CN105665664B - 连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置 - Google Patents
连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，有三个输入轴及二个输出轴，即主输入轴、振幅调节输入轴、曲线调节输入轴、输出轴一及输出轴二，主输入轴与输出轴一是周期性变速传动，输出轴一与输出轴二同速度、同方向转动，输出轴一与输出轴二驱动振动发生装置的偏心轴及偏心轴套，振幅调节输入轴调节输出轴一与输出轴二的相对转角，使其驱动的振动发生装置获得相应的振幅，曲线调节输入轴调节输出轴一与主输入轴的相对转角，从而优化调节振动曲线的非正弦系数值，同时主输入轴与输出轴一的周期性变速传动使得振动发生装置获得非正弦振动，其振动次数、振幅、非正弦系数均可在线调整。
Description
技术领域
本发明涉及冶金连铸机结晶器振动发生装置，尤其涉及一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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，中国发明专利（公开号：CN104439129 A）公开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，为配合该专利的实施应用，并进一步考虑振动曲线的优化及非正弦系数的在线调整，有必要开发一种新型结构的一体化的双调变速差动调节装置。
发明内容
本发明提出一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其有三个输入轴及二个输出轴，即一个主输入轴，一个振幅调节输入轴，一个曲线调节输入轴，一个输出轴一及一个输出轴二，主输入轴与输出轴一是周期性变速传动，主输入轴转动一圈，输出轴一也转动一圈，转动方向相同或相反，输出轴一与输出轴二同速度、同方向转动，输出轴一与输出轴二驱动振动发生装置的偏心轴及偏心轴套，振幅调节输入轴用于调节输出轴一与输出轴二的相对转角位置，从而使其驱动的振动发生装置获得相应的振幅，曲线调节输入轴用于调节输出轴一与主输入轴的相对转角位置（或者说：调节输出轴一与变速输出轴的相对转角位置），从而优化调节振动曲线的非正弦系数值，同时主输入轴与输出轴一的周期性变速传动使得振动发生装置获得非正弦振动，其振动次数、振幅、非正弦系数均可在线调整。
所述非正弦系数，即在一次振动中，位移上升所占用的时间与一次振动的总时间的比值。
本发明的目的是这样实现的：一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其主要由一个变速传动机构、一个曲线调节机构、一个振幅调节机构组成，变速传动机构有一个主输入轴、一个变速输出轴，主输入轴与变速输出轴为周期性变速传动，主输入轴转动一圈，变速输出轴也转动一圈，转动方向相同或相反，变速传动机构中的主输入轴为驱动轴，曲线调节机构有一个变速输入齿轮、一个变速输出齿轮、一个曲线调节输入轴，当曲线调节输入轴固定时，变速输入齿轮与变速输出齿轮的转速相同，转动方向相同或相反，当曲线调节输入轴转动时，变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角位置得到相应改变，振幅调节机构有一个振幅输入齿轮、一个输出轴一、一个输出轴二、一个振幅调节输入轴，振幅输入齿轮与输出轴一直接连接，即同速度同方向，当振幅调节输入轴固定时，振幅输入齿轮与输出轴二的转速相同，转动方向相同，当振幅调节输入轴转动时，输出轴一与输出轴二的相对转角位置得到相应改变，变速传动机构中的变速输出轴驱动曲线调节机构中的变速输入齿轮，曲线调节机构中的变速输出齿轮驱动振幅调节机构中的输出轴一及振幅输入齿轮，振幅调节机构中的输出轴一及输出轴二为二个输出轴，分别用于驱动振动发生装置的偏心轴及偏心轴套。
所述一个变速传动机构，其是一个偏心联轴器，其主动半联轴器的回转轴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，变速传动机构的主输入轴固结于主动半联轴器并与主动半联轴器同轴，变速传动机构的变速输出轴固结于被动半联轴器并与被动半联轴器同轴。
