新式鏈條牽引立式活套的設計

魏宗強，李 萌，曹愛玲，楊 洋，范 維

（1.北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120；2.山東重騎摩托車（集團）廠，濟南，250116）

0 引言

本文簡要介紹某寬幅板帶連續(xù)清洗生產(chǎn)線中用于儲存帶鋼滿足生產(chǎn)連續(xù)性的重要設備鏈條牽引式的立式活套的整體布置、主要結構特點以及設計難點的解決方案等。

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。由于板帶寬幅大，造成設備結構件整體寬度很寬，單道次張力大造成移動輥架所受合力非常巨大，從而移動輥架的總重量變的很大。在方案設計階段反復計算、論證，得出結論：在結構設計上以往板帶生產(chǎn)線所配置的鏈條牽引的立式活套結構已無法滿足本板帶清洗生產(chǎn)線的功能需求。

從設備的可加工性、遠距離公路運輸?shù)目尚行浴⑹┕がF(xiàn)場安裝的便捷性、設備運行的平穩(wěn)性以及設備維護的方便性多方面考量出發(fā)，自設備方案設計開始進行了大量的結構改進。

1 傳統(tǒng)結構介紹

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，活套結構簡圖（如圖1所示），設備主要由安裝于底面上的固定輥架、上下升降實現(xiàn)充放套的移動輥架、用于配比移動輥架的配重系統(tǒng)、提供動力源的傳動系統(tǒng)、滿足移動輥架平穩(wěn)升降的導軌系統(tǒng)及鋼結構、支撐鏈條運轉的鏈輪設備以及作為設備支撐的鋼結構等組成。通過兩根長牽引鏈條和兩根短牽引鏈條將移動輥架和配重塊相連接，開環(huán)的方式。

圖1 傳統(tǒng)設計的文式儲料機組

傳動系統(tǒng)通過位于設備頂平臺單側的兩個主動鏈輪將電機扭矩轉化為鏈條的牽引力，牽引著移動輥架上升與下降，從而實現(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。該結構存在一個致命的缺陷，由于四根鏈條本身長度不同，就會造成受拉伸后伸長量不同，而設備運行過程中又沒有任何有效措施可以消除這種鏈條長度上伸長量誤差，設備長期運轉后累積的鏈條伸長量，會變成一個比較客觀的長度，從而造成移動輥架的傾斜；而這種傾斜，正是造成鋼帶在活套跑偏的主要原因。另外，這種結構中的配重系統(tǒng)設置在設備一側，形成一種較大的偏載荷，當移動輥架的重量太大時，所需配重尺寸較大。偏載式配重會造成設備布置困難以及給設備穩(wěn)定運行留下隱患。所以結構優(yōu)化已成必然。

2 新式結構介紹

新式的鏈條牽引活套是為了適應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構簡圖。該結構中,完全顛覆了牽引鏈條的使用方式，將傳動系統(tǒng)和配重系統(tǒng)優(yōu)化為兩個相互獨立的系統(tǒng)。

圖2 新式的鏈條牽引活套結構簡圖

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

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。此結構將原來一套大的配重系統(tǒng)分解成四套小配重系統(tǒng)，分別布置在設備四個角，設備載荷更均勻，提高了設備的穩(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，所需維修時間長。此新型結構將移動輥架運行導向機構進行了優(yōu)化，傳統(tǒng)方式一般將移動導向?qū)з徳O置在移動輥架中間部位兩側，此次優(yōu)化將導向?qū)з徳O置在了移動輥架的四角，并將導向長度適當加長，為移動輥架平穩(wěn)升降打下了良好基礎。為了進一步避免帶鋼跑偏，在活套內(nèi)部中間位置布置了一臺CPC對中糾偏裝置，可實現(xiàn)自動檢測帶鋼跑偏量，并通過對中輥的水平度和垂直度變化，自動糾正帶鋼跑偏，最大可能的將帶材始終控制在生產(chǎn)線的中心線上，可實現(xiàn)生產(chǎn)線長期穩(wěn)定生產(chǎn)。

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

由于帶鋼張力較大，設備整體載荷巨大，無可借鑒同類設備。設計過程中，充分利用了ANSYS有限元分析。

最初設計時，由于設計慣性，采用大截面型材簡單結構搭接搭建頂平臺和移動輥架，造成設備總重量極具增加，嚴重超出項目預算。改變思路減小型材規(guī)格，通過增加加強筋的方式改善結構受力情況，不斷地利用ANSYS有限元分析找出薄弱的部位，不斷地優(yōu)化結構，將重量優(yōu)化到最小。節(jié)約了成本。為該結構的成功實施，解決了成本問題。

3 結語

此種新型結構立式活套已成功在生產(chǎn)線上運行，運行平穩(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。

這種移動輥架兩側布置四根牽引鏈條長度一致的新型的結構，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。

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

該活套的優(yōu)化成功為類似生產(chǎn)線的設計打下了良好的基礎。為立式活套結構新增一種形式選擇。