新型方坯连铸机振动装置的优化设计及有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义

方坯连铸机振动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。振动装置关键技术主要包括以下方面：(1)液压伺服振动机构(能在浇铸过程中改变振幅、频率和波形偏斜率)；(2)缓冲力的优化；(3)高频率小振幅工艺的优化；(4)振动体质量的最小化及板簧导向系统；(5)外装式结晶器电磁钢流控制装置的支撑与运转机构；(6)内装式结晶器电磁钢流控制装置的支撑机构；(7)结晶器运动状况动态监视系统(主要监视摩擦力的变化)；(8)结晶器振动反向控制模型(拉速提高频率降低，振幅提高)。

目前方坯连铸机振动装置还不完善。为了适应高效、高质、低成本的发展趋势和适应市场的要求，本设计将结合ansys有限元分析软件，对装置的关键零件进行有限元分析，设计出一种新型方坯连铸机结晶器，主要由振动台、机架、固定板、减速机构等组成。这种结晶器的设计成功将为方坯连铸机的高质、高效、低成本生产提供有力支持。

结晶器振动装置是方坯连铸机的关键设备,通过不断优化振动装置可以改善方坯连铸机性能,减少生产事故,提高铸造机生产效率,降低钢水消耗,提高经济效益,满足方坯高效化生产的需要,对同类型连铸设备的高效化改造具有很好的借签意义。

2. 国内外研究现状分析

1.长臂振动机构对弧形运动说,最准确的是长臂式振动机构,以弧形铸机的基本弧圆心为摆动中心,振动臂长等于基本弧半径,这样建成的振动机构自然会产生准确的弧形运动,这是弧形铸机开发的初始阶段采用的振动机构,因为最初弧形半径是较小的,随着连铸技术的发展,铸坯断面特别是与弧形半径有关的铸坯厚度增加,使 弧形半径越来越大,连铸工作者不得不寻求代替的机构,加长的刚性振动臂在内弧区域,既笨重又影响了二次冷却装置的吊装,但技术发展到今天, 由于小方坯连铸机上也采用了多点矫直或连续矫直技术,弧形铸机基本弧半径可以减小到 2.5mm，这种铸机可以浇 130mm方铸坯,r4m可以浇160mm方铸坯,所以又采用了长臂式结晶器振动机构。

这种振动机构的优点：运动轨迹精确，可以得到最准确的圆弧形运动轨迹；这种振动机构的缺点：随着连铸技术的发展，要求连铸机的弧形半径越来越大，这样长臂振动机构不但显得笨重，而且在连铸机内弧区有一个固定的长臂存在，给二次冷却区的扇形段吊装带来困难。

同时，由于臂长的增加，受温度影响引起的变形误差加大，影响了这种振动机构的发展。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容及计划：研究计划： 第 1 周：了解毕业设计环节，熟悉毕业设计任务内容； 第 2-4 周：查阅文献资料，撰写文献综述，填写开题报告； 第 5 周：调研，拟定总体方案；准备和熟悉autocad、proe、ansys分析软件； 第 6-12周：画出总装图，零件二维工程图，辅以proe画三维立体图； 第 13 周：运用材料力学知识，对装置关键结构进行强度校核计算，并运用ansys分析软件对主要结构进行受力模拟分析，优化结构； 第14-15周：撰写毕业设计说明书； 第 16 周：做好答辩准备工作，并进行毕业答辩。

研究内容：(1) 设计新型方坯连铸机结晶器振动装置，运用cad软件画平面工程图（包括装配图和主要零件图），具体包括振动台、机架、固定板、减速机构等；

(2) 辅以proe画三维立体图；

4. 研究创新点

生产过程中易出现的情况在设计过程中必须进行充分的考虑，根据分析对振动机构重新校核、设计、布置，主要对电机、减速箱、润滑与密封进行改进。

特色与创新有以下几方面：1)对机构的准确校核、设计；2)电机准确选型；3)选用人字齿轮；4)保证轴颈密封、防止漏油及密封的改进等。