新式链条牵引立式活套的设计

魏宗强，李 萌，曹爱玲，杨 洋，范 维

（1.北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120；2.山东重骑摩托车（集团）厂，济南，250116）

0 引言

本文简要介绍某宽幅板带连续清洗生产线中用于储存带钢满足生产连续性的重要设备链条牵引式的立式活套的整体布置、主要结构特点以及设计难点的解决方案等。

该板带清洗生产线具有板带的板宽幅度大（1000mm～2650mm），厚度跨度大（0.5mm～3.5mm），板带张力大（单道次张力6t）等特点。由于板带宽幅大，造成设备结构件整体宽度很宽，单道次张力大造成移动辊架所受合力非常巨大，从而移动辊架的总重量变的很大。在方案设计阶段反复计算、论证，得出结论：在结构设计上以往板带生产线所配置的链条牵引的立式活套结构已无法满足本板带清洗生产线的功能需求。

从设备的可加工性、远距离公路运输的可行性、施工现场安装的便捷性、设备运行的平稳性以及设备维护的方便性多方面考量出发，自设备方案设计开始进行了大量的结构改进。

1 传统结构介绍

传统链条牵引的立式活套多用于板带连续热镀锌生产线、板带连续彩涂生产线，活套结构简图（如图1所示），设备主要由安装于底面上的固定辊架、上下升降实现充放套的移动辊架、用于配比移动辊架的配重系统、提供动力源的传动系统、满足移动辊架平稳升降的导轨系统及钢结构、支撑链条运转的链轮设备以及作为设备支撑的钢结构等组成。通过两根长牵引链条和两根短牵引链条将移动辊架和配重块相连接，开环的方式。

图1 传统设计的文式储料机组

传动系统通过位于设备顶平台单侧的两个主动链轮将电机扭矩转化为链条的牵引力，牵引着移动辊架上升与下降，从而实现立式活套的冲、放套功能，满足生产线连续生产需求。该结构存在一个致命的缺陷，由于四根链条本身长度不同，就会造成受拉伸后伸长量不同，而设备运行过程中又没有任何有效措施可以消除这种链条长度上伸长量误差，设备长期运转后累积的链条伸长量，会变成一个比较客观的长度，从而造成移动辊架的倾斜；而这种倾斜，正是造成钢带在活套跑偏的主要原因。另外，这种结构中的配重系统设置在设备一侧，形成一种较大的偏载荷，当移动辊架的重量太大时，所需配重尺寸较大。偏载式配重会造成设备布置困难以及给设备稳定运行留下隐患。所以结构优化已成必然。

2 新式结构介绍

新式的链条牵引活套是为了适应宽幅大张力板带清洗线，图2即是这种新式链条牵引立式活套结构简图。该结构中,完全颠覆了牵引链条的使用方式，将传动系统和配重系统优化为两个相互独立的系统。

图2 新式的链条牵引活套结构简图

传动系统由1.驱动电机、4.双出轴减速机、11.主动链轮、2.从动链轮、3.传动轴1、6.传动轴2以及7.传动链条组成。传动系统布置在活套顶平台上，4根9.辊架升降牵引链条缠绕过安装在传动轴上的1.起重链轮和安装于固定辊架上的14.起重转向链轮将链条两端分别固定于12.移动辊架的上下面，从而形成闭环结构，在移动辊架上设置了链条长度微调机构，4根牵引链条采用同一批次相同节数的链条，受拉伸后伸长量基本相同，即使略有不同，通过链条长度微调机构，可避免链条伸长误差的累计。大大降低了带钢跑偏的风险。

配重系统由8.配重支撑链轮、10.配重升降牵引链条以及13.配重组成。此结构将原来一套大的配重系统分解成四套小配重系统，分别布置在设备四个角，设备载荷更均匀，提高了设备的稳定性和安全性。配重分解后，单体配重重量和外形尺寸变小，为运输、安装和调试带来了极大便利。

带钢宽幅较大跑偏后，处理难度大，所需维修时间长。此新型结构将移动辊架运行导向机构进行了优化，传统方式一般将移动导向导购设置在移动辊架中间部位两侧，此次优化将导向导购设置在了移动辊架的四角，并将导向长度适当加长，为移动辊架平稳升降打下了良好基础。为了进一步避免带钢跑偏，在活套内部中间位置布置了一台CPC对中纠偏装置，可实现自动检测带钢跑偏量，并通过对中辊的水平度和垂直度变化，自动纠正带钢跑偏，最大可能的将带材始终控制在生产线的中心线上，可实现生产线长期稳定生产。

带钢的大宽幅也造成设备宽度很大，超出了常规机加工机床的适用范围，也会造成公路运输超宽问题，现场安装、吊装时也会造成极大的难度。方方面面都会造成成本的大幅度升高。为了解决种种问题，将顶平台拆分成了三件、移动辊架和固定辊架分别拆分成了两件，到现场安装时采用螺栓栓接，并打定位销的方式，安装调整到位后，再将连接面进行焊接。

由于带钢张力较大，设备整体载荷巨大，无可借鉴同类设备。设计过程中，充分利用了ANSYS有限元分析。

最初设计时，由于设计惯性，采用大截面型材简单结构搭接搭建顶平台和移动辊架，造成设备总重量极具增加，严重超出项目预算。改变思路减小型材规格，通过增加加强筋的方式改善结构受力情况，不断地利用ANSYS有限元分析找出薄弱的部位，不断地优化结构，将重量优化到最小。节约了成本。为该结构的成功实施，解决了成本问题。

3 结语

此种新型结构立式活套已成功在生产线上运行，运行平稳，板带不跑偏，为生产线稳定连续生产提供了保障。

这种移动辊架两侧布置四根牵引链条长度一致的新型的结构，保证了链条受到拉伸后变形基本相同，可以在一定程度上降低钢带在活套内跑偏几率。

以上这种结构同样适用于对立式活套的改造。这些改造，可以在一定程度上有效控制板带在机组内的跑偏，避免带钢在活套内跑偏、运行不稳定而导致板形损坏。

该活套的优化成功为类似生产线的设计打下了良好的基础。为立式活套结构新增一种形式选择。