所述一个变速传动机构，还可以是两个完全相同的椭圆齿轮组成的椭圆齿轮传动，其两个椭圆齿轮之间的平均传动比为1，变速传动机构的主输入轴固结于一个椭圆齿轮并与此椭圆齿轮的转动中心同轴，变速传动机构的变速输出轴固结于另一个椭圆齿轮并与此椭圆齿轮的转动中心同轴。
所述一个曲线调节机构，其是一个由伞形齿轮组成的行星差动机构，主要由一个变速输入齿轮、一个变速输出齿轮、若干个行星伞齿轮、一个行星架、一个曲线调节蜗轮、一个曲线调节输入轴组成，变速输入齿轮及变速输出齿轮均为伞形齿轮，其齿数相同，转向相反，为行星差动机构的两个中心轮，行星伞齿轮安装于行星架，行星架的外圈安装有曲线调节蜗轮，由曲线调节蜗杆传动，曲线调节蜗杆设置于曲线调节输入轴上。
所述一个振幅调节机构，其是由一个行星差动机构及齿轮传动组成的复合机构，主要由一个振幅输入齿轮、若干个过渡齿轮一、若干个过渡齿轮二、一个中心输出齿轮、一个行星差动输入齿轮、若干个行星齿轮一、若干个行星齿轮二、一个振幅行星架、一个振幅输出齿轮、一个输出轴一、一个输出轴二、一个振幅调节蜗轮、一个振幅调节输入轴组成，过渡齿轮一和过渡齿轮二固连为一体，行星齿轮一和行星齿轮二固连为一体，中心输出齿轮和行星差动输入齿轮固连为一体，当振幅调节输入轴固定时，振幅输入齿轮传动过渡齿轮一和过渡齿轮二，继而传动中心输出齿轮和行星差动输入齿轮，再传动行星齿轮一和行星齿轮二、振幅输出齿轮，振幅输出齿轮通过齿形连轴器传动输出轴二，同时，振幅输入齿轮直接连接输出轴一，使得振幅输入齿轮、输出轴一、输出轴二同转速、同方向运行。
一种连铸结晶器振动发生装置，其特征在于：连铸结晶器振动发生装置包含有上述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，系采用行星差动与轮系以及变速机构的组合系统，其特点为主输入轴至输出轴一及输出轴二的平均传动比均为1，输出轴一及输出轴二的转速是主输入轴的周期性变化的函数，而输出轴一及输出轴二的相对转角位置是可以通过振幅调节输入轴调节的，振动的曲线是可以通过曲线调节输入轴调节的，利用这种特点的输出，使其驱动的振动发生装置的偏心轴及偏心轴套的相对位置得到调节，从而调节了振动发生装置的振幅，并获得优化的非正弦振动，并且其全部的调节过程是可以在线不停机进行的。
附图说明
图1为本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置的采用偏心联轴器变速的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视示意图。
图3为图1的B-B剖视示意图。
图4为图1的C-C剖视示意图。
图5为本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置的采用偏心联轴器变速的原理图。
图6为本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置的采用椭圆传动变速的结构示意图。
图7为本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置的采用椭圆传动变速的原理图。
图8为偏心联轴器传动，振幅为5，非正弦系数为0.5的振动位移曲线图。
图9为偏心联轴器传动，振幅为5，非正弦系数为0.6的振动位移曲线图。
图10为椭圆传动，振幅为3，非正弦系数为0.5的振动位移曲线图。
图11为椭圆传动，振幅为3，非正弦系数为0.65的振动位移曲线图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2、图3、图4、图6，本发明的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其主要由一个变速传动机构（1或4）、一个曲线调节机构(2)、一个振幅调节机构(3)组成，变速传动机构（1或4）有一个主输入轴（1-3或4-1）、一个变速输出轴（1-10或4-3），主输入轴（1-3或4-1）与变速输出轴（1-10或4-3）为周期性变速传动，主输入轴（1-3或4-1）转动一圈，变速输出轴（1-10或4-3）也转动一圈，转动方向相同或相反，变速传动机构（1或4）中的主输入轴（1-3或4-1）为驱动轴，曲线调节机构(2)有一个变速输入齿轮(2-4)、一个变速输出齿轮(2-6)、一个曲线调节输入轴(2-1)，当曲线调节输入轴(2-1)固定时，变速输入齿轮(2-4)与变速输出齿轮(2-