小方坯连铸机结晶器振动偏摆标准量化分析
方坯连铸机振动参数
方坯连铸机振动参数方坯连铸机是一种生产特种钢、合金钢、不锈钢等大断面钢材的重要设备。
然而,方坯连铸机生产过程中存在一些问题,如振动问题,这些问题会导致不良的生产效果和生产安全隐患。
因此,探究方坯连铸机振动问题非常重要。
本文将详细介绍方坯连铸机振动参数。
一、振动的概念及分类振动是物体在固定的轨迹上偏离平衡位置进行的周期性运动。
从振动矢量的方向和形态上进行分类,可以将振动分为三种类型:横向振动、纵向振动和扭转振动。
横向振动是物体垂直于其运动方向的振动,纵向振动是物体沿其运动方向的振动,扭转振动是物体沿其纵向振动方向上的旋转振动。
方坯连铸机振动问题的主要原因是在冷却液管、冷却器、结晶器和软摆杆等部位发生了失稳现象。
失稳现象会引起方坯连铸机振动,在振动过程中会产生一系列振动参数,如:1、位移:反映物体从平衡位置发生振动时的偏移量。
通常使用拉曼位移计或位移传感器等设备测量。
2、速度:反映物体在振动时的速度变化。
通常使用振动速度计等设备测量。
4、阻尼比:反映振动系统中自由振动和受阻振动的比例。
阻尼比越大,振动系统中的阻尼越多,振动越快速地消失。
5、共振频率:当系统处于自由振动状态下,振幅达到最大值的频率称为共振频率。
6、振幅:反映物体在振动时的强度,即物体振动的最大偏移量。
方坯连铸机振动参数对机器的影响很大。
如振幅的变化会导致结晶器中的结晶器填充率增加或减少,从而使方坯的截面形态和尺寸发生变化;振动加速度的增加会导致铸坯表面产生层状横纹或或轻微扭曲,从而影响其切割精度;振动共振频率的变化会导致机身的不稳定,从而影响其运行和安全性。
四、振动参数检测和控制为了解决方坯连铸机振动问题,必须快速、准确地检测和控制振动参数。
目前,常用的振动参数检测和控制方法主要有两种:1、无线传感器网络技术通过安装受控机器上的无线传感器网络设备,实现对振动参数的精确测量和实时监控。
该技术具有传输稳定、安装方便、实时性强等优点。
2、PID控制技术通过对方坯连铸机振动参数进行PID控制算法进行控制。
板坯连铸机结晶器振动系统故障分析与治理
TAU 非正弦系数最小值: 0.3 mm TAU 非正弦系数最大值: 0.7 mm 3 故障情况与故障查找治理 在拉钢过程中, 出现了 如 下 情 况:当 拉 速 设 为 1.2 m/min 时, 结晶器振动 2# 液压缸位置超差报警,造成振 动停止、拉矫停止。系统重新启动后正常。再次将拉速 设定为 1.2 m/min, 计算机画面振动图形和结晶器实际 振动均正常。当拉速设为 1.5 m/min 时, 计算机画面振 动图形显示稍有偏差, 当拉速设置为 1.8 m/min 时, 计 算机画面振动图形显示偏差较 大, 当 拉 速 设 置 为 2.0 m/min 时, 结晶器振动和拉矫机停止。选择尾坯模式自 动校准位置,重新上引锭试车,振动很短时间就停止。 之后对相关的系统反复重新启动,问题依然存在。根据 液压系统原理进行逻辑分析, 逐一排除, 最后找出发 生故障的部位, 解决了问题保证了生产正常进行。 首先, 对设置的参数进行检查, 排除了参数设置 不合理的因素, 检查 PLC 元 器 件 工 作 情 况 、及 各 线 路 连接情况, 但未找到故障点。经过排查分析后, 认为液 压伺服阀控制系统出现问题的可能性较大。随后从以 下几个方面作进一步排查。 ( 1) 检查油源压力, 无异常。 ( 2) 检查油的清洁度, 实测为 NAS 1, 正常。 ( 3) 进一步检查伺服阀的内部反馈情况, 通过在计 算机上设定液压伺服阀某一电流信号 ( 在±10 mA 之 间) , 检查 1# 液压伺服阀和 2# 液压伺服阀的开口度,并 进行对比, 两个阀的开口度几乎一致,排除了伺服阀故 障。 ( 4) 检查传感器的输出信号是否正常, 分别在手动 和定位模式下, 对结晶器升降位置即液压缸缸杆升降 位置反复进行测量,发现计算机显示的 2# 液压缸缸杆 升降位置与实际位置相差很多, 实际上 2# 液压缸缸杆
小方坯连铸机结晶器振动液压系统优化
小方坯连铸机结晶器振动液压系统优化王曲业;涂晨;张小勇【摘要】介绍了小方坯连铸机结晶器振动液压系统存在的跳振、油温过高和压力冲击大等问题,通过分析结晶器液压系统原理,探究故障产生因素,提出解决方案.重点采用理论计算、AMEsim数值仿真,从泵、溢流阀、负载的流量匹配和压力匹配角度,分析恒压变量泵不能有效变量、液压油经溢流阀溢流、油液温度不可控的原因,提出增加蓄能器,减小泵排量方案,并得出泵最大排量和各参数设置合理值.将改进方案在9#小方坯连铸机上应用,生产运行实践证明改进优化成效显著,可推广应用.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】4页(P148-151)【关键词】小方坯连铸机;结晶器;振动;液压系统【作者】王曲业;涂晨;张小勇【作者单位】江苏沙钢集团有限公司,江苏张家港215625;韶关液压件厂有限公司,广东韶关512027;韶关液压件厂有限公司,广东韶关512027【正文语种】中文【中图分类】TH137结晶器振动是连铸生产的关键控制工艺,液压伺服系统驱动的结晶器振动技术是当前最先进技术之一[1-3]。
某厂7#1×6流小方坯连铸机的结晶器振动采用该技术,可实现非正弦规律振动,振幅、频率等工艺参数在线无级调节。
该液压系统同时承担结晶器在线更换时设备的进出、锁紧及定位功能。
由于液压系统的设计缺陷及工况恶劣,技术人员难以近距离检查维护,存在运行不稳定、故障率高、恢复时间长等问题,针对这些不足,从设计选型、环境控制等方面进行改造优化,效果较好。
小方坯连铸结晶器液压系统包括主功能系统和循环过滤冷却系统,主功能系统实现结晶器的振动及结晶器的在线更换,循环过滤冷却系统滤除油液杂质和控制油液温度,保证主功能系统正常运行。
油源采用2台250 mL/ r轴向柱塞泵供油,一用一备,为6流结晶器液压元件供油。
每流采用1台结晶器振动缸、1台进出缸、4台锁紧缸和1台定位缸。
连铸结晶器振动参数取值限度问题
连铸结晶器振动参数取值限度问题连铸结晶器振动参数取值限度问题1 前⾔随着连铸技术的发展,结晶器振动技术亦不断发展,主要表现在振动参数的选择更加灵活,振动的⼯艺效果更好,尤其是振动参数更适合连铸⾼拉速的⼯艺要求。
结晶器振动的每⼀次完善都是突破原有振动参数的取值限度,以适应连铸更⾼的⼯艺要求。
随着结晶器⾮正弦振动形式的开发,本⽂讨论振动参数的取值限度问题。
2 结晶器振动参数的影响拉速Vc是连铸⼯艺控制的⼀个最关键的参数,因此结晶器振动参数的选择亦必须适合拉速的要求。
结晶器振动⼯艺参数对其⼯艺效果的影响如下:1)结晶器振动的负滑脱时T N控制铸坯表⾯的振痕深度,即两者呈增函数关系。
T N越长,振痕越深。
2)保护渣的消耗量与结晶器振动的正滑脱时间呈增函数关系,正滑脱时间越长,保护渣消耗量越⼤。
3)结晶器振动的负滑脱时间率、负滑动量、结晶器上振的最⼤速度都反映结晶器振动的⼯艺效果,但它们不是独⽴的参数,⽽且随着结晶器振动形式的确定,⼀般以其正、负滑脱时间来判定结晶器振动的⼯艺效果。
基于上述⼏点,为控制铸坯的振痕深度,希望T N短;⽽为保证结晶器的润滑效果,增加保护渣的消耗量,希望正滑脱时间长,为此⽬的开发了结晶器的⾮正弦振动形式,从⽽突破了结晶器正弦振动参数的取值限度。
3 问题的提出在结晶器⾮正弦振动中引⼊波形偏斜率α这⼀基本参数,增加了振动的独⽴参数,使振动参数的选择更灵活,更适合⾼速连铸的⼯艺要求。
