基于Solid Works的结晶器振动装置设计

孙建平，张 涛

（1.内蒙古科技大学 煤炭学院，包头 014010；2.内蒙古第一机械制造集团有限公司 北方实业公司，包头 014032）

基于Solid Works的结晶器振动装置设计

孙建平1，张 涛2

（1.内蒙古科技大学 煤炭学院，包头 014010；2.内蒙古第一机械制造集团有限公司 北方实业公司，包头 014032）

0 引言

结晶器的振动是连铸技术的一个基本特性。连扎连铸过程中，结晶器和坯壳的互相作用影响着坯壳的生长和脱膜，其主要影响因素是结晶器的振动和润滑。如果连铸时，采用固定结晶器浇注，铸坯直接从结晶器下拉出，由于缺乏润滑，易与结晶器发生粘结，易出现拉不动或者拉漏事故，很难进行浇注。结晶器的振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的，振动结晶器的引入，使得工业上大规模应用连铸技术得以实现。

本文使用三维造型方法对结晶器振动装置进行各个零部件的三维设计，选用的软件是Solid Works。本文主要包括全部零部件的三维设计、结晶器振动装置的三维装配、结晶器振动装置的运动仿真等内容，并论述了结晶器振动装置设计在有限元分析、优化设计、二维图纸应用以及对生产实践的指导意义。

1 结晶器振动装置工作原理

结晶器振动装置是连铸机的重要设备之一，其主要作用是使内壁有良好的润滑条件，减小摩擦力，防止钢水与内壁的粘结，同时还改善铸坯的表面质量。而且当发生粘结时，振动能强制脱模，消除粘结。

图1 结晶器振动装置传动原理图

结晶器振动装置的主要结构可分为振动台、振动机架传动部件和偏心部件四部分，如图1所示，偏心部件是运动机构，通过控制偏心轴的角度进行控制，使其实现不同的振幅，即可实现结晶器的振动从而避免结晶器内壁与铸坯的粘结。以此来满足连铸设备的顺利生产。

2 结晶器振动装置的三维设计

2.1 零部件三维造型设计

结晶器振动装的三维设计如图2所示，其它零部件的设计同样使用Solid edge完成三维设计。

图2 结晶器振动装置零部件造型设计

2.2 结晶器振动装置三维装配设计

在完成三维设计后，使用Solid Works的装配环境，完成结晶器振动装置的装配工作，装配按照零部件由主到次的顺序，在空间上由内到外的顺序进行装配，完成装配的设计见图3所示。

图3 结晶器振动装置三维装配设计

3 结晶器振动装置的三维设计应用

在Solid Edge设计环境下完成结晶器振动装置的三维设计应用广泛，其应用价值主要体现在以下五个方面。

3.1 有限元分析

三维设计是完成了产品设计周期的一个环节，目前广泛采用CAE技术对设计进行力、应力等性能分析，结晶器振动装置的三维设计可以直接导入到CAE软件进行有限元分析，极大地提高设计的效率，提高产品开发的成功率。如图4所示，是采用Ansys软件进行结晶器振动装置的振动臂和振动框架的有限元分析。

图4 结晶器振动装置Ansys有限元分析

3.2 动画仿真

利用Solid Edge运动仿真模块对结晶器振动装置的干涉分析，能发现设计中存在的干涉与装配问题，同时还可进行运动仿真，模拟结晶器振动运行情况，在设计过程中发现问题，并在线修改。

3.3 优化设计

采用Solid Edge能对结晶器振动进行优化设计，满足生产实践中实际需求，三维设计可以方便的进行参数修改。

3.4 二维图纸应用

由于Solid Edge软件的三维设计模块可以生成二维图纸，这样对于指导生产加工有现实意。图5为结晶器振动装置三维设计模块转换为二维图纸应用。

图5 结晶器振动装置二维图纸

3.5 三维设计对于生产实际的意义

本文所建立的模型具有较强知识表达和传达能力，对于现场设备安装与装配有一定的指导意义，方便企业对员工的设备维修及装配技能的培训，也能为设备部门制定维修与维护方案等具有很强的指导意义。

4 结论

本设计在对结晶器振动装置的设计与结构特征研究的基础上，使用Solid Works软件对其所有零部件进行三维造型设计，并对结晶器振动装置进行了装配，实现了结晶器振动装置的三维设计出图，并对建立的三维模型进行了分析，为进一步进行Ansys有限元分析打下良好基础。本文对于结晶器振动装置的研究、设计具有研究价值，对于指导生产、维修结晶器振动装置具有重要的实践意义。

[1]罗振才.炼钢机械[M].北京:冶金工业出版社,1989.

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[3]原思聪,郭金平,吉军.基于MATLAB和ADAMS结晶器振动装置的仿真与研究[J].煤矿机械,2007,3:44-47.

Crystallizer’s oscillator device design based on solid works

SUN Jian-ping1，ZHANG Tao2

本文研究了结晶器振动装置的原理和结构，并此基础上使用三维建模设计软件Solid Works对其进行了三维设计。论文阐述了结晶器振动装置的发展和特点，分析了其结构原理、组成和基本结构，并详细介绍了基于Solid Works的三维建模过程，并对建立的三维模型进行了分析，为进一步进行Ansys有限元分析打下良好基础。本文对于结晶器振动装置的研究、设计具有研究价值，对于指导生产、维修结晶器振动装置具有重要的实践意义。

结晶器；振动装置；Solid Works；设计

孙建平（1976 -），男，讲师，主要从事降噪减振和机电一体化技术应用方面的研究。

TH122

B

1009-0134(2013)01(下)-0119-02

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

2012-09-01