國內自動化管樁生產的配置情況與說明

                      2018-09-13 16:28:43

                      隨著國家基礎建設的快速發展,預應力混凝土樁行業得到了迅速壯大,到2011年底,國內預應力混凝土樁的用量達到3億多m。但關于預制樁生產環境的諸多問題一直沒有得到根本有效的解決。如,現有預制樁設備布置工藝自動化程度低;起重機在作業人員的工作區域內運行,安全隱患大;部分工序的作業方式影響到樁的質量,如先布料后合模造成合縫漏漿、樁身橢圓,兩端鉤吊式吊樁造成樁身環裂等。預應力混凝土樁企業普遍面臨著招工難、留人難的困難局面。

                      本文通過分析現行預制管樁生產工藝存在的問題,提出了一種新的預制混凝土管樁生產工藝,并介紹了一條自動化程度較高的預應力混凝土管樁生產線。

                      一、國內預制管樁生產工藝流程現狀分析

                      國內預應力混凝土管樁的生產工藝從引進到現在雖已有近二十年的歷史,但生產工藝及裝備沒有發生根本性的改變。這可能是由于:?國內經濟建設的飛速發展,帶動了管樁行業的高速發展,管樁用量每年都以二十幾個百分點以上的速度增長;?國內勞動力資源豐富,勞動力價格較低,導致大部分企業不愿投入大量資金去做技術創新。

                      1. 傳統預應力混凝土管樁生產工藝

                      傳統預應力混凝土管樁生產工藝流程如圖1所示。

                      預應力混凝土管樁生產傳統流程

                      圖1 預應力混凝土管樁生產傳統流程

                      2. 傳統預應力混凝土管樁生產工藝布局圖

                      圖2 為預應力混凝土管樁直形線生產工藝布局圖。

                      圖3 為預應力混凝土管樁回形線生產工藝布局圖。

                      按照管樁生產工藝流程(圖2及圖3),國內管樁企業設計的生產線布局模式是將生產車間分成六個區,即:混凝土料制作區、布料張拉區、離心成型區、蒸汽養護區、裝拆模區、鋼筋骨架制作區。模具在各工作區間的流轉是通過起重機來完成的。六個工作區各自的功能特點具體如下。

                      管樁設備,管樁模具,方樁設備,方樁模具,管樁生產線設備,方樁生產線設備

                      圖2預應力混凝土管樁直形線生產工藝布局圖

                      管樁設備,管樁模具,方樁設備,方樁模具,管樁生產線設備,方樁生產線設備

                      圖3預應力混凝土管樁回形線生產工藝布局圖

                      (1)混凝土料制作區的主要功能是制備混凝土料。該區的主要缺點是粉塵大、噪音大。

                      (2)布料張拉區的主要功能是:?將制作好的混凝土料均勻布入到裝好鋼筋骨架的底模上;?將上下模進行合模,并把合模螺栓鎖緊;?張拉,即給管樁主筋施加預應力。該區的主要缺點是:人員多、員工勞動強度大、安全隱患多、粉塵多、噪音大。

                      (3)離心區的主要功能是使混凝土離心成型為管樁。該區的主要缺點是噪音大、環境衛生差、高速旋轉安全隱患多。

                      (4)蒸汽養護區的主要功能是將制作好的預應力混凝土管樁進行蒸汽養護,使管樁的樁身強度達到規定要求。 該區的主要缺點是環境溫度高、安全隱患多。

                      (5)裝拆模區的主要功能是:?將管樁從模具里取出;?將模具清理干凈;?將端頭板、頭尾板、編制好的鋼筋骨架及張拉擋板等全部裝入底模;?對預制樁逐條進行外觀品質檢驗。該區的主要缺點是:人員多、員工勞動強度大、安全隱患多、溫度高、噪音大、工作環境差。

                      (6)鋼筋骨架制作區的主要功能是進行鋼筋骨架的編制成型和端板制作。該區的主要缺點是:員工勞動強度大、溫度高。

                      二、預應力混凝土管樁新生產工藝

                      要解決傳統生產工藝流程中存在的員工勞動強度大、用工人數多、工作環境差、安全隱患多、勞動效率低、產品外觀質量差等一系列問題,就必須對傳統生產工藝流程及生產裝備進行改進。改進后新的管樁生產工藝流程圖如圖4所示。

                      預應力混凝土管樁新的生產工藝流程圖

                      圖4 預應力混凝土管樁新的生產工藝流程圖

                      按新的生產工藝流程圖設計的管樁生產線布局見圖5。

                      新的自動化程度較高的管樁生產線與傳統的管樁生產線相比,主要有以下幾方面改進。

                      (1)生產線將混凝土入模工序(布料工序)調整到合模、張拉工序以后。

                      (2)新生產線將混凝土的入模方式做了改變,由原來的利用喂料機將混凝土澆入到底模,再合上模的方式改為用泵送設備將混凝土泵入到模具內且是在裝鋼筋骨架、合模工序完成之后進行。