即在⼀定的V C条件下,采⽤⾮正弦振动可以明显地降低振动频率f ,即可以保持f 不变,通过调整α来适合Vc的要求。
此外,⾮正弦振动可以分别构造结晶器的上振和下振速度曲线。
由此提出:在⼀定的Vc下,可否通过不断地增加α⽽⽆限地降低f 。
图1⽰出在⼀定V C和振幅S时,不同α所对应的t N – f 曲线。
可见α增加,t N – f 曲线左移。
图2为对应图1中某⼀t N值时,不同α和f 下的结晶器振动速度V m– 时间t曲线。
浅谈解决连铸抖动问题的实践经验
浅谈解决连铸抖动问题的实践经验摘要:本文分析解决了在连铸生产过程中遇到的问题,根据不同钢种及不同情况对设备进行了调整改进。
关键词:连铸;拉坯速度;振动;弧度;铸坯;结晶器前言随着连铸技术的发展,拉坯速度逐渐提高,高频小振幅的结晶器振动技术被广泛使用。
由于设备设计、机型本身的因素或操作不当,在拉某些钢种或小断面坯型存在抖动。
某炼钢厂在生产过程中,同样发现小断面连铸坯存在不同程度的抖动,其中Ф150和Ф180抖动现象较为明显,而150方则稍微好些。
在生产其Ф150断面的合金钢,如GCr15、28GrMo40钢种时,抖动现象较更加严重,多次出现因抖动问题造成漏钢停机,给生产带来了不利影响。
另外发现每流都有不同程度的走偏情况出现,时有时无。
为了解决以上出现的问题,公司组织人员对连铸设备主要做了以下工作:1.利用对弧样板,重新测量和校准对弧精度从生产28GrMo40现场情况来看,铸坯抖动时,发现在二冷2段及3段的托坯辊不能有效的托住坯子,从而导致铸坯抖动结壳。
分析认为这是根源所在,提出了解决措施。
首先通过对弧样板初步调整各托坯辊的间隙,利用新的安装条件好的结晶器作为对弧样板的上支撑点,拉坯机下辊作为对弧样板的下支撑点,以对弧样板为基准,分别对每流1、2号托坯辊进行校验测量,发现均存在10―30mm间隙。
通过在托坯架的安装面上增加或减少垫片来初步调整托坯辊的弧度。
然后将对弧样板换为引锭杆作为对弧基准,同样以结晶器和拉坯辊作为上下支撑点,通过调整托坯辊的垫片进行微调托坯辊的弧度。
在托坯辊弧度调整到要求的精度后,圆坯及小断面生产就极少发生抖动现象,也基本上杜绝了因抖动问题而造成漏钢的事故,虽然偶尔也有轻微的抖动发生,但这都是因为托坯辊磨损更换后没有及时调整其对弧精度造成的。
后面一旦发现后就利用停机时间对该托坯辊的弧度进行调整。
应该说这是提升连铸精度的关键所在。
2.调整密排辊的弧度密排辊主要是210x280断面和250方断面使用,其作用是为了防止产生鼓肚变形及裂纹,所以对于大断面来说极为重要。
结晶器振动参数对连铸坯表面质量的影响
参数
优 化 前
优 化 后
断面
150 @ 210 150 @ 150 130 @ 130 150 @ 210 150 @ 150 130 @ 130
拉速P m#min- 1
1. 0~ 1. 7 2. 0~ 2. 8 2. 8~ 3. 2
1. 0~ 1. 8 1. 8~ 2. 8 2. 8~ 3. 2
负滑脱率P %
目前铸机条件下结晶器振动参数特点如表根据拉速范围铸坯断面要求选定负滑脱率或负滑脱时间前提下再根据正弦振动形式间的数学关系式确定其它振动参数振动频率负滑脱时间结晶器导前振痕间距振动参数优化由于振程是不容易改变的而且其它振动参数都是通过负滑脱率来调整根据式优化前后结晶器振动参数振程10mmtablemouldoscillationparametersbeforeafteroptimizationoscillationextent10mm参数断面振动频率p次min结晶器导前pmm振痕间距pmm150210131311951015015011154193141613013010174192151615021037381812015515015033341315617515161301303133111751811617
( 4) 在铸坯与结晶器之间润滑不良严重时, 铸坯与结晶器铜板发生粘结, 粘结使该处传热增 加, 弯月面凝固加剧, 弯月面坯壳厚度增加, 强度 增加, 造成钢水溢流并在器壁上凝固, 形成铸坯表 面上的搭结现象, 即带根的疤。
由此, 目前南钢铸坯表面缺陷产生主要原因
为: 润滑不良, 铸坯与结晶器间的机械作用力大, 导致拉坯阻力大所致。
及拉坯力等作用下, 这些裂纹将进一步扩展, 由此 导致振沟下谷部裂纹。该裂纹在高温下产生, 导 致裂纹内被氧化, 形成氧化铁, 这带来轧制过程中 裂纹不能焊合, 轧材上出现结疤及掉块现象。
连铸机结晶器振动装置动态性能分析
连铸机结晶器振动装置动态性能分析124研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.05 (上)动装置,新生坯壳与铜板黏结问题得以缓解,也能避免坯壳上应力过度集中或者过大,对预防铸坯表面的裂纹相对有效。
如结晶器呈向下运动状态,由于存在摩擦作用力,能同步给坯壳施加压力,自动修复结晶器向上时拉出的裂痕。
但需尤其注意,向下运动的速度必须超过拉坯速度,构成负滑脱。
结晶器铜板与运动坯壳之间有摩擦力,在此摩擦作用下可能导致坯壳上的裂纹,在后续浇注作业中,也需考虑摩擦力大小来调整浇注速率。
初生坯壳与结晶器铜板之间有液体渣膜,该部位虽同样存在一定的摩擦力,但依据其作用情况,属于黏滞摩擦,也就是说,摩擦力与相对运动速度之间为正向变化关系,而渣膜黏度与渣膜厚度之间为反比。
综合上述分析,如结晶器振动装置处于正滑脱条件,摩擦力会对坯壳产生较大的拉应力,如此应力超出了坯壳自身的可承受极限,在表面将出现或大或小的裂纹。
因此,实际的工作中相关人员需分析连铸机结晶器振动装置的动态特性,在此基础上减小上述摩擦力作用,保障铸坯表面质量。
结晶器非正弦振动尚未出现之前,大部分连铸机结晶器振动装置均为机械式结构,这类型装置在运行过程中由直流电动机驱动,使装置进入运行状态,借助万向联轴器,在两端转动2个涡轮减速机,但两端构成不同,一端配备有可调节轴套,涡轮减速机后可由万向联轴器辅助,与两个滚动轴承的偏心轴可靠连接,每个偏心轮部位配备有曲柄,该曲柄有滚动轴承,此轴承的振动连杆能起到支撑作用,增强振动台结构的整体稳定性,并同步引发或大或小的振动现象。
机械振动属于正弦曲线振动,振动期间的波形、振幅在任何情况下都无波动。
以某企业为例,其结晶器振动系统为机械驱动,具有一系列不足:振动力从两点逐步传给结晶器,整个传力更为复杂,不能遵循均匀性规定;在高频振动条件下,无法维持相对平稳的运行状态,无论处于高频还是低频状态,振动导向与实际的偏差都相对较大;结构复杂,传力流程多,后续的对中调整、维护工作量大且操作不易;控制效率低且可靠性不足,受外部因素干扰大,无法长时间保持稳定的振动波形条件;不能根据需求调整振动曲线,不具备在线设置振动波形功能。
结晶器振动全解
连铸技术
结晶器振动参数对拉速的影响
研究表明,采用高频振动有利于提高拉坯速度, 而且提高拉速还有利于减少振痕。但在一定的 工艺条件下,拉坯速度受到冷却速度及设备精 度的限制,提高拉速将会导致拉漏率的上升。
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连铸技术
2.2. 结晶器正弦振动的特性分析
