專利名稱：一種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置及其振動方法
技術領域：
本發明涉及冶金連鑄設備中結晶器振動發生裝置領域，具體來講是ー種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置及其振動方法。
背景技術：
結晶器振動發生裝置是連續鑄鋼的核心設備之一，傳統的結晶器振動發生裝置是由交流異步電動機、減速機、偏心機構等組成的正弦振動發生裝置。這種振動發生裝置具有機構簡單、承載カ強、使用成本低等優點。 從上世紀八十年代后期直到今，該裝置一直是業內普遍采用的結晶器振動發生裝置。隨著連鑄技術的進步，在要求提高鑄坯質量的同時，對連鑄機提產降耗也提出了新的要求。由于采用結晶器非正弦振動技術能有效地提高連鑄機的拉坯速度，改善鑄坯的表面質量，因此，該技術也隨之得到了廣泛深入地研究、發展、應用及推廣。目前結晶器非正弦振動發生裝置主要由液壓驅動、伺服缸驅動和機械驅動，液壓驅動必須要配液壓站，造價高、維護難、使用成本高，機械驅動的非正弦振動裝置主要構造形式有“普通電機+雙偏心軸疊加”、“普通電機+非軸齒輪”等，但這些機械非正弦驅動裝置的結構都比較復雜，且振幅固定，不能調節。而伺服缸驅動的非正弦振動裝置，是將伺服電機的旋轉運動通過絲桿轉換為直線運動，由于絲桿的承載カ有限，在承載結晶器振動這種大質量、高加速度沖擊時，具有壽命短、振動姿態畸變的缺點，需要經常更換絲桿，因此提高了使用成本。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供ー種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置及其振動方法，其不需要配置液壓站，結構簡單緊湊，維護簡単，造價低，振幅在線可調，不使用絲桿，提高了使用壽命，降低使用成本。為達到以上目的，本發明提供ー種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，包括底座和位于底座上的電機、兩個軸承座、聯軸器、偏心軸，所述偏心軸外部套設ー個振動座，偏心軸內部套設ー個旋轉軸，旋轉軸架設于兩個軸承座之間，旋轉軸的一端通過聯軸器與所述電機的轉軸相連，所述旋轉軸的軸心與偏心軸橫截面的圓心位于同一水平面且不重合，
旋轉軸與水平面之間的轉動角度為a，且，所述電機還外接ー個電氣控制系統。在上述技術方案的基礎上，所述振動座頂端通過ー根連桿連接結晶器振動臺。在上述技術方案的基礎上，所述電機為低轉速大扭矩直驅伺服電機。在上述技術方案的基礎上，所述電氣控制系統包括計算機、電氣控制柜和現場操作箱，計算機連接電氣控制柜，電氣控制柜包括依次相連的可編程邏輯控制器、運動控制器、伺服驅動器，現場操作箱與可編程邏輯控制器相連。本發明還提供ー種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，所述電氣控制系統驅動電機，電機的轉軸通過聯軸器帶動旋轉軸，旋轉軸以其軸心為旋轉中心，以偏心軸水平位置為中心點，正、反方向等幅往復旋轉運動，同時帶動偏心軸上、下振動。在上述技術方案的基礎上，所述偏心軸的運動振幅為h，h = R Sina，其中R為旋轉軸的軸心與偏心軸橫截面的圓心之間的距離，即偏心軸的偏心距離。在上述技術方案的基礎上，所述振動座頂端設有一個與結晶器振動臺相連的連桿，所述電機為低轉速大扭矩直驅伺服電機。在上述技術方案的基礎上，所述電器控制系統包括計算機、電氣控制柜和現場操作箱，計算機連接電氣控制柜，電氣控制柜包括依次相連的可編程邏輯控制器、運動控制器、伺服驅動器，現場操作箱與可編程邏輯控制器相連。