                      (3)混凝土注入管模內的重量計量系統,由特制的計量平車及混凝土泵送設備構成,通過控制程序來進行控制,改變了傳統的進入攪拌機中原材料量的控制方式。

                      (4)模具從出蒸汽養護池開始到達布料區,轉運過程中全部采用鏈條機輸送,模具在每個工位的傳遞是通過光電開關、控制程序來實現的,改變了傳統的起重機吊運方式。

                      (5)對傳遞預應力的張拉頭板進行革新設計,將傳統的“內”張拉方式改為“外”張拉方式,頭板重量比過去有所降低,徹底解決了樁身端面傾斜的問題。

                      預應力混凝土管樁自動化生產線工藝布局圖

                      圖5 預應力混凝土管樁自動化生產線工藝布局圖

                      (6)起重設備全部配置了機械抓手或真空吸盤,改變了傳統的人工掛鉤方式。

                      (7)將人工給模具噴涂脫模劑的方式改為利用機械設備自動向模具噴涂脫模劑。

                      (8)新生產線還有一個重要的改變就是把傳統生產線上集中在布料、張拉裝模、拆模兩個工作區的所有工序全部分散到整個鏈條輸送線上,將生產員工分散開,有效避免了起重機在作業人員的工作區域內運行,消除了安全隱患。

                      (9)由于采用了自動抓鉤、鏈條輸送工藝,新工藝將離心、蒸汽養護兩個工作區用防護墻與其他區域完全隔開,減少了噪音、高溫的影響。

                      (10)新生產線是把鋼筋骨架與端板、張拉頭板及尾板全部裝配好后再放入到模具中,改變了將鋼筋骨架放入管模后再裝端板和張拉頭、尾板的方式。解決了往日多道工序堆積在一起,相互影響、工作效率低的問題。

                      (11)新生產線各工序間還設置了通信裝置,采用上位機編程、配合LED燈顯示器、機房設置監控系統,將上下道工序構成信息化連接,確保作業信息準確高效傳遞,減少了生產現場的信息錯誤。

                      (12)新生產線對蒸養工序也采取了自動化控制,通過電器將閥等機械元件進行聯動控制,實現了無人操作。

                      由于上述多方面的改變,按新工藝流程設計的新生產線采用了較多的技術控制系統。這些技術控制系統包括:混凝土泵送控制系統、混凝土計量控制系統、新型張拉組件及張拉控制系統、模具及張拉頭尾板的輸送控制系統、自動噴涂脫模劑控制系統、自動抓鉤裝置及真空吸盤的使用、自動化控制系統、自動揭蓋模系統、蓋模輸送系統、液壓系統、養護池溫度自動控制系統、管樁模具的改進等。由于該生產線是一個開放的系統,以后還可根據技術發展情況增加管樁模自動清理系統、自動拆裝合模螺栓系統、自動拆裝張拉頭尾板系統等。

                      三、新生產線采用的專用技術控制系統介紹

                      1. 混凝土泵送控制系統

                      混凝土泵送技術是新生產線核心技術,它包含泵送設備及可泵送的混凝土技術,這是新生產線是否能運行的關鍵。

                      對于泵送設備結構的選型主要有兩種:?采用 “S”閥技術;?采用閘板閥技術。兩種技術國內企業都能生產制造。

                      采用混凝土泵送技術制作預制樁時,混凝土是通過泵送設備被注入到模具內,并可以達到以下效果。

                      (1)車間布料工作區只需三人,大大減少了員工數量。

                      (2)采用泵送布料,混凝土不會落到車間地面,車間干凈衛生,不易產生粉塵。

                      (3)預制樁不再出現合縫漏漿的質量問題。

                      (4)預制樁樁頭裙板幾乎不出現裙板凹陷的質量問題,裙邊干凈。

                      (5)空模合模時,合模螺栓所需的力矩最小,因此,合模栓的使用壽命得到提高;同時上、下模的跑輪貼合緊密,離心時模具產生跳動小。因此,不但噪音得到一定程度的控制,而且也延長了模具的跑輪、離心機托輪的使用壽命。

                      采用泵送設備泵送混凝土到模具內需要解決兩個問題,一是混凝土在模具內的堆積必須是均勻的;二是注入模具內混凝土的重量必須準確。為達到此目的,還需混凝土料計量控制系統。