目前描述负滑脱的参数较多,对于同一振幅、频率和拉 速的情况下,这些参数给出了不同的数值。但它们当 中独立的参数只有两个:负滑动率 NS 和负滑脱时间 tN。因为负滑脱参数直接关系到铸坯的脱模和铸坯的 质量,所以参数 NS和tN被称为工艺参数。 目前国外有关文献报道,大多数的负滑脱时间取值范围 在 0.1s ~ 0.25s,认为对于不同的钢种最佳负滑动 时间为 0.1s 左右。至于负滑动率 NS,国内外有关 文献报道在 NS值为-20%~240%范围内变化进行 浇铸,结果对铸坯脱模及表面质量没有任何不利影响。 可见,对于负滑动率 NS 的取值范围是很宽的,工艺 参数的确定主要是确定负滑动时间。
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连铸技术
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连铸技术
① 全部 tN 曲线与 Ns=-0.024 的射线交于顶点,在一 定的拉速范围内,对于任何一拉速和 tN 曲线都有两 个交点,它们分别对应一个高频率和一个低频率。这 两个频率对应相同的负滑动时间。 ② 全部 tN、Ns 曲线相交于坐标系原点 0 点,曲线的 下部相互靠近,并重合于 Ns=-0.3634(负滑动率极 限值)曲线。s 值越大它们越靠近,tN值越小它们重 合的线段越长,tN=0 时与 Ns=-0.3634 曲线全部 重合。 ③ 增大 s 值,可增大 tN 曲线在拉速 Vc轴上的投影, 因此可根据不同的工作拉速选择相应的 s 值。
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1—同步式振动 2—负滑脱振动 3—正弦振动 图 1 结晶器振动方式
连铸结晶器振动与铸坯表面质量
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连铸结晶器振动与铸坯表面质量
(2)结晶器振动作用
o 防止凝固壳与铜板粘结而拉裂漏钢; o 有利于钢液面液渣渗漏到坯壳与铜板间形成液渣膜
起润滑作用,改善铸坯表面质量;
(3)结晶器振动模式
结晶器振动模式是指振动速度随时间变化规律,可分 为三种:
o 结晶器向下运动速度大于铸坯拉速 处于负滑脱期间,液渣被泵入到坯 壳与结晶器壁缝隙中起润滑作用, 渣圈压力迫使弯月面坯壳向内弯曲 形成振痕(由3状态→4状态)。
o 渣圈挤压力消失钢水静压力又把弯 月面初生坯壳边缘推向渣圈(5状 态)。这种相互运动一直持续到振 动周期的结束,从而形成铸坯表面 的振痕。
强度,把板坯边部温度提高 到960℃,边裂大为减轻。
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•改进前后角部温度变化
连铸结晶器振动与铸坯表面质量
由于含Nb、V、 Ti钢铸坯在二冷 区冷却过程中在 奥氏体晶界第二 相质点析出(图 16),降低了 钢的高温塑性, 在弯曲矫直力作 用下,在振痕波 谷的应力集中而 产生横裂纹。
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o 裂纹深浅不一,有长有 短可,能裂遗纹传深到度中大厚于板2成m为m,•(c) 表面缺陷的来源。
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•图4.板坯连铸表结面晶器横振裂动与纹铸形坯表貌面质量
3.2 板坯横裂纹的微观形貌
(1) 原始板坯横裂纹处取试样,经表面处理后直接在 扫描电镜下观察。
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•(a)原始形貌
•(b)横裂纹放大
(4)描述结晶器振动的基本参数
振动频率f 0—400/min 振幅或振动行程h=vc/f (±3~±5mm) 振动波形(正弦、非正弦) 负滑脱时间tN。
不锈钢板坯连铸结晶器振动系统的故障分析及对策
不锈钢板坯连铸结晶器振动系统的故障分析及对策庞伟林①(柳钢中金不锈钢有限公司设备工程部 广西玉林537624)摘 要 柳钢中金不锈钢板坯连铸机结晶器振动系统是连铸机的主要设备之一,结晶器振动系统如果发生故障,板坯连铸机将面临停产,处理结晶器振动系统的故障的时间直接影响到整个生产的正常运行。
通过对结晶器振动系统的故障分类统计,针对故障的原因进行分析,可以有效的降低系统故障率,避免重复性故障发生概率,对于提高连铸板坯生产产量和质量具有非常重要的意义。
关键词 不锈钢板坯连铸 结晶器振动系统 故障 控制措施中图法分类号 TG155.4 文献标识码 BDoi:10 3969/j issn 1001-1269 2022 Z2 0151 前言广西柳钢中金不锈钢有限公司炼钢厂(一下简称中金炼钢厂)板坯连铸机于2015年7月试投产,主要生产200系不锈钢,铸坯规格160×(600-750)×(8500-10000),1机2流。
洁净振动系统主要是为了防止板坯在冷凝的过程中与铜板粘结一起,出现拉裂或者拉漏[1,2],结晶器上下振动能周期性改变钢液面和结晶器壁的相对位置,有利改善结晶器内壁的润滑状况,减少粘结阻力和摩擦力,从而改善板坯表面质量[3,4,],结晶器振动系统的可以保证板坯生产正常进行,因此振动系统的正常与否直接影响到整个连铸生产的正常运行。
结晶振动系统结构较为复杂,主要是由结晶器振动装置及底座、结晶器(框架结构、结晶器本体),其中通过振动装置和底座控制,使结晶器产出弧形振动。
2 结晶器振动系统发生故障的原因结晶器振动系统是连铸机的主要设备之一,其振动的稳定性直接影响到连铸机的正常运行。
由于投产早期设备状况较好,产量较低,基本能满足生产需求,但随着品种的不断增加,生产负荷加大,该连铸机的振动系统的问题逐渐暴露,板坯连铸机结晶器振动系统在生产中经常出现的故障导致振动故障率高、设备使用率低,生产维修成本高,通过对结晶器振动系统故障的研究分析,发现产生这些问题的原因主要有以下几点:2.1 液压故障原因导致维修成本居高不下,由于液压系统是整个振动系统的关键,液压油站是一个独立的油站,伺服液压系统对油的要求很高(清洁度NAS6级及以上、粘度、水分、机械杂质),而且设备所处的运行环境是高温高湿、粉尘超高,环境也是极易引发故障。
连铸结晶器振动工艺参数
异常情况的预警与处理
预警标准
设定异常参数的阈值,当实时监测数据超过阈值时, 发出预警信号。
预警方式
通过声、光、短信等方式提醒操作人员关注异常情况 。
处理措施
根据异常类型,采取相应的处理措施,如调整振动参 数、清洗结晶器等。
工艺参数的调整与优化建议
调整原则
根据实时监测数据和异常情况,及时调整结晶器的振动参数,确 保连铸过程的稳定性和产品质量。
初始阶段
早期的连铸机采用人工敲击的方式使结晶器振动,这种方 式效率低下且不稳定。
机械式振动阶段
随着机械技术的发展,人们开始采用机械传动装置来实现 结晶器的振动,出现了多种形式的机械式振动装置。
液压式振动阶段
液压技术的引入使得结晶器的振动更加平稳可控,液压式 振动装置逐渐成为主流。
智能化振动阶段
随着计算机技术和传感器技术的发展,结晶器的振动控制 逐渐实现智能化,能够根据实际生产情况自动调整振动参 数,提高铸坯质量和产量。
04
连铸结晶器振动工艺参数的优 化
基于实验的参数优化
实验设计
通过实验方法,对连铸结晶器振 动工艺参数进行优化,需要设计 合理的实验方案,包括选择合适 的实验参数、确定实验范围和实
验步骤等。
数据采集与分析
在实验过程中,需要采集各种数 据,如振动频率、振幅、波形等 ,并对数据进行处理和分析,以 确定各参数对结晶器振动效果的
