CN109807293B - 通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，包括振动臂，振动臂连接连杆的一端，连杆的另一端连接偏心轮的偏心部，偏心轮连接一驱动装置；所述驱动装置包括电机，电机的输出轴与偏心轮的回转中心刚性连接；所述驱动装置驱动偏心轮正反往复式转动，偏心轮通过连杆带动振动臂的一端运动，振动臂的另一端带动连铸结晶器发生振动；所述偏心轮的最大转动角度决定了连铸结晶器的振动振幅。本发明通过电机带动偏心轮来回摆动，以实现振动臂的振动，且偏心轮的运动轨迹由振动臂的振幅决定，因此能够根据实际需要对振动臂的振幅随意进行修改。本发明还公开了一种改变连铸结晶器振动振幅的方法。

Description

通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种机械式连铸结晶器的振动发生装置，具体涉及一种通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置。本发明还涉及一种改变连铸结晶器振动振幅的方法。

背景技术

结晶器振动是连续铸钢的核心技术之一，结晶器振动的发生装置是结晶器振动的心脏部件。目前，连铸行业结晶器振动的发生装置大致有以下三种：

1、机械驱动正弦振动发生装置；

2、伺服液压缸驱动的结晶器振动发生装置；

3、伺服电动缸驱动的结晶器振动发生装置。

第一种振动发生装置由交流异步电动机、减速机和偏心轮等部件组成，具有结构简单，运转可靠的优点。但是，这种振动发生装置在生产过程中存在一个严重的缺陷，其所产生的振幅是固定不变的，而连铸工艺中不同的钢种和断面所要求的振幅是不同的，这就需要根据工况对振动发生装置的振幅参数进行修改。而振幅参数的修改需要在停机的情况下，由人工去改变偏心轮的角度，从而达到工艺所需的振幅。这种停机修改振幅参数的方式严重影响了工作效率。

第二种伺服液压缸和第三种伺服电动缸驱动的结晶器振动发生装置，其驱动形式通过程序实现控制，能实现正弦或非正弦振动，并且振幅和频率均可以在线调节，因此这两种振动发生装置是目前推行结晶器正弦或非正弦振动的主要形式。但是，在实际应用中，伺服液压缸存在着系统复杂、维修量大、投入价高的缺点；而伺服电动缸的缺点是，由伺服电机驱动滚珠或滚柱丝杠组成的电动缸，结晶器的上下振动是靠伺服电机的频繁正转、反转实现的，滚珠或滚柱丝杠的磨损不可避免，因此需要增加一个稀油润滑站来对滚珠或滚柱丝杆进行润滑，投入价也高，且维修电动缸的工作量也不小，振动臂必须符合一定的要求，这样，在推广应用中就受到某些限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，它可以通过控制偏心轮来改变连铸结晶器振动的振幅。

为解决上述技术问题，本发明通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置的技术解决方案为：

包括振动臂，振动臂连接连杆的一端，连杆的另一端连接偏心轮的偏心部，偏心轮连接一驱动装置；所述驱动装置包括电机，电机的输出轴与偏心轮的回转中心刚性连接；所述驱动装置驱动偏心轮正反往复式转动，偏心轮通过连杆带动振动臂的一端运动，振动臂的另一端带动连铸结晶器发生振动；所述偏心轮的最大转动角度决定了连铸结晶器的振动振幅。

在另一实施例中，所述电机连接运动控制器和伺服驱动器，通过运动控制器和伺服驱动器控制电机的运动轨迹；电机的运动轨迹符合以下规律：

其中，T为振动周期，

f为频率，

t为时间，

α为系数，

M＝i×sin(A0)，

i为杠杆比，

A0为偏心轮的最大转动角度。

在另一实施例中，所述电机为直驱电机。

在另一实施例中，所述电机为低转速、大扭矩的直驱电机。

本发明还提供一种改变连铸结晶器振动振幅的方法，其技术解决方案为：包括以下步骤：

通过电机驱动偏心轮正反往复式转动，所述偏心轮的最大转动角度决定连铸结晶器的振动振幅；

所述电机通过运动控制器和伺服驱动器控制其运动轨迹；电机的运动轨迹符合以下规律：

其中，T为振动周期，

f为频率，

t为时间，

α为系数，

M＝i×sin(A0)，

i为杠杆比，

A0为偏心轮的最大转动角度。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明通过运动控制器和伺服驱动器控制电机的运动轨迹，使振动臂发生振动，因此振动臂的振幅和频率能够通过运动控制器和伺服驱动器进行在线自动调节，故本发明能够在不停机的情况下根据连铸工艺要求对振动发生装置的振幅和频率参数进行修改，并且结构简单，运转可靠。