6)的转速相同，转动方向相同或相反，当曲线调节输入轴(2-1)转动时，变速输入齿轮(2-4)与变速输出齿轮(2-6)的相对转角位置得到相应改变，振幅调节机构(3)有一个振幅输入齿轮(3-2)、一个输出轴一(3-1)、一个输出轴二(3-11)、一个振幅调节输入轴(3-17)，振幅输入齿轮(3-2)与输出轴一(3-1)直接连接，即同速度同方向，当振幅调节输入轴(3-17)固定时，振幅输入齿轮(3-2)与输出轴二(3-11)的转速相同，转动方向相同，当振幅调节输入轴(3-17)转动时，输出轴一(3-1)与输出轴二(3-11)的相对转角位置得到相应改变，变速传动机构（1或4）中的变速输出轴（1-10或4-3）驱动曲线调节机构（2）中的变速输入齿轮(2-4)，曲线调节机构（2）中的变速输出齿轮(2-6)驱动振幅调节机构(3)中的输出轴一(3-1)及振幅输入齿轮(3-2)，振幅调节机构(3)中的输出轴一(3-1)及输出轴二(3-11)为二个输出轴，分别用于驱动振动发生装置的偏心轴及偏心轴套。
参见图1、图6，配合参见图3、图4，本发明中的一个曲线调节机构（2），其是一个由伞形齿轮组成的行星差动机构，主要由一个变速输入齿轮（2-4）、一个变速输出齿轮（2-6）、若干个行星伞齿轮（2-5）、一个行星架（2-3）、一个曲线调节蜗轮（2-2）、一个曲线调节输入轴（2-1）组成，变速输入齿轮（2-4）及变速输出齿轮（2-6）均为伞形齿轮，其齿数相同，转向相反，为行星差动机构的两个中心轮，行星伞齿轮（2-5）安装于行星架（2-3），行星架（2-3）的外圈安装有曲线调节蜗轮（2-2），由曲线调节蜗杆传动，曲线调节蜗杆设置于曲线调节输入轴（2-1）上，曲线调节输入轴（2-1）的两端头（2-7及2-8），其一端连接曲线调节电机，另一端连接传感器。
变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角调节值及曲线调节输入轴相应的调节值为：
=
β2——变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角调节值，弧度；
——曲线调节输入轴相应的调节值，弧度；
——曲线调节输入轴至变速输出齿轮的传动比。
参见图1、图6，配合参见图3、图4，本发明中的一个振幅调节机构（3），其是由一个行星差动机构及齿轮传动组成的复合机构，主要由一个振幅输入齿轮（3-2）、若干个过渡齿轮一（3-3）、若干个过渡齿轮二（3-4）、一个中心输出齿轮（3-5）、一个行星差动输入齿轮（3-8）、若干个行星齿轮一（3-6）、若干个行星齿轮二（3-7）、一个振幅行星架（3-18）、一个振幅输出齿轮（3-9）、一个输出轴一（3-1）、一个输出轴二（3-11）、一个振幅调节蜗轮（3-16）、一个振幅调节输入轴（3-17）组成，过渡齿轮一（3-3）和过渡齿轮二（3-4）固连为一体，行星齿轮一（3-6）和行星齿轮二（3-7）固连为一体，中心输出齿轮（3-5）和行星差动输入齿轮（3-8）固连为一体，当振幅调节输入轴（3-17）固定时，振幅输入齿轮（3-2）传动过渡齿轮一（3-3）和过渡齿轮二（3-4），继而传动中心输出齿轮（3-5）和行星差动输入齿轮（3-8），再传动行星齿轮一（3-6）和行星齿轮二（3-7）、振幅输出齿轮（3-9），振幅输出齿轮（3-9）通过齿形连轴器（3-10）传动输出轴二（3-11），同时，振幅输入齿轮（3-2）直接连接输出轴一（3-1），使得振幅输入齿轮（3-2）、输出轴一（3-1）、输出轴二（3-11）同转速、同方向运行，振幅调节输入轴（3-17）的两端头（3-19及3-20），其一端连接振幅调节电机，另一端连接传感器，输出轴一（3-1）通过其轴端（3-13）及连接套（3-12）连接传动振动发生装置的偏心轴，并以内花键（3-15）输出，输出轴二（3-11）则以轴端开槽（3-14）方式连接振动发生装置的偏心轴套。
输出轴一与输出轴二的相对转角调节值及振幅调节输入轴相应的调节值为：
β0= arc cos()
=
β0——输出轴一与输出轴二的相对转角调节值，弧度；
——振幅调节输入轴相应的调节值，弧度；
——振幅调节输入轴至输出轴二的传动比；
——偏心轴套的偏心值，mm；
——偏心轴的偏心值，mm；
——振幅，mm。