总结词
随着连铸技术的不断发展,新型振动装置的开发与应 用成为研究重点。新型振动装置应具备更高的稳定性 和可靠性,能够实现更加灵活的振动模式和精确的工 艺参数控制。
详细描述
目前,新型振动装置的开发主要集中在智能化、模块 化和集成化等方面。例如,采用智能传感器和控制系 统,实现对结晶器振动状态的实时监测和自动调整; 采用模块化设计,方便对结晶器进行快速更换和维修 ;采用紧凑型设计,减小设备体积和重量,提高设备 的可靠性和稳定性。这些新型振动装置的开发将为连 铸结晶器振动工艺参数的研究提供更加先进和可靠的 实验平台。
小方坯连铸机结晶器单板簧振动装置机构优化设计
LAB =602.080 LBC = 549.181 LCD = 941.608 LDA = 318.473
结晶器振动的轨迹偏差
AB 杆摆角/上端上振/上端下振/中端上振/中端下振/下端上振/下端下振 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0500 .0107 -.0110 .0043 -.0044 -.0020 .0022 .1000 .0210 -.0224 .0086 -.0089 -.0039 .0046 .1500 .0309 -.0341 .0127 -.0135 -.0055 .0071 .2000 .0405 -.0462 .0168 -.0182 -.0070 .0099 .2500 .0497 -.0586 .0207 -.0229 -.0083 .0128 .3000 .0585 -.0713 .0246 -.0277 -.0094 .0159 .3500 .0670 -.0844 .0283 -.0326 -.0104 .0192 .4000 .0751 -.0979 .0320 -.0376 -.0112 .0227 .4500 .0828 -.1116 .0355 -.0427 -.0118 .0264 .5000 .0901 -.1257 .0390 -.0478 -.0122 .0303 .5500 .0971 -.1402 .0423 -.0530 -.0125 .0343 .6000 .1036 -.1549 .0456 -.0582 -.0126 .0386 .6500 .1098 -.1700 .0487 -.0636 -.0125 .0430 .7000 .1156 -.1854 .0517 -.0689 -.0123 .0477 .7500 .1210 -.2011 .0546 -.0744 -.0119 .0525 .8000 .1260 -.2172 .0574 -.0799 -.0113 .0575 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
连铸机结晶器非正弦振动参数分析及动力学仿真
摘要结晶器是连铸机的关键设备之一,结晶器振动是影响连铸生产质量和产量的重要因素。
因此,对结晶器振动系统进行研究有着重要意义和实用价值。
本文介绍了结晶器振动技术的发展以及结晶器非正弦振动技术在国内外的研究与应用,并在了解国内外结晶器非正弦振动系统和分析结晶器非正弦振动规律以及工艺参数的基础上,结合某板坯连铸机采用的短杆式结晶器液压振动系统,着重于研究结晶器液压非正弦振动系统的动态特性以及结晶器四连杆振动机构的运动学、动力学特性,主要进行了以下几个方面的工作:1)在全面了解结晶器液压振动系统、液压伺服系统的建模方法和仿真的基础上,研究了结晶器液压振动系统的工作原理,建立了相应数学模型。
2)根据建立的数学模型,利用软件Matlab中的SIMULINK模块实现系统动态结构图,通过对液压振动系统进行动态仿真计算分析,得到了系统主要控制量的仿真曲线,研究了系统中主要参数的变化对结晶器液压非正弦振动系统性能的影响。
3)利用三维实体建模软件Pro/E和机械系统动力学分析软件ADAMS,建立了结晶器平行四连杆振动装置的三维虚拟样机模型,通过对平行四连杆振动机构的动力学仿真,得到了在不同振幅,不同振动频率条件下机构的运动学、动力学规律以及相关特性。
对结晶器液压非正弦振动系统的动态特性仿真研究以及对结晶器四连杆振动机构的动态行为仿真研究,其计算结果为连铸机结晶器液压非正弦振动装置的设计、改进及维护提供了数据,也为结晶器液压非正弦振动装置实现高频、小振幅的振动条件提供了理论依据。
关键词:连铸结晶器;非正弦振动;液压振动系统;SIMULINK;ADAMS;动态仿真ABSTRACTThe mould is one of the key devices of continuous casting machine,and the yield and quality of continuous casting mainly depend on the vibration of mould.Therefor,it is quite significant to study mould vibration system.The development of mould vibration technology and the mould non-sine wave vibration technology at home and broad are introduced in the bined with short lever electro-hydraulic mould vibration system,the whole research on dynamic characteristics of mould hydraulic non-sine vibration system and kinematics and dynamics characteristics of mould four-link vibration mechine are based on both the acquirment of mould non-sine vibration system and analysis of mould non-sine vibration regularity. This study puts emphasis upon several parts:1) On basis of knowing about mould hydraulic vibration system and modeling methodologies and simulation and optimization of draulic servo system,study the structure of mould hydraulic vibration and build mathematic model.2) According to the mould hydraulic vibration mathematics model,analyzed the dynamic characteristic of the mould hydraulic vibration system with the MATLAB/Simulink module,figured out the simulation curve of main controlled variable.Effect of main parameters to the