孫建平，張 濤

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 煤炭學(xué)院，包頭 014010；2.內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)有限公司 北方實(shí)業(yè)公司，包頭 014032）

基于Solid Works的結(jié)晶器振動裝置設(shè)計(jì)

孫建平1，張 濤2

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 煤炭學(xué)院，包頭 014010；2.內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)有限公司 北方實(shí)業(yè)公司，包頭 014032）

0 引言

結(jié)晶器的振動是連鑄技術(shù)的一個基本特性。連扎連鑄過程中，結(jié)晶器和坯殼的互相作用影響著坯殼的生長和脫膜，其主要影響因素是結(jié)晶器的振動和潤滑。如果連鑄時，采用固定結(jié)晶器澆注，鑄坯直接從結(jié)晶器下拉出，由于缺乏潤滑，易與結(jié)晶器發(fā)生粘結(jié)，易出現(xiàn)拉不動或者拉漏事故，很難進(jìn)行澆注。結(jié)晶器的振動對于改善鑄坯和結(jié)晶器界面間的潤滑是非常有效的，振動結(jié)晶器的引入，使得工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用連鑄技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。

本文使用三維造型方法對結(jié)晶器振動裝置進(jìn)行各個零部件的三維設(shè)計(jì)，選用的軟件是Solid Works。本文主要包括全部零部件的三維設(shè)計(jì)、結(jié)晶器振動裝置的三維裝配、結(jié)晶器振動裝置的運(yùn)動仿真等內(nèi)容，并論述了結(jié)晶器振動裝置設(shè)計(jì)在有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、二維圖紙應(yīng)用以及對生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義。

1 結(jié)晶器振動裝置工作原理

結(jié)晶器振動裝置是連鑄機(jī)的重要設(shè)備之一，其主要作用是使內(nèi)壁有良好的潤滑條件，減小摩擦力，防止鋼水與內(nèi)壁的粘結(jié)，同時還改善鑄坯的表面質(zhì)量。而且當(dāng)發(fā)生粘結(jié)時，振動能強(qiáng)制脫模，消除粘結(jié)。

圖1 結(jié)晶器振動裝置傳動原理圖

結(jié)晶器振動裝置的主要結(jié)構(gòu)可分為振動臺、振動機(jī)架傳動部件和偏心部件四部分，如圖1所示，偏心部件是運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過控制偏心軸的角度進(jìn)行控制，使其實(shí)現(xiàn)不同的振幅，即可實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的振動從而避免結(jié)晶器內(nèi)壁與鑄坯的粘結(jié)。以此來滿足連鑄設(shè)備的順利生產(chǎn)。

2 結(jié)晶器振動裝置的三維設(shè)計(jì)

2.1 零部件三維造型設(shè)計(jì)

結(jié)晶器振動裝的三維設(shè)計(jì)如圖2所示，其它零部件的設(shè)計(jì)同樣使用Solid edge完成三維設(shè)計(jì)。

圖2 結(jié)晶器振動裝置零部件造型設(shè)計(jì)

2.2 結(jié)晶器振動裝置三維裝配設(shè)計(jì)

在完成三維設(shè)計(jì)后，使用Solid Works的裝配環(huán)境，完成結(jié)晶器振動裝置的裝配工作，裝配按照零部件由主到次的順序，在空間上由內(nèi)到外的順序進(jìn)行裝配，完成裝配的設(shè)計(jì)見圖3所示。

圖3 結(jié)晶器振動裝置三維裝配設(shè)計(jì)

3 結(jié)晶器振動裝置的三維設(shè)計(jì)應(yīng)用

在Solid Edge設(shè)計(jì)環(huán)境下完成結(jié)晶器振動裝置的三維設(shè)計(jì)應(yīng)用廣泛，其應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下五個方面。

