偏心轴的另一端通过花键与差动调节装置的输出轴一连接，连接盘一连接空心过渡轴套与差动调节装置的输出轴二，连接盘二连接空心过渡轴套与偏心轴套，通过调整偏心轴与偏心轴套的相对角度位移位置，调节偏心量，从而调节振幅。
所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输入轴一、输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入轴二的输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的正弦振动。
延伸方案之一：
在基本方案的基础上，此方案有下述改变：
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的控制原动机；
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，一个输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一和与主减速机连接的输入轴一在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的传动比为≠0。
所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机驱动，输出轴二的转角是输出轴一的转角的函数，并输出轴一转动一圈时，输出轴二也刚好转动一圈，即输出轴一转动一圈时，输出轴二的转角随输出轴一周期性地变化，从而偏心轴与偏心轴套的相对位置周期性地变化，从而振动发生装置的偏心量周期性地变化，当输出轴一、输出轴二与振动发生装置连接时，使得振动发生装置的偏心量随输出轴一的所处位置而变化，从而在自动控制下实现在线可调振幅的非正弦振动。
所述输出轴二的转角是输出轴一的转角的函数，并输出轴一转动一圈时，输出轴二也刚好转动一圈，即输出轴一转动一圈时，输出轴二的转角随输出轴一周期性地变化，用输入轴二控制的其函数表达式之一为：
γ2=｛- ｝
式中：γ2为输入轴二的转角位置，为弧度值；
为输入轴一的转角位置，为弧度值，变量；
及分别为振幅最大及最小时的值，为弧度值，常数；
及分别为振幅最大及最小时输出轴二相对输出轴一的位移值，为弧度值，常数；
及分别为输入轴二及输入轴一至输出轴二的传动比，常数；
为调节参数，为弧度值，常数。
延伸方案之二：
在基本方案的基础上，此方案有下述改变：
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，输入轴一通过一对椭圆齿轮驱动行星差动机构的输入中心轮轴，一个输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一和行星差动机构的输入中心轮轴在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，一对椭圆齿轮为两个完全相同的椭圆齿轮组成，其两个椭圆齿轮之间的平均传动比为1，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的平均传动比为=1。
所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入轴二的输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
延伸方案之三：
在基本方案的基础上，此方案有下述改变：
所述一个主驱动机，其是一个控制原动机；
所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以预先设定的运行速度运行，其运行速度以输入轴一每转周期性变化，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输入轴一、输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，其调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以预先设定的运行速度运行，其运行速度以输入轴一每转周期性变化，所述输入轴一的转角是的函数，为输入轴一运行一转时的平均角速度，t为运行时间，即输入轴一转动一圈时，输入轴一的转角随时间t周期性地变化，用控制原动机控制的输入轴一的角速度的函数表达式之一为：
=
式中：为角速度在一转内变化幅度大小的参数，0≤＜1，常数；
为输入轴一运行一转时的平均角速度，=，常数；
为调节参数，为弧度值，常数；
及分别为振动发生装置的偏心轴及偏心轴套的偏心量；
为结晶器振动的次数，常数；