本发明能够根据工艺要求，在在线生产过程中对振动发生装置的振幅和频率进行修改，改变了传统的机械式振动发生装置只能停机修改振幅的现状。

本发明使结晶器的传动系统简化、结构紧凑，能够直接应用于现有的机械驱动振动发生装置中而无需改变其机械结构，只需用伺服电机取代普通的电机和减速机，通过伺服电机直接连接到偏心轮，使得结构简单的偏心轮驱动装置达到与伺服液压缸和伺服电动缸同样的功能。本发明具有承载力大、抗冲击力强、可靠性高、使用寿命长等优点。

本发明克服了现有技术只能在停机的情况下人工松开偏心套才能改变偏心轮的角度，以便改变振动臂的振动幅度的技术缺陷。本发明同时简化了偏心轮的结构，省去了偏心套，通过运动控制器和伺服驱动器控制伺服电机，从而控制偏心轮来回摆动的角度，偏心轮旋转角度的不同即可实现不同的振幅。因此本发明对于振幅的调节更加容易实现。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置的示意图。

图中附图标记说明：

1为电机，2为偏心轮，

3为连杆，4为振动臂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

如图1所示，本发明通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，包括振动臂4，振动臂4连接连杆3的一端，连杆3的另一端连接偏心轮2的偏心部，偏心轮2连接一驱动装置；驱动装置驱动偏心轮2正反往复式转动，通过连杆3带动振动臂4的一端运动，振动臂4的另一端带动连铸结晶器发生振动；

驱动装置包括一低转速、大扭矩的直驱电机1，直驱电机1的输出轴与偏心轮2的回转中心刚性连接；

直驱电机1连接运动控制器和伺服驱动器，通过运动控制器和伺服驱动器控制直驱电机1的运动轨迹，使振动臂4进行正弦或非正弦振动；

直驱电机1的运动轨迹A符合以下规律：

其中，T为振动周期，

f为频率，

t为时间，

α为系数，

M＝i×sin(A0)，

i为杠杆比，

A0为偏心轮的最大转动角度；

上述参数中，i为振动臂4、连杆3及偏心轮2所形成的杠杆机构的杠杆比，故i为常数；

直驱电机1的运动轨迹A决定了偏心轮2的运动轨迹，根据该运动轨迹A，直驱电机1能够带动偏心轮2正反往复式转动，使偏心轮2的运动轨迹类似于钟摆的运动轨迹来回摆动，偏心轮2摆动的最大转动角度决定了振动臂4的振幅。

如图1所示，设定偏心轮2摆动的最大转动角度为A0，则振动臂4的振幅h＝E×sin(A0)，其中E为偏心轮2的偏心量；

偏心轮2在任意时刻t转过的角度A所对应的振动臂4的振幅s＝E×sin(A)。

因此，要改变振动臂4的振幅h，只需改变偏心轮2摆动的最大转动角度A0即可。本发明通过设定直驱电机1的运动轨迹A，使偏心轮2来回摆动，通过改变偏心轮2摆动的最大转动角度A0，从而改变振动臂4的振幅。因此，本发明无需改变设备的结构参数，就能够改变振幅参数。

对于偏心轮2来回摆动的角度的修改，可以在计算机上人工修改，也可以根据连铸生产工艺自动修改。

本发明通过直驱电机1带动偏心轮2来回摆动，以实现振动臂4的振动，且偏心轮2的运动轨迹由偏心轮2摆动的最大转动角度A0决定，因此能够根据实际需要对振动臂4的振幅h随意进行修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，其特征在于：包括振动臂，振动臂连接连杆的一端，连杆的另一端连接偏心轮的偏心部，偏心轮连接一驱动装置；

所述驱动装置包括电机，电机的输出轴与偏心轮的回转中心刚性连接；

所述驱动装置驱动偏心轮正反往复式转动，偏心轮通过连杆带动振动臂的一端运动，振动臂的另一端带动连铸结晶器发生振动；所述偏心轮的最大转动角度决定了连铸结晶器的振动振幅；

所述电机连接运动控制器和伺服驱动器，通过运动控制器和伺服驱动器控制电机的运动轨迹，使振动臂进行非正弦振动；电机的运动轨迹符合以下规律：

其中，T为振动周期，

f为频率，

t为时间，

α为系数，α≠0；

M＝i×sin(A0)，

i为杠杆比，

A0为偏心轮的最大转动角度；

T1为0～T内的任意一点，且0＜T1＜T。

2.根据权利要求1所述的通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，其特征在于：所述电机为直驱电机。

3.根据权利要求1所述的通过偏心轮改变连铸结晶器振幅的振动发生装置，其特征在于：所述电机为低转速、大扭矩的直驱电机。

4.一种改变连铸结晶器振动振幅的方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过电机驱动偏心轮正反往复式转动，所述偏心轮的最大转动角度决定连铸结晶器的振动振幅；

所述电机通过运动控制器和伺服驱动器控制其运动轨迹，使振动臂进行非正弦振动；电机的运动轨迹符合以下规律：

其中，T为振动周期，

f为频率，

t为时间，

α为系数，α≠0；

M＝i×sin(A0)，

i为杠杆比，

A0为偏心轮的最大转动角度；

T1为0～T内的任意一点，且0＜T1＜T。

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