CN202779679U - 一种浇注设备及浇注包 - Google Patents

Abstract

一种浇注设备及浇注包，其中浇注设备包括浇注包、浇注包框架、固定支撑体、液压缸、液压缸底座，浇注包固定于浇注包框架上，液压缸一端铰接于浇注包框架上，液压缸另一端铰接于液压缸底座上，其中，所述浇注包框架一端设置于固定支撑体上，所述浇注包右端设有浇口，所述浇注包上开口宽度为定值，所述浇注包上远离所述浇口的左侧壁内侧设有补偿曲面，所述液压缸匀速运动，在浇注过程中所述补偿曲面能补偿所述浇注包角速度的变化使所述浇注包的浇注流速恒定。本实用新型浇注设备，当液压缸匀速运动时，保证最后浇注包的浇注流速为设定值不变，有效保证铸件的质量，同时驱动装置结构简单，传动部件较少，所以故障率低，有效提高生产效率。

Description

一种浇注设备及浇注包

技术领域

本实用新型涉及一种铸造溶溶物容器，具体涉及一种不带加热装置的铸造溶溶物容器。

背景技术

浇注系统和浇注系统的控制方法是金属管铸造生产过程中的关键部件和步骤，在实际生产过程中，为了保证浇注质量，要求浇注系统在浇注过程中必须匀速将铁水浇入离心机中，即使铁水浇注流速恒定，否则会造成所生产的铸铁管壁厚度不均匀，产生不合格品，给企业带来经济损失，而浇注系统能否匀速进行浇注，关键取决于浇注包的结构和浇注包驱动装置的动作。

中国实用新型专利文献CN101912954A公开了一种能实现等速浇注的浇注系统，在这种浇注系统中，采用扇形浇注包，油缸直接驱动扇形浇注包，浇注包的转轴上设置角位移编码器测量浇注包转动的角度并反馈给控制部件，控制部件根据反馈的角度信号计算调节油缸的移动速度保证扇形浇注包匀速转动，实现均匀浇注，这种浇注设备中将角位移编码器设置在浇注包的转轴上，由于浇注包的转轴位于铁水的浇口附近，温度很高，并且浇注包转动过程中可能产生振动，高温和振动都将影响编码器的精度，并且影响编码器的工作寿命，导致铁水不能等速从扇形浇注包内流出；中国实用新型专利文献CN2313689Y也公开了一种能实现等速浇注的浇注系统，该浇注系统中，扇形浇注包借助于旋转轴安装在浇注框架上，浇注包上固定等速板，液压缸通过滑轮机构驱动等速板，液压缸的等速移动通过等速板驱动扇形浇注包等速转动，实现均匀浇注，这种浇注装置部件较多，结构复杂，等速板与滑轮机构虽然是滚动摩擦，但使用一段时间以后等速板和滑轮机构容易磨损或者卡滞，造成铁水不能等速从扇形浇注包内流出；还有一种如苏联专利文献SU326021A公开的浇注设备，该浇注设备中扇形浇注包的扇形边连接一连接线，该连接线经过一动滑轮由油缸驱动，在油缸匀速的情况下，连接线为两倍于油缸的速度匀速运动，则扇形浇包在连接线的带动下匀速转动，实现均匀浇注，但是此种浇注设备中存在过多的机械传动设备，并且这些机械传动设备工作在高温、强振动与多尘土的环境中，机械传动设备受到工作环境的影响将产生较大的传动误差，导致铁水不能匀速从扇形浇注包内流出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够保持恒定流速浇注的浇注设备及浇注包，这种设备能够保证铸件质量、避免经济损失、提高生产效率以及降低设备的制造和维护成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为：一种浇注设备，包括浇注包、浇注包框架、固定支撑体、液压缸、液压缸底座，浇注包固定于浇注包框架上，浇注包右端设有浇口，液压缸一端铰接于浇注包框架上远离浇口的一端，液压缸另一端通过第二旋转轴铰接于液压缸底座上，其中，所述浇注包框架一端通过第一旋转轴铰接于固定支撑体上，所述第一旋转轴设于靠近所述浇口的位置处，所述浇注包上开口宽度为定值，所述浇注包远离所述浇口的左侧壁内侧设有补偿曲面，所述液压缸匀速运动，在浇注过程中所述补偿曲面能补偿所述浇注包角速度的变化使所述浇注包的浇注流速恒定。

