液壓式剪板機的設計參數及結構設計

宋 磊，肖 帆

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110027）

隨著我國經濟復蘇的進行，市場中厚板的需求量也在逐步增加，為滿足市場需要，國內鋼廠也提高了剪板機設備的立項速度，此項目依托于國內某鋼廠所采購的剪板機設備，對其設計參數及結構設計的過程進行分析與說明。

目前鋼廠現有剪切設備為上世紀九十年代生產的機械式鋼板切割分段設備，但該切割分段設備能力小，嚴重影響軋線的生產節奏，因此急需將該設備替換為能力大的分段剪切機。

此次設計的液壓式剪板機設置在冷床出口與雙邊剪之間，采用上切式液壓斜刃剪，設備占用空間小，工作效率高，是目前中厚板生產線的成熟配置設備。

1 設計參數

液壓式剪板機的設計依據來與客戶提供的產品規格要求，其要求如下。

表1 產品規格

按照目前已知的鋼板厚度及客戶提供的材料強度極限350MPa，按照柯洛遼夫公式對液壓式剪板機的能力進行設計：

式中：K1——剪應力與拉應力之間的轉換系數；

K2——應力應變系數；

K3——剪刃變鈍系數；

h——鋼板厚度，mm；

σb——鋼板材料的強度極限，MPa；

?——液壓剪剪切角。

根據以上參數計算選取公稱剪切力定位450kN。

并以此確定設備剪切能力的適用范圍為：

板厚=35mm，σb≤350MPa；

板厚=30mm，σb≤500MPa；

板厚=25mm，σb≤750MPa。

根據已計算出的公稱剪切力及選定液壓系統壓力，按照公式：

式中：F——液壓式剪板機的公稱剪切力；

P——液壓系統的工作壓力。

此次設備共使用兩個液壓缸提供剪切力，兩臺液壓缸通過連桿機構機械同步，故選定液壓缸的缸徑為Φ500mm，桿徑為Φ320mm。

2 結構設計

切分剪本體主要組成部分：機架裝配、上刀架裝置、下刀架裝置、壓緊裝置、剪刃側隙調整、壓緊裝置等組成（圖1所示）。

圖1 切分剪本體

（1）機架裝配：整個機架由左、右機架(焊接件)、橫梁和導板臺組成。其上部支撐上刀架驅動裝置、鋼板壓緊裝置、同步裝置、上刀架等。左、右機架與橫梁和下刀架用螺栓進行把合，形成承受剪切力的剛性框架（圖2所示）。

圖2 機架裝配

（2）上刀架裝置：主要用來固定上刀片，在液壓缸驅動下沿機架內的滑道上下移動，完成剪切動作。上剪刃通過螺栓把合在上刀盒上，上刀盒通過鎖緊缸固定在上刀架上，彈簧夾緊，液壓松開。上刀架與機架上橫梁之間設置有一個鉸接的雙平行四邊形機械同步機構，兩個剪切缸分別安裝在剪機機架的兩側，其活塞桿頭部分別與上刀架的兩側球面連接，兩個剪切缸同時驅動裝有上剪刃的上刀架在裝有青銅和鋼質襯板的機架內上下運動而完成剪切（圖3所示）。

圖3 上刀架裝置

（3）下刀架裝置：主要用來固定下刀片，與左右機架把合為一體，承受和傳遞剪切力，并與上刀架一起完成剪切鋼板的過程。下刀刃上表面較輥道平面低10mm。下刀架內部通水進行冷卻。下剪刃通過螺栓把合在下刀盒上，下刀盒通過鎖緊缸固定在下刀架上，彈簧夾緊，液壓松開。

（4）剪刃側隙調整：通過兩個斜楔系統調節，其中一個斜楔系統安裝在剪刃的上游，另一個則安裝在剪刃的下游，兩個斜楔系統分別由兩個液壓馬達驅動四個千斤頂（蝸桿蝸輪套螺母絲桿）來上下移動斜楔，使上刀臺產生水平方向的移動，實現剪刃側隙的調整。斜楔位于滑動襯板與機架之間，滑動襯板通過螺栓和碟形彈簧與機架固定，此碟形彈簧的作用使滑動襯板隨時緊貼上刀臺和斜楔，使上刀臺的水平移動穩定可靠，從而獲得穩定的剪刃側隙。壓緊裝置：安裝在入口側橫梁上，其下部的壓頭在液壓缸驅動下將鋼板壓緊在下刀架上，以保證剪切質量（圖4所示）。

圖4 剪刃側隙調整

（5）壓緊裝置：為了防止剪切時鋼板竄動，以提高剪切斷面質量及幾何精度，在切分剪的機架前安裝有液壓壓板裝置。剪鋼板運輸至待剪位置后，液壓缸將壓板壓緊在鋼板上，剪切機構將鋼板切斷。

3 小結

因此次項目為現有設備替換升級，故液壓式剪板機與機械式剪板機相比已有結構更為緊湊，可在同等空間下提供更大的剪切力等優勢，同時其控制較為簡單，切口質量更為可控，目前液壓式剪板機已經成為鋼板精整生產線分段處理的首選機型。