在上述技術方案的基礎上，所述計算機根據生產エ藝參數及控制算法，給出控制模型，可編程邏輯控制器接收后給出結晶器振動的控制指令，運動控制器根據所述控制指令，將控制模型分解為電機實時運動的指令序列，伺服驅動器將所述指令序列轉換為電信號序列，并控制與其相連的電機按控制模型進行運動。本發明的有益效果在于I.不需要配置液壓站，并且結構簡單、緊湊，適應目前大部分的結晶器，不需要改變目前傳統型結晶器振動裝置的其他機械結構，維護簡單且造價低。2.實現的振動方法能夠進行包括正弦或非正弦振動在內的多種振動方式，通過調節旋轉軸與水平面之間的轉動角度a，就能夠在線調節它的振幅，便于實現結晶器振動的負滑脫時間恒定控制，從而提高鑄坯的表面質量及拉坯速度。3.整個振動裝置采用采用了傳統機械結構原理，并且不使用絲桿，避免絲桿使用的弊端，使用壽命延長，降低使用成本，整體結構具有承載カ大、抗沖擊カ強、可靠性高的優點。


圖I為本發明實施例振幅在線可調的結晶器振動發生裝置與連桿配合的結構示意圖；圖2為圖I的右視圖；圖3為本發明實施例振幅控制算法原理示意圖；圖4為本發明振幅在線可調的結晶器振動發生裝置與結晶器振動臺的連接關系示意圖；圖5為本發明實施例電氣控制系統的結構框圖。附圖標記結晶器振動發生裝置1，底座2，電機3，聯軸器4，兩個軸承座5，偏心軸6，振動座7，旋轉軸8，連桿9，結晶器振動臺10，計算機11，電氣控制柜12，PLC 121，運動控制器122，伺服驅動器123，現場操作箱13。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明作進ー步詳細說明。如圖I至圖4所示，本發明振幅在線可調的結晶器振動發生裝置1，用來通過連桿9連接結晶器振動臺10。所述結晶器振動發生裝置I包括底座2，以及設置于底座2上的電機3、聯軸器4、兩個軸承座5、偏心軸6。偏心軸6的內部套設ー個旋轉軸8，所述旋轉軸8架設于兩個軸承座5之間，轉軸8的一端通過聯軸器4與電機3的轉軸相連，聯軸器4位于其中一個軸承座5和電機3之間,所述電機3還外接一個電氣控制系統11 (如圖5),本實施例中采用低轉速的大扭矩直驅伺服電機，且旋轉軸8和偏心軸6是一體成型的。所述偏心軸6外部套設ー個振動座7，振動座7頂端與連桿9連接。所述偏心軸6和振動座7同樣位于兩個軸承座5之間。如圖3所示，所述旋轉軸8的軸心O與偏心軸橫截面的圓心0'位于同一水平面且不重合，二者之間的距離為R，R即為偏心軸6的偏心距離。如圖5所示，所述電氣控制系統包括計算機11、電氣控制柜12和現場操作箱13，計算機11連接電氣控制柜12,電氣控制柜12包括依次相連的PLC (Programmable LogicController，可編程邏輯控制器)121、運動控制器122、伺服驅動器123，現場操作箱13與PLC 121 相連。 如圖I、圖3和圖4所示，所述振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，根據需要在電氣控制系統中設置所需要的各項參數，以及旋轉軸8與水平面之間的轉動角度為a。如圖5所示，具體操作與原理為操作者操作計算機11根據生產エ藝參數及控制算法，給出控制模型，PLC 121接收后，給出結晶器振動的控制指令，運動控制器122根據所述控制指令，將控制模型分解為電機3實時運動的指令序列，伺服驅動器123將所述指令序列轉換為伺服電機3運動的電信號序列，并控制與其相連的電機3按照控制模型進行運動，在操作過程中，現場施工人員還可以通過現場操作箱13對PLC 121進行狀態操作。電氣控制系統驅動電機3,電機3的轉軸通過聯軸器4帶動旋轉軸8轉動,進而帶動偏心軸6。所述旋轉軸8以其軸心0為旋轉中心，正、反方向等幅往復旋轉運動，旋轉軸8與水平面之間的
轉動角度為a，且。所述旋轉軸8轉動的同時,帶動偏心軸6上、下振動,偏心軸
的運動振幅為h,h = i .sina (-:《0^マ)，其中R為偏心軸6的偏心距離，a為上述旋轉
軸8的轉動角度。所述振動座7在偏心軸6上、下振動的情況下，帶動連桿9進行振幅可調節的正弦或非正弦振動。而與該連桿9相連的結晶器振動臺10的結晶器振動是偏心軸5運動的函數，即H = f (h)，其中H為結晶器振動的振幅，f (h)為連桿9驅動結晶器振動臺10振動的傳遞函數。通過控制偏心軸6帶動連桿9按振幅h進行振動,驅動結晶器振動臺10按傳遞
函數f (h)給出的函數關系進行振動，當a = ±y吋，結晶器振動達到最大振幅，即在最高點