本实用新型浇注设备，其中，所述补偿曲面上在浇注过程中液面经过部分的任一点距离所述第一旋转轴中心点的距离距离d按照如下公式确定：

$d=\frac{\stackrel{-}{n}\sqrt{[{(l_0+\mathrm{vt})}^2-{(a+b)}^2][{(a-b)}^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2]}}{\mathrm{abm}}$

其中，

是预设的浇注流速，a是第一旋转轴中心点到第二旋转轴中心点的距离，b是第一旋转轴的中心点到所述浇注包框架与液压缸铰接点的距离，v是所述液压缸的匀速运动速度，t是所述液压缸的运动时间，m是所述浇注包的上开口宽度，l₀是所述液压缸的初始长度。

本实用新型浇注设备，其中，所述液压缸内设有直线位移传感器，直线位移传感器连接控制器，直线位移传感器可实时检测液压缸的位移量并将测量值发送给控制器，控制器根据直线位移传感器测量得到的直线位移值进行差分计算得出液压缸的实时移动速度，并对液压缸实施闭环控制使其按照设定速度值做匀速运动。

本实用新型浇注设备，其中，所述直线位移传感器为直线位移数字编码器。

本实用新型浇注设备，其中，所述浇注包内靠近所述浇口处设有篦子。

一种浇注包，该浇注包固定于浇注包框架上，浇注包右端设有浇口，浇注包框架上远离浇口的一端底部铰接有液压缸，液压缸另一端通过第二旋转轴铰接于液压缸底座上，其中，所述浇注包框架一端通过第一旋转轴铰接于固定支撑体上，所述第一旋转轴设于靠近所述浇口的位置处，所述浇注包上开口宽度为定值，所述浇注包上远离所述浇口的左侧壁内侧设有补偿曲面，所述浇注包上开口宽度为定值，在浇注过程中所述补偿曲面能补偿所述浇注包角速度的变化使所述浇注包的浇注流速恒定。

本实用新型浇注包，其中，所述补偿曲面上在浇注过程中液面经过部分的任一点距离所述第一旋转轴中心点的距离距离d按照如下公式确定：

$d=\frac{\stackrel{-}{n}\sqrt{[{(l_0+\mathrm{vt})}^2-{(a+b)}^2][{(a-b)}^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2]}}{\mathrm{abm}}$

其中，

是预设的浇注流速，a是第一旋转轴中心点到第二旋转轴中心点的距离，b是第一旋转轴的中心点到所述浇注包框架与液压缸铰接点的距离，v是所述液压缸的匀速运动速度，t是所述液压缸的运动时间，m是所述浇注包的上开口宽度，l₀是所述液压缸的初始长度。

采用上述方案后，本实用新型浇注设备及浇注包由于补偿曲面的设置，当液压缸匀速运动时，其在向浇注包运动传递过程中产生的非线性偏差得到了补偿曲面的补偿，保证最后浇注包的浇注流速为设定值不变，实现了均匀浇注铁水，保证铸管管壁均匀，有效保证铸件的质量，同时由于本实用新型的浇注包直接由液压缸驱动，驱动装置结构简单，传动部件较少，所以减小传动误差、故障率降低，有效提高生产效率。

另外，液压缸内设有直线位移传感器，直线位移传感器连接控制器，控制器对液压缸实施闭环控制使其按照设定速度值做匀速运动，进一步保证浇注包均匀浇注铁水，有效保证铸件的质量。

还有，由于直线位移传感器设置在液压缸中，远离了温度很高的旋转轴，保证了传感器的精度并延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型浇注设备的主视局部剖视图；

