液壓式剪板機的設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)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(jīng)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(nèi)鋼廠也提高了剪板機設(shè)備的立項速度，此項目依托于國內(nèi)某鋼廠所采購的剪板機設(shè)備，對其設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程進行分析與說明。

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

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

1 設(shè)計參數(shù)

液壓式剪板機的設(shè)計依據(jù)來與客戶提供的產(chǎn)品規(guī)格要求，其要求如下。

表1 產(chǎn)品規(guī)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(shè)計：

式中：K1——剪應力與拉應力之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)；

K2——應力應變系數(shù)；

K3——剪刃變鈍系數(shù)；

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(jù)以上參數(shù)計算選取公稱剪切力定位450kN。

并以此確定設(shè)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(jù)已計算出的公稱剪切力及選定液壓系統(tǒng)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(tǒng)的工作壓力。

此次設(shè)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(gòu)機械同步，故選定液壓缸的缸徑為Φ500mm，桿徑為Φ320mm。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)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(cè)隙調(diào)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(qū)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(qū)動下沿機架內(nèi)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(shè)置有一個鉸接的雙平行四邊形機械同步機構(gòu)，兩個剪切缸分別安裝在剪機機架的兩側(cè)，其活塞桿頭部分別與上刀架的兩側(cè)球面連接，兩個剪切缸同時驅(qū)動裝有上剪刃的上刀架在裝有青銅和鋼質(zhì)襯板的機架內(nèi)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(nèi)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(cè)隙調(diào)整：通過兩個斜楔系統(tǒng)調(diào)節(jié)，其中一個斜楔系統(tǒng)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(tǒng)分別由兩個液壓馬達驅(qū)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(chǎn)生水平方向的移動，實現(xiàn)剪刃側(cè)隙的調(diào)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(wěn)定可靠，從而獲得穩(wěn)定的剪刃側(cè)隙。壓緊裝置：安裝在入口側(cè)橫梁上，其下部的壓頭在液壓缸驅(qū)動下將鋼板壓緊在下刀架上，以保證剪切質(zhì)量（圖4所示）。

圖4 剪刃側(cè)隙調(diào)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(zhì)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(gòu)將鋼板切斷。

3 小結(jié)

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