参见图1，配合参见图2、图3、图4、图5，本发明中的一个变速传动机构（1），其是一个偏心联轴器，其主动半联轴器（1-7）的回转轴（1-2）与被动半联轴器（1-9）的回转轴（1-4）之间有一个间距S，主动半联轴器（1-7）的端面上，设有一个转轴（1-5），转轴（1-5）轴线（1-1）与主动半联轴器（1-7）的回转轴（1-2）平行且有间距L，转轴（1-5）的外伸头部设有一个滑块（1-6），被动半联轴器（1-9）的端面上设有一条凹槽（1-8），凹槽（1-8）的宽度与转轴（1-5）的外伸头部滑块（1-6）相匹配，凹槽（1-8）对称于被动半联轴器（1-9）的回转轴（1-4），主动半联轴器（1-7）的转轴（1-5）的外伸头部滑块（1-6）在被动半联轴器（1-9）的凹槽（1-8）内滑动并带动被动半联轴器（1-9）绕被动半联轴器（1-9）的回转轴（1-4）转动，变速传动机构（1）的主输入轴（1-3）固结于主动半联轴器（1-7）并与主动半联轴器（1-7）同轴，变速传动机构（1）的变速输出轴（1-10）固结于被动半联轴器（1-9）并与被动半联轴器（1-9）同轴。
采用偏心联轴器作为变速传动机构时，其变速传动关系为：
= - +π＜0
= - ＞0
——偏心联轴器的偏心率，=；
——偏心联轴器的安装位置参数，弧度；
——偏心联轴器的主输入轴的转角，弧度；
——偏心联轴器的变速输出轴的转角，弧度；
由于偏心联轴器的安装位置参数已通过β2（变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角调节值）调节，因此取=0；
则
= +π＜0
= ＞0
hB=
= -
——输出轴一的转角，弧度；
hB ——振动发生装置的振动位移值，mm；
因此，当选择了确定的之后，β2是T的函数关系；
T——非正弦系数；
=
T= ＜0或＞π
T=0＜＜π
β2的选择范围为：
＜＜
=时，T=0.5
或者：
=
T的选择范围为：
＜T＜
T=0.5时，=
图8是振幅=5mm，非正弦系数T=0.5的位移曲线；
图9是振幅=5mm，非正弦系数T=0.6的位移曲线。
参见图6，配合参见图3、图4、图7，本发明中的一个变速传动机构（4），其是两个完全相同的椭圆齿轮组成的椭圆齿轮传动，其两个椭圆齿轮（4-2及4-4）之间的平均传动比为1，变速传动机构（4）的主输入轴（4-1）固结于一个椭圆齿轮（4-4）并与此椭圆齿轮（4-4）的转动中心同轴，变速传动机构（4）的变速输出轴（4-3）固结于另一个椭圆齿轮（4-2）并与此椭圆齿轮（4-2）的转动中心同轴。
采用椭圆齿轮传动作为变速传动机构时，其变速传动关系为：
= -
——椭圆齿轮的偏心率；
——椭圆齿轮的安装位置参数，弧度；
——椭圆齿轮传动的主输入轴的转角，弧度；
——椭圆齿轮传动的变速输出轴的转角，弧度；
由于椭圆齿轮的安装位置参数已通过β2（变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角调节值）调节，因此取=0；
则
=
hB=
= -
——输出轴一的转角，弧度；
hB ——振动发生装置的振动位移值，mm；
因此，当选择了确定的之后，β2是T的函数关系；
T——非正弦系数；
=
T = ＜0
T =1 ＞0
β2的选择范围为：
＜＜
=时，T =0.5
或者：
=
T的选择范围为：
＜ T ＜
T=0.5时，=
图10是振幅=3mm，非正弦系数T=0.5的位移曲线；
图11是振幅=3mm，非正弦系数T=0.65的位移曲线。
Claims (10)
1.一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其特征在于：主要由一个变速传动机构、一个曲线调节机构、一个振幅调节机构组成，变速传动机构有一个主输入轴、一个变速输出轴，主输入轴与变速输出轴为周期性变速传动，主输入轴转动一圈，变速输出轴也转动一圈，转动方向相同或相反，变速传动机构中的主输入轴为驱动轴，曲线调节机构有一个变速输入齿轮、一个变速输出齿轮、一个曲线调节输入轴，当曲线调节输入轴固定时，变速输入齿轮与变速输出齿轮的转速相同，转动方向相同或相反，当曲线调节输入轴转动时，变速输入齿轮与变速输出齿轮的相对转角位置得到相应改变，振幅调节机构有一个振幅输入齿轮、一个输出轴一、一个输出轴二、一个振幅调节输入轴，振幅输入齿轮与输出轴一直接连接，即同速度同方向，当振幅调节输入轴固定时，振幅输入齿轮与输出轴二的转速相同，转动方向相同，当振幅调节输入轴转动时，输出轴一与输出轴二的相对转角位置得到相应改变，变速传动机构中的变速输出轴驱动曲线调节机构中的变速输入齿轮，曲线调节机构中的变速输出齿轮驱动振幅调节机构中的输出轴一及振幅输入齿轮，振幅调节机构中的输出轴一及输出轴二为二个输出轴，分别用于驱动振动发生装置的偏心轴及偏心轴套。
