D0I:10.13374/j.issn1001053x.1997.s1.026 第19卷增刊 北京科技大学学报 Vol.19 1997年2月 Joumal of University of Science and Technology Beijing Feh.1997 板坯连铸机结晶器振动装置的动态特性 刘鸿飞)李谋渭”张少军)王真文2)王增明3) 张大德3)胡泽斌) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)二重集团公司3)攀枝花钢铁公司 摘要建立了四偏心轮式连铸机结晶器振动装置的空间动力学模型，求出了系统的低阶固有频 率.计算结果和实测结果吻合. 关键词板坯连铸机，动力学，振动 随着连铸技术的发展，高速连铸和热送热装(CC-DHCR)或直接轧制(CC-DR)是传 统连铸机发展的方向.这对铸坯的表面质量提出了更高的要求.由结晶器振动引起的铸坯 表面振痕是影响表面质量的重要因素，研究表明，振痕的深浅与负滑脱时间的长短有关. 负滑脱时间愈长，振痕愈深.所以.缩短负滑脱时间是减小振痕深度、改善铸坯表面质量的 一个重要途径.在现有设备的振动形式为正弦振动的前提下，可以采用高频率、小振幅来缩 短负滑脱时间.提高振动频率、减小振幅并不难实现.但是，由此给振动装置带来的问题及 可能产生的后果是不容忽视的.其中振动频率的提高是否会引起系统共振是问题的关键， 因此，首先需要了解振动系统的固有频率， 针对这一问题，本文对攀钢1350连铸机结晶器振动装置进行动力学分析，求出了低阶固 有频率，作为其动态特性测试分析以及改进生产工艺的理论参考， 1 振动系统动力分析模型的建立 攀钢1350连铸机结晶器振动装置是四偏心轮式振动机构.结晶器的弧线运动是利用两 对偏心距不同的偏心轮及连杆机构而产生的 考虑到结晶器振动装置的结构特点，在建立其动力学分析模型时作如下假设： (1)忽略振动台台面和底座的弹性变形，将其视为刚体，(2)将齿轮、联轴器、偏心轮等 变形较小的盘类零件视为刚体；(3)忽略那些质量和刚度较小的构件（如：通冷却水的橡胶 水套，板簧等)；(4)将传动轴、连杆、缓冲弹簧和支承行架简化为无质量弹簧，将其质量变换 到相邻的刚体上， 在以上假设的基础上，建立动力学模型.该动力学模型具有如下特点： (1)该模型为一空间动力学分析模型，能够较全面地反映振动机构，尤其是能全面了解 振动台及结晶器的振动情况，(2)模型中包括了振动机构传动系统部分，能够反映出传动系统 的扭转振动对系统动态特性的影响；(3)该振动机构动力学分析模型是一扭振和线振的混合 系统模型，利用传递函数y'=l,©os日9，将两系统联系起来，其中l,为偏心轮和偏心套配合后的 1996-03-20收稿 第-一作者男3引岁讲师第 19 卷 增刊 1望刀 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J 加回目 of U 面赚抑 仗 欣妇联 . 回 1 被如吐粉 州加笔 V d . 珍 I 训叹 】望刀 板坯连铸机结 晶器振 动装置 的 动态特性 刘鸿飞 ’ ) 李谋渭 , ) 张少军 , ) 王 真文 2) 王 增 明 “ ) 张大德 “ ) 胡泽斌 3) l) 北京 科技大学机械工程学院 , 北京 l。 叉〕8 3 2) 二重集团公 司 3) 攀枝 花钢铁公司 摘要 建立 了 四 偏心 轮式连铸机结 晶器振动装置的空 间动力学模型 , 求出了 系统 的低 阶固有频 率 . 计算结果和 实测结果吻合 . 关键词 板坯连铸机 , 动力学 , 振动 随着 连铸 技术 的发 展 , 高速 连铸 和 热 送 热 装 (C C 一 D H C R ) 或 直 接 轧 制 (C C 一 D R ) 是 传 统连 铸机发 展的 方 向 . 这 对铸坯 的表 面质量 提 出 了更 高 的 要 求 . 由结 晶 器 振 动 引起 的铸坯 表面 振痕 是影 响表 面 质量 的重要 因素 . 研究 表 明 , 振 痕的深 浅与 负滑脱 时间 的长短有 关 . 负滑脱时 间愈长 , 振 痕愈 深 . 所 以 , 缩短 负滑脱 时 间是 减 小 振 痕 深 度 、 改 善铸坯 表 面 质 量 的 一 个重 要途 径 . 在现 有设 备的振 动形式 为正 弦振 动 的前 提下 , 可 以 采 用高频 率 、 小 振 幅 来缩 短负 滑脱时间 . 提高振动 频率 、 减小 振幅并 不 难 实 现 . 但 是 , 由此 给 振 动 装置 带来的 问题及 可能产 生 的后果 是不 容忽 视的 . 其中振动频 率 的提 高是否 会引起 系 统共 振 是 问题的 关键 . 因此 , 首 先需要 了解 振动 系统 的固有 频率 . 针 对这 一 问题 , 本文 对攀钢 13 50 连铸机结晶器振动装置进 行动 力学分 析 , 求 出了低阶 固 有 频率 , 作 为其 动态 特性测 试分 析 以 及改进 生产 工艺 的理论参考 . 1 振动 系统 动 力分析模型 的建立 攀钢 1 3 50 连 铸机 结晶 器振动 装置是 四 偏 心轮 式振 动机构 . 结晶器 的弧线运动是 利 用 两 对 偏心 距不 同 的偏心 轮及 连杆 机构而 产生 的 . 考虑 到结晶 器振 动装置 的结构特 点 , 在 建立其动力学分析模型时作如下假设 : ( l) 忽 略振 动台 台面 和底 座的弹性 变形 , 将 其 视 为 刚体 ; ( 2) 将 齿 轮 、 联 轴器 、 偏 心 轮等 变形较 小的盘 类零 件视 为 刚体; ( 3) 忽略那 些 质量 和 刚度 较 小 的构 件 (如 : 通 冷却水 的橡胶 水套 , 板簧等) ; ( 4) 将传动轴 、 连 杆 、 缓冲 弹簧 和支承 行架 简化 为无质量 弹簧 , 将 其质 量 变换 到相 邻的 刚体上 . 在 以上 假设 的基 础上 , 建立 动力 学模 型 . 该 动力 学模 型具有 如下特 点 : ( l) 该 模型 为一 空 间动力 学分析模 型 , 能够 较全 面地反 映振 动 机 构 , 尤 其是 能全 面 了解 振动 台及结 晶器 的振 动情 况 ; ( 2) 模型 中包括 了振动机构传动系 统部分 , 能 够反 映出传动系 统 的扭转振 动对系 统动 态特性 的影 响; ( 3) 该 振 动机构动力学分析模型是 一扭 振和 线振 的混合 系统 模型 , 利用 传递 函 数夕 , ’ = 毛co s0 0 1 将两 系统联 系起 来 , 其 中1 1 为偏心 轮 和偏心 套配 合后 的 19肠 一 0 3一 2 0 收稿 第一 作者 男 31 岁 讲师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. s1. 026