大型板坯连铸结晶器振动装置的动力学行为仿真研究

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在钢铁工业生产实际中,将合格的钢水经过特殊的冷却装置持续浇注制作成一定规格的铸坯的过程被称为连铸。连铸工艺的采用提高了铸坯的质量和生产效率。连铸设备的“心脏”是结晶器振动装置,其中结晶器振动装置平稳的工作使结晶器按照预定的曲线进行振动才能保证铸坯顺利脱模和生产的运行。某企业连铸车间的结晶器振动装置采用双液压缸驱动,在实际的工厂生产环境中,结晶器振动装置因为一些不确定因素例如:间隙、不同步等导致结晶器振动异常,甚至出现振动装置设备液压缸断活塞杆,使系统的动力学行为变差。因此为探究不同工况下结晶器振动装置动力学行为,找出液压缸断活塞杆原因是本文的主要研究内容,为此本论文拟开展如下研究工作:(1)研究板坯连铸结晶器振动装置的结构及其运动学分析,探讨结晶器振动装置满足振动规律的条件,为振动系统建模仿真提供了基础。用Solid Works对振动系统进行实体建模,完成干涉检查。通过对结晶器的振动位移数据反向求解推导出液压缸的驱动函数,在模型导入ADAMS的同时并在振动机构各部件之间添加约束和接触等条件,最终得到结晶器振动装置的位移数据与某钢厂实际数据进行比较,建立符合实际的振动系统多体动力学模型。对振动系统模型进行仿真,得到结晶器振动装置在工作过程中的位移、速度和受力等情况,研究了结晶器振动装置在不同液压缸驱动速度和不同拉坯速度工况下的动态特性。(2)将振动系统的三维简化模型导入ANSYS Workbench;对整机模型进行简化,然后对关键零件结晶器、摇臂、液压缸、活塞杆等进行材料设置、网格划分、添加约束和载荷等步骤,进行有限元分析;并且对传动系统进行模态分析,得到低阶振型图和各阶振型的固有频率。分析数据得到结晶器振动装置整机在工作过程中的变形和应力分布,验证机构各部件的刚度、强度和稳定性,同时找到液压缸工作状态下应力最大点与实际生产发生故障的位置相对应。本文基于ADAMS和ANSYS联合仿真结合现场调研,探讨了结晶器振动装置整体的动力学行为,模拟分析了不同工况下结晶器振动装置的动态特性,找到了液压缸产生故障的原因,为现场设备的维护使用提供了指导。
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