3.1 有限元分析

三維設(shè)計(jì)是完成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的一個環(huán)節(jié)，目前廣泛采用CAE技術(shù)對設(shè)計(jì)進(jìn)行力、應(yīng)力等性能分析，結(jié)晶器振動裝置的三維設(shè)計(jì)可以直接導(dǎo)入到CAE軟件進(jìn)行有限元分析，極大地提高設(shè)計(jì)的效率，提高產(chǎn)品開發(fā)的成功率。如圖4所示，是采用Ansys軟件進(jìn)行結(jié)晶器振動裝置的振動臂和振動框架的有限元分析。

圖4 結(jié)晶器振動裝置Ansys有限元分析

3.2 動畫仿真

利用Solid Edge運(yùn)動仿真模塊對結(jié)晶器振動裝置的干涉分析，能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的干涉與裝配問題，同時還可進(jìn)行運(yùn)動仿真，模擬結(jié)晶器振動運(yùn)行情況，在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)問題，并在線修改。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用Solid Edge能對結(jié)晶器振動進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足生產(chǎn)實(shí)踐中實(shí)際需求，三維設(shè)計(jì)可以方便的進(jìn)行參數(shù)修改。

3.4 二維圖紙應(yīng)用

由于Solid Edge軟件的三維設(shè)計(jì)模塊可以生成二維圖紙，這樣對于指導(dǎo)生產(chǎn)加工有現(xiàn)實(shí)意。圖5為結(jié)晶器振動裝置三維設(shè)計(jì)模塊轉(zhuǎn)換為二維圖紙應(yīng)用。

圖5 結(jié)晶器振動裝置二維圖紙

3.5 三維設(shè)計(jì)對于生產(chǎn)實(shí)際的意義

本文所建立的模型具有較強(qiáng)知識表達(dá)和傳達(dá)能力，對于現(xiàn)場設(shè)備安裝與裝配有一定的指導(dǎo)意義，方便企業(yè)對員工的設(shè)備維修及裝配技能的培訓(xùn)，也能為設(shè)備部門制定維修與維護(hù)方案等具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)在對結(jié)晶器振動裝置的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)特征研究的基礎(chǔ)上，使用Solid Works軟件對其所有零部件進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，并對結(jié)晶器振動裝置進(jìn)行了裝配，實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶器振動裝置的三維設(shè)計(jì)出圖，并對建立的三維模型進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步進(jìn)行Ansys有限元分析打下良好基礎(chǔ)。本文對于結(jié)晶器振動裝置的研究、設(shè)計(jì)具有研究價(jià)值，對于指導(dǎo)生產(chǎn)、維修結(jié)晶器振動裝置具有重要的實(shí)踐意義。

[1]羅振才.煉鋼機(jī)械[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1989.

[2]唐進(jìn)元,邸拴虎,蔣漢湘.某新型全板簧式連鑄結(jié)晶器振動裝置運(yùn)動建模與分析[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2011,4:93-97.

[3]原思聰,郭金平,吉軍.基于MATLAB和ADAMS結(jié)晶器振動裝置的仿真與研究[J].煤礦機(jī)械,2007,3:44-47.

Crystallizer’s oscillator device design based on solid works

SUN Jian-ping1，ZHANG Tao2

本文研究了結(jié)晶器振動裝置的原理和結(jié)構(gòu)，并此基礎(chǔ)上使用三維建模設(shè)計(jì)軟件Solid Works對其進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)。論文闡述了結(jié)晶器振動裝置的發(fā)展和特點(diǎn)，分析了其結(jié)構(gòu)原理、組成和基本結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)介紹了基于Solid Works的三維建模過程，并對建立的三維模型進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步進(jìn)行Ansys有限元分析打下良好基礎(chǔ)。本文對于結(jié)晶器振動裝置的研究、設(shè)計(jì)具有研究價(jià)值，對于指導(dǎo)生產(chǎn)、維修結(jié)晶器振動裝置具有重要的實(shí)踐意義。

結(jié)晶器；振動裝置；Solid Works；設(shè)計(jì)

孫建平（1976 -），男，講師，主要從事降噪減振和機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用方面的研究。

TH122

B

1009-0134(2013)01(下)-0119-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2013.01(下).34

2012-09-01