一種擺動型偏心軸激發(fā)連鑄結(jié)晶器非正弦振動的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連續(xù)鑄造領(lǐng)域，尤其是一種擺動型偏心軸激發(fā)連鑄結(jié)晶器非正弦振動 的控制方法。
【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，在鋼水澆 注到結(jié)晶器的過程中，結(jié)晶器必須按一定規(guī)律進(jìn)行振動，以保證鑄坯與結(jié)晶器的潤滑條件， 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。隨著人們對鑄坯與結(jié)晶器間 各種復(fù)雜物理機(jī)理認(rèn)識的深入，非正弦振動被公認(rèn)為是目前實(shí)現(xiàn)高效連鑄的最優(yōu)波形，因 此根據(jù)結(jié)晶器驅(qū)動裝置的特點(diǎn)開發(fā)滿足連鑄工藝的非正弦振動波形是連鑄生產(chǎn)中的重要 問題。目前常用的結(jié)晶器非正弦波形發(fā)生器主要有液壓缸，電動缸和偏心軸連桿機(jī)構(gòu)三種。
[0003] 其中，偏心軸連桿機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、耐磨損、耐沖擊性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)， 通過變角速度驅(qū)動偏心軸旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)非正弦波形。但目前由偏心軸連桿組成的波形發(fā)生 器，由于偏心軸單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在線改變偏心距難度較大，相應(yīng)結(jié)晶器振幅不宜調(diào)整。相關(guān) 技術(shù)中，如申請?zhí)枮?01210291325. 0的中國專利，公開了一種通過偏心軸擺動運(yùn)行激發(fā)結(jié) 晶器非正弦振動的裝置，調(diào)整偏心軸的擺角即可控制結(jié)晶器的振幅，相對傳統(tǒng)偏心軸連續(xù) 運(yùn)動模式，該發(fā)明有效地解決了困擾偏心軸連桿波形發(fā)生器無法在線調(diào)整振幅的難題，但 該發(fā)明只公開了一種可實(shí)現(xiàn)偏心軸擺動的裝置結(jié)構(gòu)，沒有討論與擺動型偏心軸運(yùn)行模式相 符的非正弦振動波形。
[0004] 綜上所述，目前的非正弦波形都是針對直線運(yùn)動的液壓缸或連續(xù)旋轉(zhuǎn)的偏心軸構(gòu) 建的，因此急需構(gòu)建一種適用于偏心軸擺動運(yùn)行模式下的結(jié)晶器非正弦振動波形。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種頻率和波形可調(diào)、在線控制方便的擺動型偏心軸激發(fā)連 鑄結(jié)晶器非正弦振動的方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明所述方法用于偏心軸擺動運(yùn)行的 非正弦驅(qū)動裝置，偏心軸通過連桿與振動臺相連，連桿兩端分別與偏心軸和振動臺鉸接，振 動臺通過導(dǎo)向裝置沿特定軌跡移動，結(jié)晶器與振動臺固接并隨其運(yùn)動，偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動 結(jié)晶器上升或下降，偏心軸圓心與回轉(zhuǎn)中心連線關(guān)于水平面對稱擺動運(yùn)行，連線轉(zhuǎn)過的最 大角度為180°，根據(jù)結(jié)晶器的振幅h、頻率f和波形偏斜率α這三個(gè)基本振動參數(shù)作為自 變量，設(shè)計(jì)如下偏心軸擺動角速度方程，
[0008] (1) ω = at2+bt 0 < t彡ta，為結(jié)晶器下降段對應(yīng)的偏心軸擺動角速度方程；
[0009] 式中，ω--偏心軸的角速度（rad/s);
[0010] t--時(shí)間參數(shù)（S);
[0011] T--振動周期（S)，T = 60/f，f為振動頻率（min 3 ;
[0012] ta一一結(jié)晶器下降和上升轉(zhuǎn)化時(shí)的時(shí)間（s)，ta= (l-a)T/2, a為波形偏斜率；
[0013] a、b-一結(jié)晶器下降時(shí)偏心軸角速度函數(shù)中的第一系數(shù)和第二系數(shù)，可根據(jù)方
求得，其中h為結(jié)晶器的振幅（mm)，e為偏心軸的偏心距 (_)，i為連桿與振動臺連接點(diǎn)處的振幅與結(jié)晶器振幅的比值；
[0014] (2) ω = c〇+c1t+c2t2+c3t3+c 4t4 ta < t彡T，為結(jié)晶器上升段對應(yīng)的偏心軸擺動 角速度方程；
[0015] 式中，t--時(shí)間參數(shù)（s);
[0016] T--振動周期（s)，T = 60/f，f為振動頻率（min 3 ;
[0017] c。、Cl、c2、c3、C4一一結(jié)晶器上升時(shí)偏心軸角速度函數(shù)中的第一系數(shù)、第二系數(shù)、第 三系數(shù)、第四系數(shù)和第五系數(shù)，可根據(jù)如下方程組