为输出轴二相对输出轴一的角度的位移调节值，为弧度值。
延伸方案之四：
在基本方案的基础上，此方案有下述改变：
主减速机与差动调节装置的输入轴一连接的联轴器为偏心联轴器，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
所述偏心联轴器，其主动半联轴器与被动半联轴器的回转轴之间有一个间距S，主动半联轴器的端面上，设有一个转轴，转轴轴线与主动半联轴器的回转轴平行且有间距L，转轴的外伸头部设有一个滑块，被动半联轴器的端面上设有一条凹槽，凹槽的宽度与转轴的外伸头部滑块相匹配，凹槽对称于被动半联轴器的回转轴，主动半联轴器的转轴的外伸头部滑块在被动半联轴器的凹槽内滑动并带动被动半联轴器绕被动半联轴器的回转轴转动。
延伸方案之五：
在基本方案的基础上，此方案有下述改变：
在主减速机与差动调节装置之间增设一个变速传动箱，变速传动箱的输入轴通过联轴器与主减速机连接，变速传动箱的输出轴通过联轴器与差动调节装置连接并驱动振动发生装置，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动；
所述一个变速传动箱，其有一个输入轴及一个输出轴，输出轴的转角为输入轴的转角的周期性函数，输入轴与输出轴的转数比为1，即输入轴转动一圈，输出轴也转动一圈。
一种适于连续铸造板坯的板坯连铸机，其特征在于：板坯连铸机包含有上述的任一项的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
一种适于连续铸造方坯的方坯连铸机，其特征在于：方坯连铸机包含有上述的任一项的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
一种适于连续铸造圆坯的圆坯连铸机，其特征在于：圆坯连铸机包含有上述的任一项的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
一种适于连续铸造空心坯的空心坯连铸机，其特征在于：空心坯连铸机包含有上述的任一项的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
本发明的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其主要特点是通过对差动调节装置的输出轴一与输出轴二的相对位置的设计及在线检测，并用差动原理进行对偏心量从而振幅的在线调节或实时控制，可实现振幅及振速的不对称运行，从而提供连铸结晶器振动工艺所需选择手段，使得在连铸过程中减少振痕，提高连铸坯表面质量。
附图说明
图1为本发明的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置的结构示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3为偏心轴、偏心轴套及偏心输出杆的安装的结构剖视示意图。
图4为本发明中的差动调节装置的结构原理图。
图5为偏心轴与偏心轴套间的相对位移角β与偏心量h间等的计算用图。
图6为正弦振动振幅随β0调节变化的示意图。
图7为振动位移hB与输入轴一转角的曲线图。
图8为振动位移速度h/ B与输入轴一转角的曲线图。
图9为本发明中的差动调节装置带有椭圆齿轮传动时的结构原理图。
图10为椭圆齿轮传动计算用图。
图11为差动调节装置带有椭圆齿轮传动时的振动位移hB与输入轴一转角的曲线图。
图12为差动调节装置带有椭圆齿轮传动时的振动位移速度h/ B与输入轴一转角的曲线图。
图13主驱动机为伺服电机的振动位移hB与的曲线图。
图14主驱动机为伺服电机的振动位移hB的位移速度h/ B与的曲线图。
图15为偏心联轴器的结构示意图。
图16为图15的俯视图。
图17为偏心联轴器的计算用图。
图18为振动位移hB与主减速机输出转角的曲线图。
图19振动位移hB的位移速度h/ B与主减速机输出转角的曲线图。
图20为变速传动箱在本发明的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置中所处位置。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例一：
参见图1，配合参见图2、图3，本发明的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其主要由一个主驱动机6、一个主减速机1、一个差动调节装置3、一个调节驱动机7及一个振动发生装置4组成，主驱动机6驱动主减速机1，主减速机1通过联轴器2连接差动调节装置3并驱动振动发生装置4，调节驱动机7通过联轴器8与差动调节装置3连接，本例中主驱动机7是一个变频电机，主减速机1为标准减速机，调节驱动机7是一个带制动器的变频电机。
