液压式剪板机的设计参数及结构设计

宋 磊，肖 帆

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110027）

随着我国经济复苏的进行，市场中厚板的需求量也在逐步增加，为满足市场需要，国内钢厂也提高了剪板机设备的立项速度，此项目依托于国内某钢厂所采购的剪板机设备，对其设计参数及结构设计的过程进行分析与说明。

目前钢厂现有剪切设备为上世纪九十年代生产的机械式钢板切割分段设备，但该切割分段设备能力小，严重影响轧线的生产节奏，因此急需将该设备替换为能力大的分段剪切机。

此次设计的液压式剪板机设置在冷床出口与双边剪之间，采用上切式液压斜刃剪，设备占用空间小，工作效率高，是目前中厚板生产线的成熟配置设备。

1 设计参数

液压式剪板机的设计依据来与客户提供的产品规格要求，其要求如下。

表1 产品规格

按照目前已知的钢板厚度及客户提供的材料强度极限350MPa，按照柯洛辽夫公式对液压式剪板机的能力进行设计：

式中：K1——剪应力与拉应力之间的转换系数；

K2——应力应变系数；

K3——剪刃变钝系数；

h——钢板厚度，mm；

σb——钢板材料的强度极限，MPa；

∂——液压剪剪切角。

根据以上参数计算选取公称剪切力定位450kN。

并以此确定设备剪切能力的适用范围为：

板厚=35mm，σb≤350MPa；

板厚=30mm，σb≤500MPa；

板厚=25mm，σb≤750MPa。

根据已计算出的公称剪切力及选定液压系统压力，按照公式：

式中：F——液压式剪板机的公称剪切力；

P——液压系统的工作压力。

此次设备共使用两个液压缸提供剪切力，两台液压缸通过连杆机构机械同步，故选定液压缸的缸径为Φ500mm，杆径为Φ320mm。

2 结构设计

切分剪本体主要组成部分：机架装配、上刀架装置、下刀架装置、压紧装置、剪刃侧隙调整、压紧装置等组成（图1所示）。

图1 切分剪本体

（1）机架装配：整个机架由左、右机架(焊接件)、横梁和导板台组成。其上部支撑上刀架驱动装置、钢板压紧装置、同步装置、上刀架等。左、右机架与横梁和下刀架用螺栓进行把合，形成承受剪切力的刚性框架（图2所示）。

图2 机架装配

（2）上刀架装置：主要用来固定上刀片，在液压缸驱动下沿机架内的滑道上下移动，完成剪切动作。上剪刃通过螺栓把合在上刀盒上，上刀盒通过锁紧缸固定在上刀架上，弹簧夹紧，液压松开。上刀架与机架上横梁之间设置有一个铰接的双平行四边形机械同步机构，两个剪切缸分别安装在剪机机架的两侧，其活塞杆头部分别与上刀架的两侧球面连接，两个剪切缸同时驱动装有上剪刃的上刀架在装有青铜和钢质衬板的机架内上下运动而完成剪切（图3所示）。

图3 上刀架装置

（3）下刀架装置：主要用来固定下刀片，与左右机架把合为一体，承受和传递剪切力，并与上刀架一起完成剪切钢板的过程。下刀刃上表面较辊道平面低10mm。下刀架内部通水进行冷却。下剪刃通过螺栓把合在下刀盒上，下刀盒通过锁紧缸固定在下刀架上，弹簧夹紧，液压松开。

（4）剪刃侧隙调整：通过两个斜楔系统调节，其中一个斜楔系统安装在剪刃的上游，另一个则安装在剪刃的下游，两个斜楔系统分别由两个液压马达驱动四个千斤顶（蜗杆蜗轮套螺母丝杆）来上下移动斜楔，使上刀台产生水平方向的移动，实现剪刃侧隙的调整。斜楔位于滑动衬板与机架之间，滑动衬板通过螺栓和碟形弹簧与机架固定，此碟形弹簧的作用使滑动衬板随时紧贴上刀台和斜楔，使上刀台的水平移动稳定可靠，从而获得稳定的剪刃侧隙。压紧装置：安装在入口侧横梁上，其下部的压头在液压缸驱动下将钢板压紧在下刀架上，以保证剪切质量（图4所示）。

图4 剪刃侧隙调整

（5）压紧装置：为了防止剪切时钢板窜动，以提高剪切断面质量及几何精度，在切分剪的机架前安装有液压压板装置。剪钢板运输至待剪位置后，液压缸将压板压紧在钢板上，剪切机构将钢板切断。

3 小结

因此次项目为现有设备替换升级，故液压式剪板机与机械式剪板机相比已有结构更为紧凑，可在同等空间下提供更大的剪切力等优势，同时其控制较为简单，切口质量更为可控，目前液压式剪板机已经成为钢板精整生产线分段处理的首选机型。