[0019] 求得；其中，a、b--結(jié)晶器下降時(shí)的速度系數(shù)；
[0020] 則相應(yīng)的結(jié)晶器速度函數(shù)為
[0021]
[0022] 式中，V--結(jié)晶器的速度（m/min)
[0023] φ--偏心軸的擺角（rad):
[0024] t--時(shí)間參數(shù)（s);
[0025] T--振動周期（s)，T = 60/f，f為振動頻率（min 3 ;
[0026] ta一一結(jié)晶器下降和上升轉(zhuǎn)化時(shí)的時(shí)間（s)，ta= (l-a)T/2, a為波形偏斜率。
[0027] 結(jié)晶器的最大振幅等于e/i，e為偏心軸的偏心距（mm)，i為連桿與振動臺連接點(diǎn) 處的振幅與結(jié)晶器振幅的比值。為了保證結(jié)晶器振幅任意可調(diào)，偏心軸的偏心距e多i h_， 其中h_為結(jié)晶器振動過程中要求的最大振幅。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0029] 1、偏心軸和結(jié)晶器的速度曲線光滑連續(xù)，無沖擊，完全適用于振幅，頻率和波形可 調(diào)的擺動型偏心軸波形發(fā)生裝置；
[0030] 2、波形函數(shù)和偏心軸速度函數(shù)均以結(jié)晶器的振幅h，頻率f和波形偏斜率α三個(gè) 基本參數(shù)為自變量，非常便于根據(jù)生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動裝置的在線實(shí)時(shí)控制。
[0031] 3、結(jié)晶器的波形由多項(xiàng)式函數(shù)構(gòu)造，易于積分和求導(dǎo)運(yùn)算，可精確的計(jì)算出負(fù)滑 動時(shí)間，負(fù)滑動超前量及正滑動速度差等振動工藝參數(shù)，有利于準(zhǔn)確把握非正弦波形的工 藝特性。
【附圖說明】
[0032] 圖1是結(jié)晶器驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的偏心軸角速度曲線圖。
[0034] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)晶器振動速度曲線圖。
[0035] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)晶器振動位移曲線圖。
[0036] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)晶器振動加速度曲線圖。
[0037] 附圖標(biāo)號：1為偏心軸、2為連桿、3為結(jié)晶器振動臺。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0039] 本發(fā)明用于偏心軸擺動運(yùn)行的非正弦驅(qū)動裝置，偏心軸1通過連桿2與結(jié)晶器振 動臺3相連，連桿兩端分別與偏心軸和結(jié)晶器振動臺鉸接，結(jié)晶器振動臺通過導(dǎo)向裝置沿 特定軌跡移動，結(jié)晶器與振動臺固接并隨其運(yùn)動，偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動結(jié)晶器上升或下降，偏 心軸圓心與回轉(zhuǎn)中心連線關(guān)于水平面對稱擺動運(yùn)行，連線轉(zhuǎn)過的最大角度為180°，根據(jù)結(jié) 晶器的振幅h、頻率f和波形偏斜率α這三個(gè)基本振動參數(shù)作為自變量，設(shè)計(jì)如下偏心軸擺 動角速度方程，
[0041] (1) ω = at2+bt 0 < t彡t。，為結(jié)晶器下降段對應(yīng)的偏心軸擺動角速度方程；
[0042] 式中，ω--偏心軸的角速度（rad/s);
[0043] t--時(shí)間參數(shù)（s);
[0044] T--振動周期（s)，T = 60/f，f為振動頻率（min 3 ;
[0045] ta一一結(jié)晶器下降和上升轉(zhuǎn)化時(shí)的時(shí)間（s)，ta= (1-α)Τ/2, α為波形偏斜率；
[0046] a、b-一結(jié)晶器下降時(shí)偏心軸角速度函數(shù)中的第一系數(shù)和第二系數(shù)，可根據(jù)方
長得，其中h為結(jié)晶器的振幅（mm)，e為偏心軸的偏心距 (_)，i為連桿與振動臺連接點(diǎn)處的振幅與結(jié)晶器振幅的比值；
[0047] (2) ω = c〇+c1t+c2t2+c3t3+c 4t4 ta < t彡T，為結(jié)晶器上升段對應(yīng)的偏心軸擺動 角速度方程；
[0048] 式中，t--時(shí)間參數(shù)（S);
[0049] T--振動周期（s)，T = 60/f，f為振動頻率（min 3 ;
[0050] c。、Cl、c2、c3、C4一一結(jié)晶器上升時(shí)偏心軸角速度函數(shù)中的第一系數(shù)、第二系數(shù)、第 三系數(shù)、第四系數(shù)和第五系數(shù)，可根據(jù)如下方程組
[0052] 求得；其中，a、b