魏宗強(qiáng)，李 萌，曹愛玲，楊 洋，范 維

（1.北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司，北京 100120；2.山東重騎摩托車（集團(tuán)）廠，濟(jì)南，250116）

0 引言

本文簡(jiǎn)要介紹某寬幅板帶連續(xù)清洗生產(chǎn)線中用于儲(chǔ)存帶鋼滿足生產(chǎn)連續(xù)性的重要設(shè)備鏈條牽引式的立式活套的整體布置、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)難點(diǎn)的解決方案等。

該板帶清洗生產(chǎn)線具有板帶的板寬幅度大（1000mm～2650mm），厚度跨度大（0.5mm～3.5mm），板帶張力大（單道次張力6t）等特點(diǎn)。由于板帶寬幅大，造成設(shè)備結(jié)構(gòu)件整體寬度很寬，單道次張力大造成移動(dòng)輥架所受合力非常巨大，從而移動(dòng)輥架的總重量變的很大。在方案設(shè)計(jì)階段反復(fù)計(jì)算、論證，得出結(jié)論：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上以往板帶生產(chǎn)線所配置的鏈條牽引的立式活套結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足本板帶清洗生產(chǎn)線的功能需求。

從設(shè)備的可加工性、遠(yuǎn)距離公路運(yùn)輸?shù)目尚行?、施工現(xiàn)場(chǎng)安裝的便捷性、設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性以及設(shè)備維護(hù)的方便性多方面考量出發(fā)，自設(shè)備方案設(shè)計(jì)開始進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

傳統(tǒng)鏈條牽引的立式活套多用于板帶連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線、板帶連續(xù)彩涂生產(chǎn)線，活套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（如圖1所示），設(shè)備主要由安裝于底面上的固定輥架、上下升降實(shí)現(xiàn)充放套的移動(dòng)輥架、用于配比移動(dòng)輥架的配重系統(tǒng)、提供動(dòng)力源的傳動(dòng)系統(tǒng)、滿足移動(dòng)輥架平穩(wěn)升降的導(dǎo)軌系統(tǒng)及鋼結(jié)構(gòu)、支撐鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)的鏈輪設(shè)備以及作為設(shè)備支撐的鋼結(jié)構(gòu)等組成。通過兩根長(zhǎng)牽引鏈條和兩根短牽引鏈條將移動(dòng)輥架和配重塊相連接，開環(huán)的方式。

圖1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的文式儲(chǔ)料機(jī)組

傳動(dòng)系統(tǒng)通過位于設(shè)備頂平臺(tái)單側(cè)的兩個(gè)主動(dòng)鏈輪將電機(jī)扭矩轉(zhuǎn)化為鏈條的牽引力，牽引著移動(dòng)輥架上升與下降，從而實(shí)現(xiàn)立式活套的沖、放套功能，滿足生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)需求。該結(jié)構(gòu)存在一個(gè)致命的缺陷，由于四根鏈條本身長(zhǎng)度不同，就會(huì)造成受拉伸后伸長(zhǎng)量不同，而設(shè)備運(yùn)行過程中又沒有任何有效措施可以消除這種鏈條長(zhǎng)度上伸長(zhǎng)量誤差，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后累積的鏈條伸長(zhǎng)量，會(huì)變成一個(gè)比較客觀的長(zhǎng)度，從而造成移動(dòng)輥架的傾斜；而這種傾斜，正是造成鋼帶在活套跑偏的主要原因。另外，這種結(jié)構(gòu)中的配重系統(tǒng)設(shè)置在設(shè)備一側(cè)，形成一種較大的偏載荷，當(dāng)移動(dòng)輥架的重量太大時(shí)，所需配重尺寸較大。偏載式配重會(huì)造成設(shè)備布置困難以及給設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行留下隱患。所以結(jié)構(gòu)優(yōu)化已成必然。

2 新式結(jié)構(gòu)介紹

新式的鏈條牽引活套是為了適應(yīng)寬幅大張力板帶清洗線，圖2即是這種新式鏈條牽引立式活套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該結(jié)構(gòu)中,完全顛覆了牽引鏈條的使用方式，將傳動(dòng)系統(tǒng)和配重系統(tǒng)優(yōu)化為兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)。