参见图1，配合参见图2、图3、图5，本发明中的一个振动发生装置4，其主要由一个偏心轴（4-12）、一个偏心轴套（4-10）、一个连接盘一（4-01）、一个空心过渡轴套（4-02）、一个连接盘二（4-09）、一个轴承座一（4-03）、一个轴承座二（4-06）、一个偏心输出杆（4-04）组成，偏心轴套（4-10）安装于偏心轴（4-12）及偏心输出杆（4-04）之间，偏心轴套（4-10）与偏心输出杆（4-04）用轴承（4-11）支撑，偏心轴（4-12）的一端通过轴承（4-14）由轴承座二（4-06）支撑，偏心轴（4-12）的另一端的靠近偏心输出杆（4-04）处安装有空心过渡轴套（4-02），空心过渡轴套（4-02）与偏心轴（4-12）之间有轴承（4-07）支撑，空心过渡轴套（4-02）通过轴承（4-08）由轴承座一（4-03）支撑，偏心轴（4-12）的另一端通过花键5与差动调节装置3的输出轴一（3-14）连接，连接盘一（4-01）连接空心过渡轴套（4-02）与差动调节装置3的输出轴二（3-02），连接盘二（4-09）连接空心过渡轴套（4-02）与偏心轴套（4-10），通过调整偏心轴（4-12）与偏心轴套（4-10）的相对角度位移β，调节偏心量h，从而调节振幅，通过偏心输出杆（4-04）上的螺纹孔9连接振动架。
参见图1，配合参见图2、图3、图4、图5，本发明中的一个差动调节装置3，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置3设有二个输入轴（3-01、3-03）及二个输出轴（3-02、3-14），一个输入轴一（3-01）通过联轴器2与主减速机1连接，另一个输入轴二（3-03）通过联轴器8与调节驱动机7连接，一个输出轴一（3-14）通过花键8与振动发生装置4的偏心轴（4-12）连接，此输出轴一（3-14）和与主减速机1连接的输入轴一（3-01）在差动调节装置3中为同一个传动轴，另一个输出轴二（3-02）通过振动发生装置4的连接盘一（4-01）、空心过渡轴套（4-02）、连接盘二（4-09）与振动发生装置4的偏心轴套（4-10）连接，当输入轴二（3-03）没有输入即在调节驱动机7处于停止并制动状态下，输入轴一（3-01）与输出轴二（3-02）的传动比为1，即输入轴一（3-01）、输出轴一（3-14）、输出轴二（3-02）为同速度、同方向传动，输出轴一（3-14）与输出轴二（3-02）相对没有角度的位移，即保持了偏心轴（4-12）与偏心轴套（4-10）的相对位置，从而保持了振动发生装置4的偏心量h，保持了振动发生装置4的振幅，当输入轴二（3-03）有输入时，保持输出轴一（3-14）、输出轴二（3-02）为同方向传动，但输出轴一（3-14）的速度大于输出轴二（3-02）的速度或输出轴一（3-14）的速度小于输出轴二（3-02）的速度，使得输出轴一（3-14）与输出轴二（3-02）相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入轴二（3-03）的输入并制动，即调节了振动发生装置4的偏心轴（4-12）与偏心轴套（4-10）的相对位置，从而调节了振动发生装置4的偏心量h，调节了振动发生装置4的振幅，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的正弦振动。
图4是一个差动调节装置的例子之一，是本例的差动调节装置的结构原理图，其中中心轮一（3-06）、中心轮二（3-09）、行星轮一（3-05）、行星轮二（3-08）、行星轮架（3-07）组成了一个行星差动机构，并与锥齿轮（3-04）、行星轮架（3-07）的锥齿轮、中心轮三（3-11）、中心轮四（3-13）、定齿轮一（3-10）、定齿轮二（3-12）共同组成差动调节装置。
见图5，若设定，偏心轴与偏心轴套的各自偏心值为e和f，振动发生装置的偏心量为h，偏心轴套在偏心轴上的相对位移角度为β，偏心轴的转动中心为O1，偏心轴套在偏心轴上的转动中心为O2，偏心轴套的中心点为O3，并设定当偏心轴套与偏心轴的各自偏心值f和e的位置在同一轴线上时即偏心量h到达最小时β=0，轨迹圆10为偏心轴套的圆心迹圆，偏心轴套的中心点O3至转动中心O2水平面的垂直距离为hB，向下为正，向上为负，hB位移即代表了偏心输出杆（4-04）的上下移动，能说明结晶器振动的振幅及振速，以下就以hB的位移量及位移速度h/ B来表达振动曲线形式，以及表达输入轴二对所设振幅值H需要的调节量。
由于β的调整角度与输出轴二的转角相同，并偏心轴与输出轴一为同轴连接，因此，β的调整角度转化成了输出轴二相对于输出轴一的相对角度的调整，因此，检测输出轴二及输出轴一的转角位置，就能计算出其相对位移角度β，从而得出H值。