                      混凝土料計量控制系統是由操作臺、可編程控制器、觸摸屏、稱重系統、編碼器、計量平車、計量平車驅動機構等組成。該系統可根據模具內混凝土的泵送量、泵送位置及泵送設備泵送能力的大小,通過程序控制計量平車的運行速度,保證模具內的混凝土是均勻分布的,總重量是準確的。這個系統是否精確,完全決定預制樁的混凝土壁厚是否能控制在國標規定的范圍內。

                      2. 新型張拉組件及張拉控制系統

                      傳統生產線的張拉組件是由五件套組成,即:張拉尾板、張拉頭板、張拉絲桿、張拉檔板及鎖緊螺母。其中尾板、頭板及絲桿組合件總重量大,在將這些工件裝入模具時,操作人員的勞動強度非常大。另外,采用這種方式進行張拉,容易出現預制樁端板傾斜的質量問題。

                      新型張拉組件是由尾板、張拉頭板及鎖緊螺母三件套組成,重量比傳統的張拉組件減少很多,降低了操作人員的勞動強度。

                      新生產線由于張拉頭板型式的改變,張拉機設備的結構型式也做了相應的調整:?張拉機的張拉頭結構型式進行了改變;?張拉機設備上增加了鎖緊裝置;?液壓控制程序進行了調整。張拉行程變短,張拉機的千斤頂長度變短。

                      由于采取了新型張拉組件及張拉控制系統的方式進行張拉,杜絕了預制樁端板傾斜的質量問題,也減輕了操作人員的勞動強度。

                      3. 模具及頭尾板的輸送控制系統

                      模具輸送控制系統主要是由縱向鏈條輸送機、橫向鏈條輸送機、頂升平移機、頂升機、蓋模輸送小車、自動揭蓋模機等設備組成。

                      頭尾板輸送控制系統主要是由動力輸送滾筒線、提升機、機械吊具等組成。

                      上述兩個系統取代了傳統的起重機吊運方式,大大減輕了員工的勞動強度,減少了安全隱患。

                      4. 自動噴涂脫模劑控制系統

                      在模具輸送線上設置了兩處自動噴涂脫模劑裝置,分別對輸送通過的上、下模自動噴涂脫模劑。

                      該系統的投入使用,不再需要人工噴涂脫模劑。

                      5. 自動抓鉤裝置及真空吸盤的使用

                      起重機分別配備了不同種類的自動抓鉤裝置或者真空吸盤。這樣配備具有以下優勢:?取消掛鉤手崗位,減少用工人數;?由于人員不用進入離心機及蒸汽養護池工作區域,消除了這兩個工作區域的安全隱患;?鋼筋骨架不再需要人工搬運,員工的勞動強度得到降低;?預制樁脫模采用真空吸盤,杜絕了由于起吊原因造成的預制樁環裂的問題。

                      6. 自動揭蓋模系統

                      自動揭蓋模系統由自動識別系統、定位系統;液壓、氣動系統;機械抓手系統組成。

                      自動揭蓋模系統的主要作用:當管模的合模螺栓被全部拆除后,通過鏈條輸送機輸送到自動揭蓋模工位時,電子儀器將檢測到的信號發送到控制程序,控制程序發出指令,使得機械抓手將蓋模提起,并橫向移送到鏈條機上,控制程序繼續發出指令讓鏈條機將管模往下一道工序輸送。

                      7. 蓋模輸送系統

                      蓋模輸送系統的主要作用是:輸送小車將清干凈的蓋模自動抓起,并輸送到相對應的底模合模工位(輸送過程中,自動噴脫模劑設備自動完成對蓋模噴涂脫模劑),并將蓋模準確與底模完成合模。

                      四、自動化新生產線存在的不足

                      自動化新生產線已經過近半年的運行,基本上達到了當初所提出的減少用工人數、降低勞動強度、提高勞動效率、改善工作環境、減少安全事故、提高產品質量的要求。但目前尚存以下不足,還需做進一步研究和改進。主要涉及的方面有:?泵送混凝土比傳統混凝土成本高;?采用泵送工藝時,目前還無法做接樁;?自動化生產線的固定資產投資比傳統生產線大很多;?泵送設備的易損件用量較大。

                      五、結語

                      隨著社會的發展與進步,企業一線員工在選擇工作時,對安全保障、工作環境、勞動強度等方面的要求會越來越高,這對混凝土與水泥制品行業的企業來說將是非常大的挑戰。因此,自動化生產線的技術研究工作將是水泥制品企業今后重點的研究方向之一。筆者通過介紹預應力混凝土管樁現有生產線的不足和新式生產線的工藝流程、工藝布置、改進特點等內容,希望能引起同行的重視,積極努力,不斷對生產工藝進行改進、創新,推動預制樁行業健康、有序地發展。

                      欧美精品亚洲精品日韩久久_久久国产精品国产自线拍免费_国产精品自在在线午夜动漫