圖2 新式的鏈條牽引活套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

傳動(dòng)系統(tǒng)由1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)、4.雙出軸減速機(jī)、11.主動(dòng)鏈輪、2.從動(dòng)鏈輪、3.傳動(dòng)軸1、6.傳動(dòng)軸2以及7.傳動(dòng)鏈條組成。傳動(dòng)系統(tǒng)布置在活套頂平臺(tái)上，4根9.輥架升降牽引鏈條纏繞過安裝在傳動(dòng)軸上的1.起重鏈輪和安裝于固定輥架上的14.起重轉(zhuǎn)向鏈輪將鏈條兩端分別固定于12.移動(dòng)輥架的上下面，從而形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，在移動(dòng)輥架上設(shè)置了鏈條長(zhǎng)度微調(diào)機(jī)構(gòu)，4根牽引鏈條采用同一批次相同節(jié)數(shù)的鏈條，受拉伸后伸長(zhǎng)量基本相同，即使略有不同，通過鏈條長(zhǎng)度微調(diào)機(jī)構(gòu)，可避免鏈條伸長(zhǎng)誤差的累計(jì)。大大降低了帶鋼跑偏的風(fēng)險(xiǎn)。

配重系統(tǒng)由8.配重支撐鏈輪、10.配重升降牽引鏈條以及13.配重組成。此結(jié)構(gòu)將原來一套大的配重系統(tǒng)分解成四套小配重系統(tǒng)，分別布置在設(shè)備四個(gè)角，設(shè)備載荷更均勻，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。配重分解后，單體配重重量和外形尺寸變小，為運(yùn)輸、安裝和調(diào)試帶來了極大便利。

帶鋼寬幅較大跑偏后，處理難度大，所需維修時(shí)間長(zhǎng)。此新型結(jié)構(gòu)將移動(dòng)輥架運(yùn)行導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，傳統(tǒng)方式一般將移動(dòng)導(dǎo)向?qū)з?gòu)設(shè)置在移動(dòng)輥架中間部位兩側(cè)，此次優(yōu)化將導(dǎo)向?qū)з?gòu)設(shè)置在了移動(dòng)輥架的四角，并將導(dǎo)向長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)，為移動(dòng)輥架平穩(wěn)升降打下了良好基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步避免帶鋼跑偏，在活套內(nèi)部中間位置布置了一臺(tái)CPC對(duì)中糾偏裝置，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)帶鋼跑偏量，并通過對(duì)中輥的水平度和垂直度變化，自動(dòng)糾正帶鋼跑偏，最大可能的將帶材始終控制在生產(chǎn)線的中心線上，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。

帶鋼的大寬幅也造成設(shè)備寬度很大，超出了常規(guī)機(jī)加工機(jī)床的適用范圍，也會(huì)造成公路運(yùn)輸超寬問題，現(xiàn)場(chǎng)安裝、吊裝時(shí)也會(huì)造成極大的難度。方方面面都會(huì)造成成本的大幅度升高。為了解決種種問題，將頂平臺(tái)拆分成了三件、移動(dòng)輥架和固定輥架分別拆分成了兩件，到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)采用螺栓栓接，并打定位銷的方式，安裝調(diào)整到位后，再將連接面進(jìn)行焊接。

由于帶鋼張力較大，設(shè)備整體載荷巨大，無(wú)可借鑒同類設(shè)備。設(shè)計(jì)過程中，充分利用了ANSYS有限元分析。

最初設(shè)計(jì)時(shí)，由于設(shè)計(jì)慣性，采用大截面型材簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)搭接搭建頂平臺(tái)和移動(dòng)輥架，造成設(shè)備總重量極具增加，嚴(yán)重超出項(xiàng)目預(yù)算。改變思路減小型材規(guī)格，通過增加加強(qiáng)筋的方式改善結(jié)構(gòu)受力情況，不斷地利用ANSYS有限元分析找出薄弱的部位，不斷地優(yōu)化結(jié)構(gòu)，將重量?jī)?yōu)化到最小。節(jié)約了成本。為該結(jié)構(gòu)的成功實(shí)施，解決了成本問題。

3 結(jié)語(yǔ)

此種新型結(jié)構(gòu)立式活套已成功在生產(chǎn)線上運(yùn)行，運(yùn)行平穩(wěn)，板帶不跑偏，為生產(chǎn)線穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)提供了保障。

這種移動(dòng)輥架兩側(cè)布置四根牽引鏈條長(zhǎng)度一致的新型的結(jié)構(gòu)，保證了鏈條受到拉伸后變形基本相同，可以在一定程度上降低鋼帶在活套內(nèi)跑偏幾率。

以上這種結(jié)構(gòu)同樣適用于對(duì)立式活套的改造。這些改造，可以在一定程度上有效控制板帶在機(jī)組內(nèi)的跑偏，避免帶鋼在活套內(nèi)跑偏、運(yùn)行不穩(wěn)定而導(dǎo)致板形損壞。

該活套的優(yōu)化成功為類似生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。為立式活套結(jié)構(gòu)新增一種形式選擇。