设输出轴二对所设振幅值需要的调节量为β0，则
输入轴二所需调节转角为：
γ2=β0
其位移及位移速度表达式为：
hB=
h/ B=2πn1
式中β0=arccos()
为输入轴一的转速r/min
为输入轴一的转角
为输入轴二至输出轴二的传动比。
正弦振动振幅随β0调节变化的示意图见图6。
实施例二：
参见图4、图5，配合参见图1、图2、图3，本实施例中的差动调节装置3，除输入轴一（3-01）与输出轴二（3-02）的传动比要求不同以外，其他均相同，实施例一的传动比=1，本实施例中的传动比可以为除了零以外的任何值，本实施例中调节驱动机为伺服电机，本实施例中其他部件同实施例一，本实施例在自动控制下实现在线可调振幅的非正弦振动。
以下符号含义与实施例一中相同，
若设定当偏心轴套与偏心轴的各自偏心值f和e的位置在同一轴线并偏心轴的偏心值e垂直在下、偏心轴套的偏心值f垂直在上时=0及β=0；
用输入轴二伺服电机控制的其转角与输入轴一转角的函数表达式为：
γ2=｛- ｝
式中：γ2为输入轴二的转角位置，为弧度值；
为输入轴一的转角位置，为弧度值，变量；
及分别为振幅最大及最小时的值，为弧度值，常数；
及分别为振幅最大及最小时输出轴二相对输出轴一的位移值，为弧度值，常数；
及分别为输入轴二及输入轴一至输出轴二的传动比，常数；
为调节参数，为弧度值，常数。
其位移及位移速度表达式为：
hB=
h/ B=2πn1
式中β=-
β/=cos
β21=arccos()
β22=arccos()
α1=π–β21-arcsin(sinβ21)
α2=2π–β22-arcsin(sinβ22)
及分别为振幅最小及最大时的偏心量，。
当≤1时d=，当＞1时d=1，，
k=
=H＞4.392
=H≤4.392
若e=f=4.55mm，H＝8.5mm，
＝0.5，＝1，n1=40r/min，则
振动位移hB与输入轴一转角α的曲线见图7；
振动位移hB的位移速度h/ B与输入轴一转角的曲线见图8。
实施例三：
参见图9，配合参见图1、图2、图3、图5、图10，本实施例中的差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴（3-01、3-03）及二个输出轴（3-02、3-14），一个输入轴一（3-01）与主减速机1连接，另一个输入轴二（3-03）与调节驱动机7连接，输入轴一（3-01）通过一对椭圆齿轮（Z11及Z12）驱动行星差动机构的输入中心轮轴，一个输出轴一（3-14）通过花键与振动发生装置4的偏心轴（4-12）连接，此输出轴一（3-14）和行星差动机构的输入中心轮轴在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二（3-02）通过振动发生装置4的连接盘一（4-01）、空心过渡轴套（4-02）、连接盘二（4-09）与振动发生装置4的偏心轴套（4-10）连接，一对椭圆齿轮（Z11及Z12）为两个完全相同的椭圆齿轮组成，其两个椭圆齿轮（Z11及Z12）之间的平均传动比为1，当输入轴二（3-03）没有输入即在调节驱动机7处于停止并制动状态下，输入轴一（3-01）与输出轴二（3-02）的平均传动比为=1；本实施例中其他部件同实施例一，本实施例所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
以下符号含义与实施例一、实施例二中相同，
见图10，在图4的基础上，在输入轴一与输出轴一之间设置一对尺寸相同的椭圆齿轮（Z11、Z12），设Z11的齿轮的转角为ρ（ρ=），Z12的齿轮的转角为，则
γ2=β0
hB=
h/ B=
式中=-
=
β0=arccos()
为椭圆齿轮的偏心率
为椭圆齿轮的安装位置参数，即=0及β=0时，其椭圆齿轮的相对位置。
若e=f=4.55mm，H＝10mm，n1=40r/min，η=0.3，
=π则
振动位移hB与输入轴一转角的曲线见图11；
振动位移hB的位移速度h/ B与输入轴一转角的曲线见图12。
实施例四：
参见图13、图14，配合参见图1、图2、图3、图4、图5，本实施例中，除主驱动机采用伺服电机以外，均与实施例一相同。
以下符号含义与实施例一、实施例二、实施例三中相同，
输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以预先设定的运行速度运行，其运行速度以输入轴一每转周期性变化，所述输入轴一的转角是的函数，为输入轴一运行一转时的平均角速度，t为运行时间，即输入轴一转动一圈时，输入轴一的转角随时间t周期性地变化，用控制原动机控制的输入轴一的角速度的函数表达式之一为：
=
式中：为角速度在一转内变化幅度大小的参数，0≤＜1，常数；
