[摘 要]介绍了惠斯顿机构的结构、性能、工作机制与特点，以及针对冷床输出装置中的具体应用，并且简述了整套设计方案的选择与设备的选型。
　　[关键词]惠斯顿机构；冷床输出装置；设计方案
　　中图分类号：TU522.06 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0351-02
　　一、前言
　　21世纪的钢铁工业在世界经济中仍将占有重要的地位，其发展特点是：市场竞争更加激烈，钢铁工业更加趋于国际化，产品结构进一步调整，钢铁生产更加灵活，生产技术加速扩展和深化。中国作为世界上最大的钢铁消费市场，将成为各钢铁强国的必争之地。面临日益激烈的国际竞争，我们必须紧紧依靠技术进步，抓住机遇，迎接挑战，使我国尽快由一个钢铁生产大国转变为钢铁生产强国。为此，我们应该不失时机地大胆采用先进的前沿技术，独立研究开发新技术、新工艺、新设备，占领钢铁生产技术的制高点，实现跨越式发展。
　　二、惠斯顿机构简介
　　惠斯顿机构是由瑞典技术惠斯顿杠杆经过多列并行所组成的一种钢材横移装置，可以实现无冲击移钢，其升降运动和水平方向的运动是在惠斯顿杠杆旋转过程中一次性完成的。在转动过程中，安装在惠斯顿杠杆上的链条保证了它的托盘开口方向始终向上。其结构简单，无论是从低位移动到高位或由高位到低位移动，都能够在保证钢材表面品质的前提下平稳、迅速、准确地移动钢材，并且减少噪声，改善了工作环境。
　　三、惠斯顿机构应用
　　2012年由太重煤机有限公司配套承建的“危地马拉型钢生产线”，编组区中重要的传输设备—冷床输出装置正是运用了惠斯顿机构，并加以改进。
　　1、设备布置方案
　　1.1 方案设计一：我们将冷床输出装置的电机和减速器放在整个结构的中间位置，回转机构（惠斯顿机构）用链传动进行传递，使托盘的开口始终是朝上的。如图1所示
　　1.2 方案设计二：我们将冷床输出装置的电机和减速器放在整个结构的左侧位置，回转机构用齿轮进行传递，使托盘的开口始终是朝上的。如图2所示
　　1.3 选择设计方案：
　　方案设计一：该设计的优点是：链传动属于具有中间挠性件的啮合传动，结构简单，兼有齿轮传动和带传动的特点。与齿轮传动相比较，链传动的安装精度与制造要求较低，链轮的轮齿受力合理，承载负荷能力大，有一定的缓冲和减震能力，尤其是在中心距较大的传动时，链传动比齿轮传动轻便的多，且成本低廉。与带传动相比较，链传动没有弹性打滑和整体打滑的现象，因而能保持准确而平均的传动比，传动的效率高，作用在轴上的径向力较小，同样的使用条件下结构尺寸更为紧凑。此外链条的磨损比较的缓慢，张紧的调节工作量较小，并且能在恶劣的条件下工作。链传动的缺点是：只能用于平行轴间的开口运动，不能保证稳定的瞬时传动比和瞬时速度，传动稳定性较差，磨损后易发生跳齿现象，不适合用于空间限制要求、中心距小以及急速反向传动的场合。
　　方案设计二：该设计的优点是：用齿轮来传动工作可靠、传动比准确、传动效率高、结构紧凑、寿命长，是我们最常用的。缺点是：齿轮的传动对于制造和安装的精度较高，这样导致了制作成本的增加，不适合与轴间距较大的传动，会导致精度降低，高速运动时会产生振动或较大的噪音，没有过载的保护。
　　综上所述，我们经过比较，依据危地马拉当地的实际环境，认为第二种方案不能满足生产工艺的要求，所以选择了第一种方案。如图3、图4所示
　　2 电动机的选择
　　根据电动机的工作环境条件、安装方式及传动方式，考虑到电动机的主要性能比如启动、制动、过载、调速、额定功率大小、额定转速及结构形式等方面要滿足于危地马拉当地生产机械的要求，电动机工作过程中对电源供电质量的影响（如电压波动、谐波干扰等）。我们选择电机型号YTSZ200L1-6，额定功率P=22Kw，额定转速n=980rpm，电压AC460V。
　　3 减速器的选择
　　减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。根据工作的环境条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传递效率，承载能力，质量，价格等，我们选择了专用减速器，采用好的优质合金钢锻件和轴承，合理的结构设计，提高了加工精度。
　　综合考虑一次投资运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠和安全。
　　4 链条的选择
　　链传动是利用链条将具有特殊齿形的主动链轮的动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有很多优点，它与带传动相比，没有弹性滑动和打滑现象，平均传动比比较准确，工作可靠并且效率高，传递功率大，过载能力强，在相同的工况下的传动尺寸小，所需张紧力小，作用在轴上的压力小，能在高温、潮湿、多尘、污染等许多恶劣的环境中工作。在链条生产过程中，传动用短节距精密滚子链占有主要的地位，因此我们选用了GB/T1243-1997滚子链12B。
　　5 惠斯顿机构的组成及工作原理
　　惠斯顿机构在工作时作圆周运动，从链式输送机上托起钢材顺时针转过一定角度后，把钢材运送至输送辊道上，继续顺时针旋转至初始位置，就完成了一个工作行程。当主传动轴7带动惠斯顿机构转动时，钢材被托盘2平稳地托起并作水平移动，固定链轮6与轴承座焊接固定，不能绕传动轴7转动，由于固定链轮6与活动链轮1的分度圆直径一致，并且链条传动速比i=1，使得活动链轮1的绝对角速度为零，这样就保证了惠斯顿机构在作旋转运动时，与活动链轮1固定联结的托盘2始终保持竖直位置。配重5可以使空载时候的惠斯顿机构保持平衡，并且在负载时抵消部分转矩。
　　四、结论
　　惠斯顿机构特点为：无论是移动单根或多根钢材，都能够平稳、迅速、准确地移送，具有结构简单、定位精度高、噪声小和成本底等优点。在运动过程中钢材一直处于相对静止状态，避免了钢材表面与惠斯顿机构托盘之间的磨擦，大大提高了钢材的表面品质。但是由于该机构作旋转运动，机构中的运动副较多，需要良好的润滑以保证设备正常使用，加大了设备检修与维护的工作量，而与其优越性相比，这些缺点将不会作为拒绝优先选用该设备的理由。尤其是现代自动化生产车间，在保证材质表面质量的前提下还要减少噪音，改善工作环境，使一线员工有一个更好的工作环境，更加体现出了该设备的优越性。2014年11月“危地马拉型钢生产线”正式投产使用，打破了我公司的冶金产品在中美洲零的突破，证明了此种方案的可行性，相信惠斯顿机构会被越来越多的型钢生产线所采用。
　　参考文献
　　[1] 肖永力.惠斯顿杠杆的研究[J].重型机械，1995，198（1）：19-21.
　　[2] 殷洪霞.惠斯顿杠杆的设计分析[J].冶金设备，2014，（1）：24-27.
　　作者简介
　　张志斌，男，1982年出生，2004年毕业于中北大学，工程师，030032，山西省太原市。