型钢成排台架惠斯顿机构支撑套改造

摘要：惠斯顿机构的作用是将轧件从矫直机后工作辊道横向移动到成排台架上，其具有移送速度快、跨度大、定位准和噪声小等优点。文章通过对成排台架惠斯顿机构进行描述和分析，并对支撑套的结构形式进行改造，解决了张紧轮的设备隐患，为提高该设备的稳定性提供了保障。

关键词：惠斯顿机构；型钢；成排台架；支撑套改造；公差 文献标识码：A

中图分类号：TG333 文章编号：1009-2374（2017）10-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.023

1 概述

成排台架是重钢型钢厂搬迁至长寿后为适应新工艺而引进的轧钢机械辅助设备，其作用是将矫直后的轧件平移到冷锯辊道上，为冷锯锯切做准备。惠斯顿机构的作用是将轧件从矫直机后工作辊道横向移动到成排台架上，其具有移送速度快、跨度大、定位准和噪声小等优点。在搬运轧件过程中轧件一直处于平动状态，所以避免了轧件的表面擦伤，大大提高了轧件的表面质量。张紧轮的作用是将惠斯顿机构的链条收紧，以保证链条的传动平稳，避免跳链的情况发生。由于张紧轮采用螺栓进行压紧，螺栓端头与转动轴点接触，接触面积小，张紧轮属于悬臂布置，链条受力之后，张紧轮转动轴相对链条有一定角度的摆动，长此以往，对张紧轮磨损加大，使用寿命降低。

2 惠斯顿机构的工作原理

重钢型钢厂所用的惠斯顿机构结构简图如图1所示：

惠斯顿机构工作时作圆周运动。当传动轴5带动惠斯顿机构4转动时，轧件被托架2平稳地托起并水平移动，固定链轮7由于被调节装置6所固定，所以不能绕传动轴5转动，同时固定链轮与活动链轮的链传动速比i=1，使得活动链轮的绝对角速度为零，这样就保证了在惠斯顿杠杆转动过程中，与活动链轮固定联结的托架始终保持竖直位置。惠斯顿机构托起轧件转过一定角度后，再把轧件放在另一工作位置上，就完成了一个工作行程。

3 张紧轮的改造

3.1 张紧轮改造前的状况

惠斯顿机构链条是带动机构运转的关键性零件，为了链条安装方便，也为了调节链条的松紧程度，设计时在链条旁边安装了张紧轮，由螺栓调节张紧轮的上下，从而调节链条的松紧程度。由于螺栓与张紧轮属于点接触。在链条张紧时，链条对张紧轮产生径向作用力，与螺栓的作用力形成倾翻力矩，从而使得张紧轮有向上翘的趋势（如图2）。由于套筒和垫圈接触，使得惠斯顿机构本体与垫圈不接触，从而产生间隙，最终使得张紧轮上翘（图3）。

3.2 张紧輪受力分析

张紧轮工作时受到链条的张紧力F1的作用，而螺栓对张紧轮产生向下的压力F2，这两个力产生了倾翻力矩，使得张紧轮逆时针翻转。当翻转到一定程度，垫圈与惠斯顿机构本体接触，从而产生轴向力F3，而该轴向力同其他力形成顺时针力矩，从而与其倾翻力矩抵消，最终达到系统受力平衡。

3.3 张紧轮结构的改造

针对改造前张紧轮的情况及其受力分析，决定对张紧轮进行改造（如图4）。与改造前相比，在张紧轮装配的时候，将套筒换成支撑套。支撑套的结构形式如图5所示，其上下有一个相互垂直的孔，其中一个孔与张紧轮轴配合，另一个孔与调节螺栓连接。当张紧轮受力倾翻的时候，倾翻力矩通过支撑套传递给螺栓，而螺栓又对支撑套有一个反作用力，并产生一个大小相同，方向相反的力矩，从而抵消了倾翻力矩的作用，使得张紧轮不会上翘。而为了保证支撑套与张紧轮轴之间不产生相对位移，在其底部设计了一个螺纹孔，用紧定螺钉对其进行固定，从而保证了支撑套更稳定、牢固地发挥作用（图5）。

4 结语

惠斯顿机构结构简单，能够在保证轧件表面质量的前提下平稳、迅速、准确地移动轧件，无论是移动单根或成排轧件，还是由低位运到高位或由高位运到低位，都能准确实现，因而在工厂得到大量的应用。但是由于该机构作回转运动，所占空间比较大，因而对紧凑型设备布置带来一些不便，运动副较多，需要良好的润滑作为保障，增大了设备检修与维护的工作量，而这些与其优势相比，显得不太重要，因而越来越多的轧钢厂选择该机构作为转运轧件的设备。而在该机构的基础上进行的改造更加优化了其作用，使得运转更加平稳、

高效。

参考文献

[1] 肖永力.惠斯顿杠杆的研究[J].重型机械，1995，（1）.

[2] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，1993.

[3] 陶维瑛.惠斯顿杠杆的设计与计算[J].包钢科技，2001，（2）.

作者简介：李鹏（1985-），男，重庆钢铁（集团）有限责任公司工程师，研究方向：机械工程。

（责任编辑：黄银芳）