为输入轴一运行一转时的平均角速度，=，常数；
为调节参数，为弧度值，常数；
及分别为振动发生装置的偏心轴及偏心轴套的偏心量；
为结晶器振动的次数，常数；
为输出轴二相对输出轴一的角度的位移调节值，为弧度值。
用输入轴二电机调节的其转角与输入轴一转角的函数表达式为：
γ2=β0
其位移及位移速度为(当=0时，=0)：
hB=
h/ B=
式中=
-
β0=arccos()
。
若e=f=4.55mm，H＝10mm，n0=40，=2，
=0.3则
振动位移hB与的曲线见图13；
振动位移hB的位移速度h/ B与的曲线见图14。
实施例五：
参见图15、图16、图17，配合参见图1、图2、图3、图4、图5，本实施例中，除主减速机1与差动调节装置3输入轴一(3-01)连接的联轴器2为偏心联轴器11以外，均与实施例一相同，本实施例所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
所述偏心联轴器11，其主动半联轴器(11-01)与被动半联轴器(11-02)的回转轴之间有一个间距S，主动半联轴器(11-01)的端面上，设有一个转轴(11-03)，转轴轴线与主动半联轴器(11-01)的回转轴平行且有间距L，转轴(11-03)的外伸头部设有一个滑块(11-04)，转轴(11-03)通过轴承(11-06)安装于主动半联轴器(11-01)，被动半联轴器(11-02)的端面上设有一条凹槽(11-05)，凹槽(11-05)的宽度与转轴(11-03)的外伸头部滑块(11-04)相匹配，凹槽(11-05)对称于被动半联轴器(11-02)的回转轴，主动半联轴器(11-01)的转轴(11-03)的外伸头部滑块(11-04)在被动半联轴器(11-02)的凹槽(11-05)内滑动并带动被动半联轴器(11-02)绕被动半联轴器的回转轴转动。
以下符号含义与实施例一、实施例二、实施例三中相同，
设主动半联轴器与被动半联轴器的回转轴之间的间距S，滚轮轴线与主动半联轴器的回转轴的间距L，主动半联轴器转角为，被动半联轴器转角为，即为偏心轴转角。
则
γ2=β0
hB=
h/ B=
式中=-+π＜0
=- ＞0
=
β0=arccos()
=0＜＜1
n1为主减速机输出的转速；
为偏心联轴器的偏心率；
为偏心联轴器的安装位置参数，即=0及β=0时，其偏心联轴器的相对位置。
若e=f=4.55mm，H＝10mm，n1=40r/min，=0.3，
=π则
振动位移hB与主减速机输出转角的曲线见图18；
振动位移hB的位移速度h/ B与主减速机输出转角的曲线见图19。
实施例六：
参见图20，配合参见图1、图2、图3、图4、图5，本实施例中，除在主减速机1与差动调节装置3之间增设一个变速传动箱12以外，均与实施例一相同，本实施例所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动；
所述一个变速传动箱12，其有一个输入轴（12-01）及一个输出轴（12-02），输出轴（12-02）的转角为输入轴（12-01）的转角的周期性函数，输入轴（12-01）与输出轴（12-02）的转数比为1，即输入轴（12-01）转动一圈，输出轴（12-02）也转动一圈。
Claims (11)
1.一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：其主要由一个主驱动机、一个主减速机、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达或控制原动机；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的电机或带制动器的液压马达；
所述一个振动发生装置，其主要由一个偏心轴、一个偏心轴套、一个连接盘一、一个空心过渡轴套、一个连接盘二、一个轴承座一、一个轴承座二、一个偏心输出杆组成，偏心轴套安装于偏心轴及偏心输出杆之间，偏心轴套与偏心输出杆用轴承支撑，偏心轴的一端通过轴承由轴承座二支撑，偏心轴的另一端的靠近偏心输出杆处安装有空心过渡轴套，空心过渡轴套与偏心轴之间有轴承支撑，空心过渡轴套通过轴承由轴承座一支撑，偏心轴的另一端通过花键与差动调节装置的输出轴一连接，连接盘一连接空心过渡轴套与差动调节装置的输出轴二，连接盘二连接空心过渡轴套与偏心轴套，通过调整偏心轴与偏心轴套的相对角度位移位置，调节偏心量，从而调节振幅；
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，一个输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一和与主减速机连接的输入轴一在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的传动比为=1。