與最低點之間運動，實現振幅為f (R)的結晶器振動控制。本發明不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技木。
權利要求
1.一種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，包括底座和位于底座上的電機、兩個軸承座、聯軸器、偏心軸，其特征在于所述偏心軸外部套設一個振動座，偏心軸內部套設一個旋轉軸，旋轉軸架設于兩個軸承座之間，旋轉軸的一端通過聯軸器與所述電機的轉軸相連，所述旋轉軸的軸心與偏心軸橫截面的圓心位于同一水平面且不重合，旋轉軸與水平面之間的轉動角度為a ,且-，所述電機還外接一個電氣控制系統。
2.如權利要求I所述的振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，其特征在于所述振動座頂端通過一根連桿連接結晶器振動臺。
3.如權利要求I或2所述的振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，其特征在于所述電機為低轉速大扭矩直驅伺服電機。
4.如權利要求I所述的振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，其特征在于所述電器控制系統包括計算機、電氣控制柜和現場操作箱，計算機連接電氣控制柜，電氣控制柜包括依次相連的可編程邏輯控制器、運動控制器、伺服驅動器，現場操作箱與可編程邏輯控制器相連。
5.一種基于權利要求I中振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，其特征在于所述電氣控制系統驅動電機，電機的轉軸通過聯軸器帶動旋轉軸，旋轉軸以其軸心為旋轉中心，以偏心軸水平位置為中心點，正、反方向等幅往復旋轉運動，同時帶動偏心軸上、下振動。
6.如權利要求5中振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，其特征在于所述偏心軸的運動振幅為h, h = R sin a，其中R為旋轉軸的軸心與偏心軸橫截面的圓心之間的距離，即偏心軸的偏心距離。
7.如權利要求5或6中振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，其特征在于所述振動座頂端設有一個與結晶器振動臺相連的連桿，所述電機為低轉速大扭矩直驅伺服電機。
8.如權利要求5中振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，其特征在于所述電器控制系統包括計算機、電氣控制柜和現場操作箱，計算機連接電氣控制柜，電氣控制柜包括依次相連的可編程邏輯控制器、運動控制器、伺服驅動器，現場操作箱與可編程邏輯控制器相連。
9.如權利要求8中振幅在線可調的結晶器振動發生裝置的振動方法，其特征在于所述計算機根據生產工藝參數及控制算法，給出控制模型，可編程邏輯控制器接收后給出結晶器振動的控制指令，運動控制器根據所述控制指令，將控制模型分解為電機實時運動的指令序列，伺服驅動器將所述指令序列轉換為電信號序列，并控制與其相連的電機按控制模型進行運動。
全文摘要
一種振幅在線可調的結晶器振動發生裝置，涉及冶金連鑄設備中結晶器振動發生裝置領域，包括底座和位于底座上的電機、兩個軸承座、聯軸器、偏心軸，偏心軸外部套設振動座，內部套設旋轉軸，旋轉軸架設于兩個軸承座之間，其一端通過聯軸器與電機的轉軸相連，旋轉軸的軸心與偏心軸橫截面的圓心位于同一水平面且不重合，旋轉軸與水平面之間的轉動角度為α，且電機還外接一個驅動電機的電氣控制系統，電機的轉軸通過聯軸器帶動旋轉軸，旋轉軸以其軸心為旋轉中心，以偏心軸水平位置為中心點，正、反方向等幅往復旋轉運動，同時帶動偏心軸上、下振動。本發明結構簡單緊湊，振幅在線可調，實現結晶器負滑脫時間的恒定控制，提高鑄坯的表面質量和拉坯速度。
文檔編號B22D11/053GK102764864SQ20121029132
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者徐敦石, 杜傳得, 武青 申請人:武漢得華云冶金設備有限公司