system performances is analyzed.3) Based on the 3D prototyping model of mould four-link vibration mechine with Pro/E and ADAMS and dynamic simulation ,study the kinematics and dynamics characteristics of mechine with different frequencies and amplitedes.Results of dynamic characteristic analysis will provide theoretic data for design and improvement to the continuous caster. It will provide theoretic support for the oscillating mechanism using high frequency and short stroke oscillation parameters.Key Words:Contunuous casting mould;Non-sine vibration;Hydraulic vibration system;SIMULINK;ADAMS;Dynamic simulation目录第一章绪论 (1)1.1 连铸及结晶器简介 (1)1.2 结晶器振动技术的发展 (2)1.3 连铸结晶器非正弦振动技术在国内外的研究与应用 (4)1.4 课题来源及研究意义 (6)1.5 课题主要研究内容 (6)第二章连铸结晶器非正弦振动理论分析 (8)2.1 结晶器非正弦振动产生机理 (8)2.1.1 结晶器润滑机理 (8)2.1.2 结晶器最佳振动波形产生机理 (9)2.2 结晶器非正弦振动波形及数学表达式 (11)2.2.1 三角形振动波形 (11)2.2.2 普通非正弦波 (13)2.2.3 复合正弦波 (15)2.3 结晶器非正弦振动参数分析 (16)2.3.1 非正弦振动工艺参数分析 (16)2.3.2 非正弦振动工艺参数的确定 (17)2.3.3 非正弦振动基本参数的确定 (18)第三章连铸结晶器液压振动系统研究 (20)3.1 结晶器液压振动系统组成及原理 (20)3.2 结晶器液压振动系统的技术要求 (21)3.3 结晶器液压振动系统建模 (22)3.3.1 液压系统常用建模方法 (22)3.3.2 结晶器液压振动系统简化 (24)3.3.3 结晶器液压伺服系统数学模型 (24)3.4 系统参数的确定 (27)3.4.1 系统基本参数 (27)3.4.2 参数的计算说明 (28)第四章连铸结晶器液压振动系统仿真分析 (29)4.1 仿真软件的选用及模型实现 (29)4.2 仿真结果及动态特性分析 (32)4.2.1 不同输入信号下动态特性分析 (32)4.2.2 不同系统参数下动态特性分析 (34)第五章连铸结晶器四连杆振动机构动态仿真 (36)5.1 三维虚拟样机模型的建立 (36)5.1.1 建模及仿真软件简介 (36)5.1.2 机构中零部件三维造型及装配 (37)5.1.3 机构间运动副、约束力及运动激励的施加 (38)5.2 四连杆振动机构运动学分析 (39)5.2.1 杆件角速度及角加速度仿真结果分析 (40)5.2.2 结晶器速度及加速度仿真结果分析 (42)5.3 四连杆振动机构动力学分析 (43)5.3.1 各构件动支反力仿真结果 (44)5.3.2 构件动支反力变化规律分析 (45)第六章结论 (47)参考文献 (48)致谢 (51)个人简历及在学发表论文 (52)第一章绪论1.1 连铸及结晶器简介连铸即连续铸钢技术,是指将高温钢液连续的浇铸到一个或多个强制水冷的金属型腔内。
连铸结晶器振动工艺参数
06
研究展望与未来发展趋势
结晶器振动工艺参数研究的现状与不足
要点一
现状
要点二
不足
连铸结晶器振动工艺参数是提高铸坯质量、减少裂纹 等缺陷的关键因素。目前,国内外研究者已经开展了 大量研究,取得了一定的成果。
优化建议
根据实际生产需要选择合适的波形,如方波适用于高碳钢等硬度较 大的材质,正弦波适用于低碳钢等韧性较好的材质。
振动方向的控制与优化
01
纵向振动
能够提高铸坯的纵向均匀性,但脱模效果较差。
02
横向振动
能够提高铸坯的横向均匀性,但可能增加振痕深度。
03
优化建议
根据铸坯的形状和用途选择合适的振动方向,如矩形坯多采用纵向振动
连铸结晶器振动工艺参数
2023-11-09
目录
• 结晶器振动概述 • 结晶器振动工艺参数 • 结晶器振动工艺参数的选择与优化 • 结晶器振动工艺参数的监控与调整 • 结晶器振动工艺参数对铸坯质量的影响及控制措
施 • 研究展望与未来发展趋势
01
结晶器振动概述
结晶器振动的重要性
提高产品质量
通过振动,可减少铸坯表面缺 陷,提高产品质量。
振动幅度
总结词
振动幅度是结晶器振动工艺中的另一个重要参数,它决 定了坯壳与结晶器之间的相对位移。
详细描述
振动幅度是指结晶器振动时坯壳与结晶器之间的最大相 对位移,通常以毫米(mm)为单位表示。在连铸过程 中,适当地增大振动幅度可以增加坯壳与结晶器之间的 相对运动,有利于减小坯壳与结晶器之间的摩擦力,降 低坯壳表面的传热速率。然而,过大的振动幅度可能导 致坯壳过热或破裂,影响连铸坯的质量和结晶器的使用 寿命。
小方坯连铸机振动装置_毕业设计论文
小方坯连铸机振动装置摘要本次设计的是板坯连铸机结晶器震动装置,主要对连铸机震动机构,连杆机构,减速机构,偏心轴等进行设计,并对连铸机的一些设备:电动机,减速器,联轴器,结晶器及振动装置、等进行了选择计算并列出了主要技术性能参数。
对轴的一些受力情况,及其强度的校核,文中形象的画出了其受力分析图,并且对各个部分进行了详细的分析。
本次设计的振动装置主要是靠偏心轮的偏心位移而产生的震动,所以对偏心大小得计算显得尤其重要。
同时由于减速器种类的不一,还有传动比的不同,根据实际的情况,本设计选择二级齿轮减速器。
根据板坯的截面大小,振幅,频率,得以计算出电动机的功率大小。
另外对板坯连铸连轧技术工艺特点和正弦振动在板坯连铸机上的应用进行专题论述。
同时本文还简洁的讲述了连铸机在全世界及其在中国的发展现状,讲述了连铸机在未来的发展潜力。
我国在世界上的冶金水平,及其连铸机发展的重要性。