图2为本实用新型浇注设备中浇注包的主视图；

图3为本实用新型浇注设备中浇注包的俯视图；

图4为本实用新型浇注设备的运动传递简化示意图；

图5为本实用新型浇注设备的浇注过程结构示意图。

下面结合附图具体说明本实用新型浇注设备。

具体实施方式

如图1、2、3所示，浇注设备包括浇注包1、浇注包框架2、固定支撑体3、液压缸4、液压缸底座41，浇注包1固定于浇注包框架2上，浇注包框架2一端通过第一旋转轴5铰接于固定支撑体3上，浇注包1右端设有浇口11，第一旋转轴5设于靠近浇口11的位置处，液压缸4一端铰接于浇注包框架2上远离第一旋转轴5的一端的底部，另一端通过第二旋转轴6铰接于液压缸底座41上，液压缸4内设有直线位移数字编码器，直线位移数字编码器连接控制器，直线位移数字编码器可实时检测液压缸4的位移量并将测量值发送给控制器，控制器对得到的位移量值进行差分计算得到液压缸4的移动速度，根据移动速度控制液压缸4的进油量，采用闭环控制保证液压缸4按照设定的速度值做匀速运动，浇注包1内靠近浇口11处设有篦子12，浇注包1远离浇口11的左侧壁13内侧设有补偿曲面14。

如图4所示，将第一旋转轴的中心点5设为A，液压缸4和浇注包框架2的铰接点设为B，第二旋转轴6的中心点设为C，A、B、C三点构成三角形，其中点A、C之间的距离即第一旋转轴5中心到第二旋转轴6中心的距离为恒定值a，点A、B之间的距离即第一旋转轴5的中心到浇注包框架2与液压缸4的铰接点之间的距离为恒定值b，B、C点之间的距离即液压缸4的长度为l，该长度l随着液压缸4的移动变化，在浇注未开始时的液压缸4的初始长度为l₀，由于液压缸4按照设定速度值匀速移动，该设定速度值为v，并且t为从液压缸开始移动后的运行时间，则在浇注过程中液压缸4在任一时间的长度如公式（1）所示：

l=l₀+vt    （1）

其中上述三角形的边AB与AC之间的夹角弧度值为α，由于夹角α和边BC的长度之间并非是成正比关系，所以当液压缸4匀速移动时，浇注包1并非匀速转动，如图4所示，在浇注过程中，浇注包1中液面的长度，即第一旋转轴5到浇注包1右侧壁13的补偿曲面14的距离为d，浇注包1的宽度为m，则浇注包1中的液体此时的浇注流速n为：

$n=\frac{d*m*\mathrm{\ω}\left(t\right)}{2}---\left(2\right)$

其中ω(t)为此时浇注包1的旋转角速度。下面分析旋转角速度与时间的关系。

如图5所示，本实用新型浇注设备在某t时刻的结构示意图，此时的浇注包1内的液面的长度为d，此时边AB与AC之间的夹角弧度值为α₁，此时的液压缸4的长度值为l=l₀+vt，根据余弦定理可知：

l²=a²+b²-2abcosα₁            （3）

由公式（3）得到

${\mathrm{\α}}_1=\arccos \left(\frac{a^2+b^2-l^2}{2\mathrm{ab}}\right)---\left(4\right)$

对其求导得到ω(t)表达式如下：

$\mathrm{\ω}\left(t\right)={\mathrm{\α}}_1^{\′}=\frac{d\left(\arccos \left(\frac{a^2+b^2-l^2}{2\mathrm{ab}}\right)\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{d\left(\arccos \left(\frac{a^2+b^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2}{2\mathrm{ab}}\right)\right)}{\mathrm{dt}}---\left(5\right)$

整理后得到：

$\mathrm{\ω}\left(t\right)=\frac{2\mathrm{ab}}{\sqrt{[{(l_0+\mathrm{vt})}^2-{(a+b)}^2][{(a-b)}^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2]}}$

由于浇注包1的旋转角速度ω不是恒定的，为了保证浇注流速n为定值不变，需要调整浇注包1的液面的长度d以使在液压缸4在任何长度时的浇注流速n为固定值

则在液压缸4的任意长度值为l时：

$\stackrel{-}{n}=\frac{\mathrm{abmd}}{\sqrt{[{(l_0+\mathrm{vt})}^2-{(a+b)}^2][{(a-b)}^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2]}}$

进而液面长度d与任意时刻t的函数关系如下（8）所示：

$d=\frac{\stackrel{-}{n}\sqrt{[{(l_0+\mathrm{vt})}^2-{(a+b)}^2][{(a-b)}^2-{(l_0+\mathrm{vt})}^2]}}{\mathrm{abm}}---\left(8\right)$