2.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其特征在于：所述一个变速传动机构，其是一个偏心联轴器，其主动半联轴器的回转轴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，变速传动机构的主输入轴固结于主动半联轴器并与主动半联轴器同轴，变速传动机构的变速输出轴固结于被动半联轴器并与被动半联轴器同轴。
3.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其特征在于：所述一个变速传动机构，其是两个完全相同的椭圆齿轮组成的椭圆齿轮传动，其两个椭圆齿轮之间的平均传动比为1，变速传动机构的主输入轴固结于一个椭圆齿轮并与此椭圆齿轮的转动中心同轴，变速传动机构的变速输出轴固结于另一个椭圆齿轮并与此椭圆齿轮的转动中心同轴。
4.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其特征在于：所述一个曲线调节机构，其是一个由伞形齿轮组成的行星差动机构，主要由一个变速输入齿轮、一个变速输出齿轮、若干个行星伞齿轮、一个行星架、一个曲线调节蜗轮、一个曲线调节输入轴组成，变速输入齿轮及变速输出齿轮均为伞形齿轮，其齿数相同，转向相反，为行星差动机构的两个中心轮，行星伞齿轮安装于行星架，行星架的外圈安装有曲线调节蜗轮，由曲线调节蜗杆传动，曲线调节蜗杆设置于曲线调节输入轴上。
5.根据权利要求1所述的一种连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置，其特征在于：所述一个振幅调节机构，其是由一个行星差动机构及齿轮传动组成的复合机构，主要由一个振幅输入齿轮、若干个过渡齿轮一、若干个过渡齿轮二、一个中心输出齿轮、一个行星差动输入齿轮、若干个行星齿轮一、若干个行星齿轮二、一个振幅行星架、一个振幅输出齿轮、一个输出轴一、一个输出轴二、一个振幅调节蜗轮、一个振幅调节输入轴组成，过渡齿轮一和过渡齿轮二固连为一体，行星齿轮一和行星齿轮二固连为一体，中心输出齿轮和行星差动输入齿轮固连为一体，当振幅调节输入轴固定时，振幅输入齿轮传动过渡齿轮一和过渡齿轮二，继而传动中心输出齿轮和行星差动输入齿轮，再传动行星齿轮一和行星齿轮二、振幅输出齿轮，振幅输出齿轮通过齿形连轴器传动输出轴二，同时，振幅输入齿轮直接连接输出轴一，使得振幅输入齿轮、输出轴一、输出轴二同转速、同方向运行。
6.一种连铸结晶器振动发生装置，其特征在于：连铸结晶器振动发生装置包含有权利要求1所述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
7.一种适于连续铸造板坯的板坯连铸机，其特征在于：板坯连铸机包含有权利要求1所述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
8.一种适于连续铸造方坯的方坯连铸机，其特征在于：方坯连铸机包含有权利要求1所述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
9.一种适于连续铸造圆坯的圆坯连铸机，其特征在于：圆坯连铸机包含有权利要求1所述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
10.一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权利要求1所述的连铸结晶器振动发生装置用双调变速差动调节装置。
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Citations (6)
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2016
- 2016-03-01 CN CN201610112569.6A patent/CN105665664B/zh active Active
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