2.根据权利要求1所述的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机是一个电机或液压马达，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输入轴一、输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入轴二的输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的正弦振动。
3.根据权利要求1所述的一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：所述差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机是控制原动机，主驱动机以预先设定的运行速度运行，其运行速度以输入轴一每转周期性变化，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输入轴一、输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入轴二的输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，其调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动；
输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以预先设定的运行速度运行，其运行速度以输入轴一每转周期性变化，所述输入轴一的转角是的函数，为输入轴一运行一转时的平均角速度，t为运行时间，即输入轴一转动一圈时，输入轴一的转角随时间t周期性地变化，用控制原动机控制的输入轴一的角速度的函数表达式之一为：
=
式中：为角速度在一转内变化幅度大小的参数，0≤＜1，常数；
为输入轴一运行一转时的平均角速度，=，常数；
为调节参数，为弧度值，常数；
及分别为振动发生装置的偏心轴及偏心轴套的偏心量；
为结晶器振动的次数，常数；
为输出轴二相对输出轴一的角度的位移调节值，为弧度值。
4.一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：其主要由一个主驱动机、一个主减速机、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的控制原动机；
所述一个振动发生装置与权利要求1中的振动发生装置相同；
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，一个输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一和与主减速机连接的输入轴一在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的传动比为≠0；
差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机驱动，输出轴二的转角是输出轴一的转角的函数，并输出轴一转动一圈时，输出轴二也刚好转动一圈，即输出轴一转动一圈时，输出轴二的转角随输出轴一周期性地变化，从而偏心轴与偏心轴套的相对位置周期性地变化，从而振动发生装置的偏心量周期性地变化，当输出轴一、输出轴二与振动发生装置连接时，使得振动发生装置的偏心量随输出轴一的所处位置而变化，从而在自动控制下实现在线可调振幅的非正弦振动；
输出轴二的转角是输出轴一的转角的函数，并输出轴一转动一圈时，输出轴二也刚好转动一圈，即输出轴一转动一圈时，输出轴二的转角随输出轴一周期性地变化，用输入轴二控制的其函数表达式之一为：
γ2=｛- ｝
式中：γ2为输入轴二的转角位置，为弧度值；
为输入轴一的转角位置，为弧度值，变量；
及分别为振幅最大及最小时的值，为弧度值，常数；
及分别为振幅最大及最小时输出轴二相对输出轴一的位移值，为弧度值，常数；
及分别为输入轴二及输入轴一至输出轴二的传动比，常数；
为调节参数，为弧度值，常数。
5.一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：其主要由一个主驱动机、一个主减速机、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的电机或带制动器的液压马达；
所述一个振动发生装置与权利要求1中的振动发生装置相同；
