(内蒙古科技大学 机械工程学院，内蒙古 包头 014010)
摘 要： 文章介绍了在生产运输线中弯辊道的设计思路，从原理上分析了物品在弯辊道上运行 时跑偏的原因，根据分析结果通过实例阐述了纠正弯辊道中物品跑偏的设计方法，使弯辊道 在其他行业的应用和推广成为可能。
关键词：弯辊道；设计；应用
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2008)21—0097—02
在制造业连续生产线的设计过程中，常常受到周围设计环境的影响和工艺整体布局的限制， 使得生产线不能成为一条完整的直线，而是由相交或平行的多段直线组成，形成迂的生 产 线，这就必然会产生物品在生产线上的转向问题。本文介绍了一种用于生产线转向的小曲率 半径弯辊道的设计方法。
1 弯辊道设计的基本要求
图1为弯辊道输送示意图，件1为纵向输送辊道，件2为弯辊道，件3为横向输送辊道，其中弯 辊道的作用是将纵向输送辊道上运来的物品转向到横向输送辊道上，进而实现物品的无间歇 式连续运输。这样的设计不但能减少用于转向的辅助设备数量，节省生产线的占地面积，而 且还能提高生产效率。但如何使物品在转向过程中能够正确的沿着预定轨迹行走而不产生偏 离， 则是弯辊道设计的关键问题，这也是弯辊道设计〔1〕的基本要求。
2 物品在弯辊道中运行时跑偏原因分析
图2为物品在弯辊道上运行时的线速度分布示意图。由于辊面与物品相接触，所以辊面与物 品相接触的某点的线速度方向就是物品的运行方向，由图可见：物品的运行方向不能使物品 沿着其设计要求的运动轨迹行走，而是趋向于其外侧，也就是说物品将偏离其设计要求的运 动轨迹线。由此可以得出这样的结论：弯辊道中呈放射状布置的辊子线速度方向是物品在弯 辊道中运行时跑偏的一个重要的原因；此外，物品在弯辊道上运行时还要受到离心力的作用 ，这也是其在弯辊道中跑偏的一个主要原因。这就给弯辊道的设计提供了一个思路：若将每 一个呈放射状布置的辊子均以各自的中点O′旋转一个角度，以此来改变弯辊道的线速度方 向，使其向设计要求的运动轨迹线侧偏离，进而来纠正物品在弯辊道上运行时的跑偏现象， 使物品按其设计的运动轨迹线行走。图3是弯辊道线速度修正示意图，由图可见：以辊子中 点O′为中心将辊子轴线OA旋转一个α角，到O1A1位置，也就是使辊子线速度的方向V向 内 侧旋转了一个α角，到V1的位置，这样就可以使物品的行走方向趋于其设计要求的运动轨 迹方向。这个α角不但能纠正弯辊 道上的物品由于线速度方向的原因而引起的跑偏，同时还可以抵消由于离心力的作用而引起 的跑偏。在工程实践中，值被称为弯辊道修正角，它的数值与辊道的直径、线速度、摩擦副 的材料、辊道间距、转向曲率半径和工艺布置尺寸等有一定的关系。
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3 应用实例
在包钢带钢厂热轧带钢车间后部工序〔2〕冷却输送辊道的设计中，采用了弯辊道来 实现带钢盘卷的[CM(22]转向输送问题，设计时将弯辊道中的每个辊子设计成单独的电机传动形式，这样可以方便地将每个辊子按α角布置，在满足工艺设计要求和弯辊道结构设计要求的前提下，为了使其在车间占 地面积减小，将弯辊道的半径设计成最小值，并经过对其他参数的优化后，α取值为 3.5°。弯辊道的设计见图4。其他主要参数为：盘卷直径Φ1 000～1 600mm；盘卷高度183 ～433mm；盘卷最大重量1 900kg；辊子直径270mm；辊身长：1 800mm；辊子数量15个；辊子 线[CM(22]速度0.122m/s；辊子材料：35号钢；弯辊道半径3 750mm。
此弯辊道经实际应用后效果很好，它完全能够按照工艺要求来完成带钢盘卷的输送和转向功 能，既无跑偏现象又无带卷表面划伤现象的发生，且检修率几乎为零。盘卷在弯辊道中可以 连续行走，换向时无滞留，因此使生产效率得到大幅度提高。由于其优越的性能和新颖的设 计方法，而受到了应用厂家的好评，同时荣获包钢科技进步三等奖。此设计实现了小曲率半 径、转向无间歇式连续输送的目的，它的设计在我国为堪称首例。
4 总结
弯辊道亦可以应用于其他生产领域，如汽车、医药、物流、食品等行业中，以解决物品的输 送和转向问题，从而达到提高生产效率的目的。
但物品在弯辊道上运行时，涉及到运动学和动力学等诸多问题，而在本文中所述的弯辊道修 正角α值是一个经验数据，虽然它在实际应用中能够完全满足带钢盘卷的转向输送要求，但 在 其他工程设计中和其他领域的应用中，需根据具体的情况，对每个参数进行优化，必要时需 通过实验来确定α值，或者利用计算机辅助软件，通过动态模型进行虚拟设计来确定α值， 从而使物品能够按照其设计的运动轨迹行进，以取得更好的应用效果。
弯辊道的设计与应用是一个很有价值的研究方向，本文只是表达了一种新的设计思想，诸多 问题还需要进一步的研究和探讨，它的开发必然会对物品输送领域起到重要作用。
［参考文献］
［1］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2002.
［2］ 于文妍.热轧带钢生产线后部工序的设计改进［J］.重型机械，2003，（3）.