关键词:连铸机板坯正弦振动偏心轴电动机AbstractThe design of the slab caster mold vibration device, the main body of the continuous casting machine vibration, linkage, deceleration institutions, such as eccentric shaft design, and continuous casting machine of some equipment: motor, speed reducer, coupling, mold and vibration devices, such as the choice of calculated and listed in the main technical performance parameters. The vibration device designed mainly by eccentric displacement of the eccentric vibration generated, so the size of the bias is particularly important in a calculation. At the same time as a result of different types of speed reducer, as well as the different transmission ratio, in accordance with the actual situation, the two gear reducer design options. According to the section of slab size, amplitude, frequency, to calculate the size of the motor power .In addition to the slab continuous casting and rolling technology characteristics and sinusoidal oscillation in the slab continuous casting machine to the topic discussed. At the same time, this paper describes simple continuous casting machine in the world and its status in China, about the continuous casting machine in the future development potential. China metallurgy in the world level, and the importance of the development of continuous casting machine .Key words:Continuous casting machine ,Slab,Sinusoidal vibration ,Eccentric shaft ,Motor目录摘要 (I)Abstract .............................................. I II 1绪论 .. (1)1.1什么是连铸 (1)1.2钢铁冶炼过程 (1)1.3国内连铸的重要性 (2)1.4中国钢铁工业的发展概况 (2)1.5中国连铸发展的主要成就 (3)1.6世界连铸技术的发展及我国存在的差距 (5)1.7连铸机振动系统应注意的部分问题 (5)2传动设计方案的选择 (1)2.1结晶器的振动方式 (1)2.2结晶器振动机构的类型及选择 (2)2.3 传动方式及选择 (3)3设计计算 (8)3.1设计参数 (8)3.2电动机的选择 (8)3.3 减速器的选择 (11)3.4 联轴器的选择 (12)3.5 偏心轴的设计 (12)3.6 长摇臂的设计 (19)3.7 连接臂的设计 (20)3.8 轴销的选择 (22)4 经济性分析 (24)4.1概述 (24)4.2经济性 (24)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A 英文资料 (30)附录B 中文翻译 (46)1绪论1.1什么是连铸连铸即为连续铸钢(英文,Continuous Steel Casting)的简称。
板坯连铸机结晶器流场数值模拟及结果分析
毕业设计目录摘要············································································································································· - 2 - 英文摘要····································································································································· - 3 - 第一章绪论 ······························································································································· - 4 -1.1结晶器··························································································································· - 4 -1.2结晶器内钢液的流动··································································································· - 4 -1.3结晶器流场的模拟方法······························································································· - 4 -1.4本课题的研究意义、研究内容·················································································· - 5 -1.4.1课题意义············································································································ - 5 -1.4.2本文的主要工作································································································· - 5 - 第二章文献综述······················································································································· - 6 -2.1连铸过程概述··············································································································· - 6 -2.2数值模拟研究现状······································································································· - 6 - 第三章结晶器内流场数学模型的建立··················································································· - 9 -3.1模拟条件······················································································································· - 9 -3.2控制方程······················································································································· - 9 -3.3边界条件的确定··········································································································· - 9 - 第四章模拟计算方法··············································································································- 11 -4.1 GAMBIT ······················································································································- 11 -4.2 FLUENT·······················································································································- 11 -4.3前处理·························································································································- 11 -4.4 求解·····························································································································- 11 -4.5后处理··························································································································- 11 - 第五章计算结果和分析··········································································································- 12 -5.1结晶器内流场基本特征····························································································· - 12 -5.2水口倾角对流场的影响···························································································· - 12 -5.3水口插入深度对流场的影响···················································································· - 13 -5.4拉坯速度对流场的影响···························································································· - 14 - 第六章结论······························································································································- 15 - 参考文献····································································································································- 16 - 致谢············································································································································- 17 -- 1 -李佳:板坯连铸机结晶器流场数值模拟及结果分析板坯连铸机结晶器流场数值模拟及结果分析摘要连铸结晶器过程钢水流动与生产工艺顺序和铸坯质量有密切关系,它不仅涉及到夹杂物分离去除效果和防止保护渣卷入,而且对初生凝固坯壳发育和避免漏钢事故发生具有显著影响。
快速判断板坯连铸机双缸式结晶器液压振动指标
快速判断板坯连铸机双缸式结晶器液压振动指标刘成虎;宋磊;李涛;李青【摘要】结晶器液压振动在板坯连铸生产中具有重要的作用.传统检测装置在线检测振动参数难度比较大.本文通过示波器检测,计算结晶器液压振动装置的位移、振幅、相位差等参数,对振动系统的振动状态进行研究,并与专业检测机构的检测结果进行了对比.结果表明,可利用示波器对结晶器液压振动进行分析,为双缸式结晶器液压振动状态的检测与评价找到了一种简单而快捷的方法.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P7-10)【关键词】板坯连铸;结晶器;液压振动;示波器【作者】刘成虎;宋磊;李涛;李青【作者单位】日照钢铁有限公司,山东,日照,276806;日照钢铁有限公司,山东,日照,276806;日照钢铁有限公司,山东,日照,276806;日照钢铁有限公司,山东,日照,276806【正文语种】中文【中图分类】TF777.11 前言板坯连铸机结晶器液压振动技术是近年来开发并逐渐推广应用的一项新技术。
结晶器液压振动装置是液压缸驱动的使结晶器在浇铸过程中按给定的振动模型作周期性上下运动的装置,振动模型反映了振幅、频率、波形以及这些参数与拉速之间的相互关系。
与传统的机械振动装置相比,结晶器液压振动具有可实现正弦和非正弦振动波形自由切换、振动参数在线调整、优化等功能;非正弦振动技术在工艺上更具有减少摩擦阻力、降低漏钢率、提高拉速和铸坯表面质量等优点。
在设备上具有提高振动装置使用寿命、易于维护等特点。
日照钢铁二炼钢 2007年先后投产三台具有结晶器液压振动技术的板坯连铸机,是由西安重型机械研究所设计、成套。
在实际生产中,振动系统发生故障或振动状态出现异常时,可能会导致铸坯表面质量问题,严重时甚至可能导致漏钢。
因此,结晶器振动状态的检测与评价,对保障连铸生产稳定与高效运行具有重要的意义。
如何简单而快速判定振动设备指标和发现振动故障是设备维护人员所面临的难题。