所述一个差动调节装置，其主要由行星差动机构及轮系组成的一个齿轮传动装置，差动调节装置设有二个输入轴及二个输出轴，一个输入轴一与主减速机连接，另一个输入轴二与调节驱动机连接，输入轴一通过一对椭圆齿轮驱动行星差动机构的输入中心轮轴，输出轴一通过花键与振动发生装置的偏心轴连接，此输出轴一与行星差动机构输入中心轮轴在差动调节装置中为同一个传动轴，另一个输出轴二通过振动发生装置的连接盘一、空心过渡轴套、连接盘二与振动发生装置的偏心轴套连接，一对椭圆齿轮为两个完全相同的椭圆齿轮组成，其两个椭圆齿轮之间的平均传动比为1，当输入轴二没有输入即在调节驱动机处于停止并制动状态下，输入轴一与输出轴二的平均传动比为=1；
差动调节装置的输入轴一由主驱动机通过主减速机驱动，主驱动机以固定速度运行，输入轴二由调节驱动机进行在线调节，差动调节装置的输出轴一、输出轴二为同速度、同方向传动，输出轴一与输出轴二相对没有角度的位移，即保持了偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而保持了振动发生装置的偏心量，保持了振动发生装置的振幅，当输入轴二有输入时，保持输出轴一、输出轴二为同方向传动，但输出轴一的速度大于输出轴二的速度或输出轴一的速度小于输出轴二的速度，使得输出轴一与输出轴二相对有角度的位移，角度的位移至适当并需要的位置时停止输入并制动，即调节了振动发生装置的偏心轴与偏心轴套的相对位置，从而调节了振动发生装置的偏心量，调节了振动发生装置的振幅，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动。
6.一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：其由一个主驱动机、一个主减速机、一个偏心联轴器、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过一个偏心联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的电机或带制动器的液压马达；
所述一个差动调节装置与权利要求1中的差动调节装置相同；
所述一个振动发生装置与权利要求1中的振动发生装置相同；
所述一个偏心联轴器，其主动半联轴器与被动半联轴器的回转轴之间有一个间距S，主动半联轴器的端面上，设有一个转轴，转轴轴线与主动半联轴器的回转轴平行且有间距L，转轴的外伸头部设有一个滑块，被动半联轴器的端面上设有一条凹槽，凹槽的宽度与转轴的外伸头部滑块相匹配，凹槽对称于被动半联轴器的回转轴，主动半联轴器的转轴的外伸头部滑块在被动半联轴器的凹槽内滑动并带动被动半联轴器绕被动半联轴器的回转轴转动。
7.一种连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置，其特征在于：其由一个主驱动机、一个主减速机、一个变速传动箱、一个差动调节装置、一个调节驱动机及一个振动发生装置组成，主驱动机驱动主减速机，主减速机通过联轴器连接变速传动箱的输入轴，变速传动箱的输出轴通过联轴器连接差动调节装置并驱动振动发生装置，调节驱动机通过联轴器与差动调节装置连接，所得到的效果是在无自动控制的情况下，能够实现在线无级连续调整振幅的非正弦振动；
所述一个主驱动机，其是一个电机或液压马达；
所述一个主减速机，其为标准减速机；
所述一个调节驱动机，其是一个带制动器的电机或带制动器的液压马达；
所述一个差动调节装置与权利要求1中的差动调节装置相同；
所述一个振动发生装置与权利要求1中的振动发生装置相同；
所述一个变速传动箱，其有一个输入轴及一个输出轴，输出轴的转角为输入轴的转角的周期性函数，输入轴与输出轴的转数比为1，即输入轴转动一圈，输出轴也转动一圈。
8.一种适于连续铸造板坯的板坯连铸机，其特征在于：板坯连铸机包含有如权利要求1至7的任一项所述的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
9.一种适于连续铸造方坯的方坯连铸机，其特征在于：方坯连铸机包含有如权利要求1至7的任一项所述的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
10.一种适于连续铸造圆坯的圆坯连铸机，其特征在于：圆坯连铸机包含有如权利要求1至7的任一项所述的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
11.一种适于连续铸造空心坯的空心坯连铸机，其特征在于：空心坯连铸机包含有如权利要求1至7的任一项所述的连铸机用机械式在线可调振幅的结晶器振动发生装置。
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