其中，

a、b、l₀为恒定值，并且当v、m也为恒定值时，根据此公式将容易得出在任意长度值l或者时刻t时，浇注包1的液面长度d，由此确定浇注包1后端面13的补偿曲面14，该补偿曲面14上各点距离第一旋转轴5的距离就是液面长度d，然而在通常情况下，浇注过程中液面只会经过部分补偿曲面，因此，特别要求浇注过程中，液面会经过部分的补偿曲面上任一点与第一旋转轴5之间的距离应由上述公式（8）来确定。

上述所有公式中，涉及角度及角速度的公式单位都是以弧度（rad）作为单位的。

以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种浇注设备，包括浇注包（1）、浇注包框架（2）、固定支撑体（3）、液压缸（4）、液压缸底座（41），浇注包（1）固定于浇注包框架（2）上，浇注包（1）右端设有浇口（11），液压缸（4）一端铰接于浇注包框架（2）上远离浇口（11）的一端，液压缸（4）另一端通过第二旋转轴（6）铰接于液压缸底座（41）上，其特征在于：所述浇注包框架（2）一端通过第一旋转轴（5）铰接于固定支撑体（3）上，所述第一旋转轴（5）设于靠近所述浇口（11）的位置处，所述浇注包（1）上开口宽度为定值，所述浇注包（1）远离所述浇口（11）的左侧壁（13）内侧设有补偿曲面（14），所述液压缸（4）匀速运动，在浇注过程中所述补偿曲面（14）能补偿所述浇注包（1）角速度的变化使所述浇注包（1）的浇注流速恒定。

2.如权利要求1所述的浇注设备，其特征在于：所述补偿曲面（14）上在浇注过程中液面经过部分的任一点距离所述第一旋转轴（5）中心点的距离距离d按照如下公式确定：

其中， 

是预设的浇注流速，a是第一旋转轴（5）中心点到第二旋转轴（6）中心点的距离，b是第一旋转轴（5）的中心点到所述浇注包框架（2）与液压缸（4）铰接点的距离，v是所述液压缸（4）的匀速运动速度，t是所述液压缸（4）的运动时间，m是所述浇注包（1）的上开口宽度，l₀是所述液压缸（4）的初始长度。

3.如权利要求2所述的浇注设备，其特征在于：所述液压缸（4）内设有直线位移传感器，直线位移传感器连接控制器，直线位移传感器可实时检测液压缸（4）的位移量并将测量值发送给控制器，控制器根据直线位移传感器测量得到的直线位移值进行差分计算得出液压缸的实时移动速度，并对液压缸实施闭环控制使其按照设定速度值做匀速运动。

4.如权利要求3所述的浇注设备，其特征在于：所述直线位移传感器为直线位移数字编码器。

5.如权利要求4所述的浇注设备，其特征在于：所述浇注包（1）内靠近所述浇口（11）处设有篦子（12）。

6.一种浇注包（1），该浇注包（1）固定于浇注包框架（2）上，浇注包（1）右端设有浇口（11），浇注包框架（2）上远离浇口（11）的一端底部铰接有液压缸（4），液压缸（4）另一端通过第二旋转轴（6）铰接于液压缸底座（41）上，其特征在于：所述浇注包框架（2）一端通过第一旋转轴（5）铰接于固定支撑体（3）上，所述第一旋转轴（5）设于靠近所述浇口（11）的位置处，所述浇注包（1）上开口宽度为定值，所述浇注包（1）上远 离所述浇口（11）的左侧壁（13）内侧设有补偿曲面（14），所述浇注包（1）上开口宽度为定值，在浇注过程中所述补偿曲面（14）能补偿所述浇注包（1）角速度的变化使所述浇注包（1）的浇注流速恒定。

7.如权利要求6所述的浇注包，其特征在于：所述补偿曲面（14）上在浇注过程中液面经过部分的任一点距离所述第一旋转轴（5）中心点的距离距离d按照如下公式确定：

其中， 

是预设的浇注流速，a是第一旋转轴（5）中心点到第二旋转轴（6）中心点的距离，b是第一旋转轴（5）的中心点到所述浇注包框架（2）与液压缸（4）铰接点的距离，v是所述液压缸（4）的匀速运动速度，t是所述液压缸（4）的运动时间，m是所述浇注包（1）的上开口宽度，l₀是所述液压缸（4）的初始长度。 

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