基于Solid Works的結晶器振動裝置設計

孫建平，張 濤

（1.內蒙古科技大學 煤炭學院，包頭 014010；2.內蒙古第一機械制造集團有限公司 北方實業公司，包頭 014032）

基于Solid Works的結晶器振動裝置設計

孫建平1，張 濤2

（1.內蒙古科技大學 煤炭學院，包頭 014010；2.內蒙古第一機械制造集團有限公司 北方實業公司，包頭 014032）

0 引言

結晶器的振動是連鑄技術的一個基本特性。連扎連鑄過程中，結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晶器的振動和潤滑。如果連鑄時，采用固定結晶器澆注，鑄坯直接從結晶器下拉出，由于缺乏潤滑，易與結晶器發生粘結，易出現拉不動或者拉漏事故，很難進行澆注。結晶器的振動對于改善鑄坯和結晶器界面間的潤滑是非常有效的，振動結晶器的引入，使得工業上大規模應用連鑄技術得以實現。

本文使用三維造型方法對結晶器振動裝置進行各個零部件的三維設計，選用的軟件是Solid Works。本文主要包括全部零部件的三維設計、結晶器振動裝置的三維裝配、結晶器振動裝置的運動仿真等內容，并論述了結晶器振動裝置設計在有限元分析、優化設計、二維圖紙應用以及對生產實踐的指導意義。

1 結晶器振動裝置工作原理

結晶器振動裝置是連鑄機的重要設備之一，其主要作用是使內壁有良好的潤滑條件，減小摩擦力，防止鋼水與內壁的粘結，同時還改善鑄坯的表面質量。而且當發生粘結時，振動能強制脫模，消除粘結。

圖1 結晶器振動裝置傳動原理圖

結晶器振動裝置的主要結構可分為振動臺、振動機架傳動部件和偏心部件四部分，如圖1所示，偏心部件是運動機構，通過控制偏心軸的角度進行控制，使其實現不同的振幅，即可實現結晶器的振動從而避免結晶器內壁與鑄坯的粘結。以此來滿足連鑄設備的順利生產。

2 結晶器振動裝置的三維設計

2.1 零部件三維造型設計

結晶器振動裝的三維設計如圖2所示，其它零部件的設計同樣使用Solid edge完成三維設計。

圖2 結晶器振動裝置零部件造型設計

2.2 結晶器振動裝置三維裝配設計

在完成三維設計后，使用Solid Works的裝配環境，完成結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，在空間上由內到外的順序進行裝配，完成裝配的設計見圖3所示。

圖3 結晶器振動裝置三維裝配設計

3 結晶器振動裝置的三維設計應用

在Solid Edge設計環境下完成結晶器振動裝置的三維設計應用廣泛，其應用價值主要體現在以下五個方面。

3.1 有限元分析

三維設計是完成了產品設計周期的一個環節，目前廣泛采用CAE技術對設計進行力、應力等性能分析，結晶器振動裝置的三維設計可以直接導入到CAE軟件進行有限元分析，極大地提高設計的效率，提高產品開發的成功率。如圖4所示，是采用Ansys軟件進行結晶器振動裝置的振動臂和振動框架的有限元分析。

圖4 結晶器振動裝置Ansys有限元分析

3.2 動畫仿真

利用Solid Edge運動仿真模塊對結晶器振動裝置的干涉分析，能發現設計中存在的干涉與裝配問題，同時還可進行運動仿真，模擬結晶器振動運行情況，在設計過程中發現問題，并在線修改。

3.3 優化設計

采用Solid Edge能對結晶器振動進行優化設計，滿足生產實踐中實際需求，三維設計可以方便的進行參數修改。

3.4 二維圖紙應用

由于Solid Edge軟件的三維設計模塊可以生成二維圖紙，這樣對于指導生產加工有現實意。圖5為結晶器振動裝置三維設計模塊轉換為二維圖紙應用。

圖5 結晶器振動裝置二維圖紙

3.5 三維設計對于生產實際的意義

本文所建立的模型具有較強知識表達和傳達能力，對于現場設備安裝與裝配有一定的指導意義，方便企業對員工的設備維修及裝配技能的培訓，也能為設備部門制定維修與維護方案等具有很強的指導意義。

4 結論

本設計在對結晶器振動裝置的設計與結構特征研究的基礎上，使用Solid Works軟件對其所有零部件進行三維造型設計，并對結晶器振動裝置進行了裝配，實現了結晶器振動裝置的三維設計出圖，并對建立的三維模型進行了分析，為進一步進行Ansys有限元分析打下良好基礎。本文對于結晶器振動裝置的研究、設計具有研究價值，對于指導生產、維修結晶器振動裝置具有重要的實踐意義。

[1]羅振才.煉鋼機械[M].北京:冶金工業出版社,1989.

[2]唐進元,邸拴虎,蔣漢湘.某新型全板簧式連鑄結晶器振動裝置運動建模與分析[J].工程設計學報,2011,4:93-97.

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

Crystallizer’s oscillator device design based on solid works

SUN Jian-ping1，ZHANG Tao2

本文研究了結晶器振動裝置的原理和結構，并此基礎上使用三維建模設計軟件Solid Works對其進行了三維設計。論文闡述了結晶器振動裝置的發展和特點，分析了其結構原理、組成和基本結構，并詳細介紹了基于Solid Works的三維建模過程，并對建立的三維模型進行了分析，為進一步進行Ansys有限元分析打下良好基礎。本文對于結晶器振動裝置的研究、設計具有研究價值，對于指導生產、維修結晶器振動裝置具有重要的實踐意義。

結晶器；振動裝置；Solid Works；設計

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

TH122

B

1009-0134(2013)01(下)-0119-02

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

2012-09-01