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小方坯连铸机结晶器振动偏摆标准量化
分析
摘要:本文采取两种方法,一是按仿弧振动,二是根据结构角度,来对固有
偏摆值进行计算,且结合以往经验以及数据积累,获取相应的振动偏摆标准,在
此基础上,针对结晶器振动偏摆,就能够判断其有没有合格,总之通过文章的探究,以期能为相关人员提供借鉴。
关键词:结晶器;偏摆标准;结构角度;仿弧振动
引言:对于结晶器振动装置来讲,常常被用来支撑结晶器,同时让其根据振动规律,进一步来上下振动。
针对振动偏摆数据,如果其超过标准,将对产品质量造
成影响,有的时候,还会造成一系列事故,例如漏钢。
现如今在国内大部分钢厂中,都开展产品质量升级,人们更加注重振动偏摆。
理想情况下,对于结晶器振
动来讲,是做仿弧振动的。
不过因为一系列因素,比如设置结构以及安装方法等,难以彻底做仿弧振动,发生偏摆的现象。
在这样的情况下,会对产品质量造成影响,如果情况严重的话,会引起漏钢。
如今大多数企业选择了振动偏摆测试仪,
可以对偏摆数据进行测量。
该测试仪有着较多的构成成分,比如振动传感器,数
量为2,信息采集系统等。
通常情况下,将传感器置于法兰,由此开展测量。
能
够同时测量多个方向的测量信号,也就是X方向、Y方向以及Z方向(即垂直方向)。
不过现如今国内不存在统一的振动偏摆标准,判定数据有没有超过标准。
文章将某小方坯连铸机当作例子,对偏摆标准进行计算。
1.X方向振动偏摆标准
理想情况下,该方向偏摆数据应是零,存在较多的因素,可能对偏摆值造成影响,一般体现于以下几点。
第一,测量误差,当放置传感器时,不可以和中心线彻底平行,不然的话,会致使测量误差。
第二,铰接点间隙,游隙形成的偏摆
误差。
第三个常见因素是:振动台结构刚度[1]。
结合以往经验与数据积累,用X 来表示这一方向的偏摆标准,数值不超过200微米。
2.Y方向振动偏摆标准
由于传感器置于法兰,来开展测量,会让该方向形成固有偏摆值。
也就是理想状况下,该方向偏摆数据,存在固有偏摆值。
在对偏摆值进行计算时,可以采取两种方式,一是结合仿弧振动计算,二是根据结构角度实行计算。
2.1按仿弧振动计算
图1所示为仿弧振动简图,用R表示弧半径;针对法兰以及中心线,用H表征二者之间的距离;正负S代表振幅;而对于固有偏摆值,则用M来进行表示。
当处于高位时,对于连铸机中心和测量位置,两者间的距离为:M2=
(1)。
针对结晶器,当其处于低位时,对于连铸机中心和测量位置,两者间的距离为:M1= (2),结合式子1和式子2,可以获得固有偏摆值,即:M=M1-M2(3),将式(1)与式(2)代入式子(3)中,能够获得:M=
- (4),某企业某连铸机,其参数是:R为9米,H为460毫米,振幅介于负的4毫米至正的四毫米之间。
把这些数据代进式子(4)里面,可以算出M,即固有偏摆值为409.4微米。
图1仿弧振动简图
2.2从振动台结构角度计算
具体利用过程中,因为设计结构,并没有彻底开展仿弧运动。
文章将某连铸机当作例子,根据结构角度,对固有偏摆值进行计算。
振动台结构原理见图2,当处于零位,通过虚线表征结晶器,当处于地位,通过实线表示。
ABCD属于四连杆结构,杆的长度依次是L1(表示驱动杆)、L2、L3以及L4。
对于AB以及AD,β为二者之间的夹角;用γ来表征水平夹角;从零位至低位时,针对驱动杆,用a1来表示其摆动角度;正负S是振幅;用M来表征固有偏摆值;对于AB以及BD,用V来表示二者之间的夹角;对于B1C1以及B1D,用V1来表示二者之间的夹角;对于BC以及BE,用W来表示二者之间的夹角;针对BE,用Z表征其夹角;针对B1E,用Z1表征其水平夹角[2]。
以下为某连铸机有关的参数:其中杆长(L1至L4)依次大概是800毫米、794毫米、800毫米以及872毫米,CE约为1148毫米,BE约为2000毫米,γ以及β依次约为8.6°以及74.0°,振幅介于负的4毫米至正的4毫米之间。
把这些数据代入相关公式,可以算出M1,即固有偏摆值约为195.9微米,a1约为0.253°。
同理可知,从零位至高位时,能够得出M1,即固有偏摆值约为213.6微米,a1也约为0.253°。
综上所述,可以求出固有振动偏摆值:M等于M1与M2之和,也就是409.5微米,针对驱动杆,其摆动角度大小为0.506°,也就是a的数值。
图2振动台结构原理
2.3Y方向振动偏摆标准计算
理想条件下,对于该方向的偏摆数据来讲,应和固有偏摆值相等。
存在较多的因素,可能对偏摆值造成影响,一般体现于以下几点。
第一,固有偏摆值。
第
二,测量误差,当放置传感器时,不可以和中心线彻底平行,不然的话,会致使测量误差。
第三,轴承游隙以及磨损等,从而形成的偏摆误差。
根据以上分析能够看出,对于摆动角度来讲,其数值大概只有0.5°,在这样的情况下,轴承极有可能产生局部磨损。
第四,结构刚度,在受热的情况下,对于框架来讲,其极有可能出现变形。
结合以往经验以及数据积累,针对新振动台,对于这一方向的偏摆标准,设成Y小于等于M加上300微米,用式子表示为:Y≤M+300;保养的振动台,因为一系列因素的存在,例如轴承出现局部磨损等,所以对于该方向偏摆标准,设成Y小于等于M加上450微米,用式子表示为:Y≤M+450。
3.实际测量数据比较
对于偏摆检测仪来讲,通常情况下,就是针对轴类以及盘类零件,对其径向进行相应检测。
设计新颖,不仅美观,而且有着很好的精度,易于进行操作。
在跳动指标检测方面,其属于不可缺少的仪器。
除了可以检测径向以及端面跳动,在配置有关附件之后,对于管类零件,能够实现对其径向以及端面的检测。
通过对振动偏摆仪的利用,针对振动台偏摆,进一步来开展实地测量,现如今,这一连铸机产品质量可靠,详细测试结果见表1。
在有效对比的前提下,能够得出这样的结论,即:无论是X方向,还是Y方向,偏摆标准设置都是科学的[3]。
偏摆标准见表2,相比于标准值,如果测试值较大,则说明偏摆数据不合理,在这样的情况下,应该对振动台进行更换处理。
表1偏摆测量结果
振动方向标准值
第一
流
第二
流
第三
流
第四
流
X方向200微
米
52微
米
143
微米
94微
米
123
微米
Y方向
M+450=
860微米
652
微米
765
微米
661
微米
762
微米
表2振动偏摆标准
振动方向标准值某连铸机备注X方向200微米200微米--
优秀Y方向(M+300)微
米
720微米新振动台
合格Y方向(M+450)微米850微米
在线以及保养振动台
结论:综上所述,采用以上两种方法,一是按仿弧振动,二是根据结构角度,对固有偏摆值进行计算,所得计算结果差不多一致。
从Y方向上来分析,对于振
幅以及偏摆值,二者存在正相关关系,也就是振幅范围越宽,则表明有着更大的
偏摆值;就频率而言,其和偏摆值没有关系,不会造成影响;从Y方向上来分析,对于弧半径以及偏摆值,二者存在负相关关系,也就是弧半径越小,偏摆值就越大。
摆动角度非常小,轴承极有可能产生局部磨损。
参考文献:
[1]董志龙,卞大鹏,汤浩,尹言利,钱白锡,何海东.小方坯连铸机结晶器振动偏摆
标准的量化研究[J].连铸,2020,44(05):63-65.
[2]何婧,何亚莉.小方坯连铸机结晶器振动装置设计及特点[J].冶金设备,2019(05):15-18+29.
[3]何婧,何亚莉.小方坯连铸机结晶器振动装置设计及特点[J].冶金设备,2018(05):15-18+29.。