книги из ГПНТБ / Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал

Рис. 41. Захваты для арматуры и способы армирования железобетонных шпал:

методе непрерывного армирования на установке ЭКБ Дмитровского завода; е —• схе­

предназначен для одновременной заготовки многопроволочного пакетаЗдесь использованы так называемые проходные захва­ ты с волнистыми плашками (рис. 41, в). Весь процесс заготов­ ки пакета ведется на конвейере, в начале которого установлен гидравлический пресс, при помощи которого проволоки зажи­ мают между плашками и далее винтами фиксируют их положе­ ние в захвате.

В основу этой технологии положен известный прием арми­ рования шпал, ранее применявшийся в Венгрии. Конвейер об­ служивают двое рабочих. Производительность конвейера дос­ тигает до 45 пакетов в смену в зависимости от их длины. Совре­ менные заводы по производству железобетонных, шпал осна­ щены такими комплектами.

П1

К недостаткам рассматриваемого комплекта оборудования следует отнести в первую очередь отсутствие полной механиза­ ции работ при сборке и разборке захватов. Кроме того, приме­ няемые системы тормозных устройств не обеспечивают заго­ товку проволок равной длины в пакете, что в сочетании с не­ рациональным профилем волны на плашках приводит к час­ тым обрывам проволок при их натяжении. В целом этот комп­ лект оборудования с изменениями, внесенными Гипрозаводтрансом применительно к производству железобетонных шпал, является одним из наиболее производительных из числа из­ вестных.

Метод непрерывного армирования по предложению В. В.

Михайлова впервые был применен для изготовления железобе­ тонных шпал (рис. 41, г)в г. Запорожье с использованием по­ воротного стола. В настоящее время известны конструкции автоматических намоточных машин, которые позволяют арми­ ровать изделия типа плит, балок и т. п. как на стендовых ли­ ниях, так и в силовых формах. Применение электроподогрева при намотке арматуры снижает опасность ее обрыва и улучша­ ет физико-механические свойства стали. Все это свидетельству­ ет о возможности высокой степени механизации процесса на­ мотки арматуры.

Однако метод непрерывного армирования пока не нашел широкого распространения при изготовлении шпал.

В качестве примера можно указать на применение этого ме­ тода на Киевском и |Староконстантиновском шпальных заво­ дах, где арматурные пакеты изготовляют на специальных мо­ товилах и затем устанавливают в силовые формы. Пакеты длиной на две шпалы снабжены выносными анкерами, остаю­ щимися вне изделий. После бетонирования шпал и спуска на­ тяжения анкера снимаются и используются при изготовлении следующих пакетов. В этом случае получают обычные железо­ бетонные шпалы с линейным армированием.

К числу недостатков такого способа армирования шпал следует отнести несовершенство конструкции анкерных и намо­ точных устройств и сравнительно большое число ручных опе­ раций при установке анкеров, закреплении концов арматуры, временных распорок и т. п. При обрывах проволоки в конце на­ мотки весь пакет идет в отходы, а ликвидация последствий об­ рыва требует остановки производства.

Установка Дмитровского завода мостовых железобетонных конструкций была разработана в 1956 г. для намотки армату­ ры диаметром Змм на два железобетонных анкера, устанавлива­ емых на (металлическом ,поддоне |(рис. 41, д). Анкеры остают­ ся в шпалеУстановка для намотки состоит из кареток, движу­ щихся по замкнутому контуру в направляющих. В установку вводятся одновременно два поддона с закрепленными на них анкерами. Проволока поступает с бухт через тормозные и на-

112

тяжные устройства к пинолям, установленным на каретках. Пе­ ред намоткой концы проволок закрепляют на поддонах. На­ мотку арматуры производят сразу с требуемым усилием натя­ жения.

При такой технологии возникает необходимость в дополни­

ность напряжения арматуры в разных витках, назкая произво­

центренное сжатие, вследствие чего его вес составляет 425 кг на одну шпалу. Без учета трудозатрат на изготовление железо­ бетонных анкеров и последующей заделки в них отверстий удельная трудоемкость арматурных работ на опытной установ­ ке оказалась равной около 28% общей трудоемкости изготов­ ления шпалы в целом (3,3 чел-ч), что значительно выше трудо­ емкости производства шпал на стендах.

Установка ПКБ Главстроймеханизации также основана на применении принципа непрерывного армирования шпал. Техно­ логический процесс изготовления арматурного пакета органи­ зован так. На намоточное устройство устанавливают вручную трубчатую телескопическую распорку, на концах которой пред­ варительно закрепляют два металлических анкера (см. рис. 41, а). После спуска натяжения арматуры из шпалы выпрессовывают металлические анкеры, а образующиеся от них отверстия заделывают бетоном. Испытания опытного комплекта оборудо­ вания были произведены на заводе в Коростене. Технология отличается большой трудоемкостью изготовления шпалы (2,5 чел-ч) и слишком многооперационна. Для примера можно ука­ зать, что при выполнении арматурных работ для оснастки од­ ной пятиместной формы необходимо было выполнить более ста различных операций и более половины из них — вручную.

Известны подобные установки для непрерывного армирова­ ния и в заграничной практике. Например, в ЧССР в промыш­ ленном масштабе была применена такая установка.

Автомат для армирования шпал типа Е семипроволочными прядями состоит по одному из вариантов из подающего пряди Механизма, направляющей с пазами, натяжной станции и четы­ рех бухтодержателей с прядями. Для удержания прядей в тор­ цовых плитах поддона (рис. 41, ж) применены цанговые зах­ ваты. Подающий механизм проталкивает пряди через отверс­ тия в ближней торцовой плите поддона и далее через весь под­

113

дон и специальное съемное направляющее устройство — в от­ верстия противоположной торцовой плиты. После пропуска прядей через торцовые плиты вручную освобождают замки за­ хватов, включают установку для натяжения арматуры и за­ крывают захваты на противоположной плите, после чего пряди отрезают дисковой пилой.

Весь процесс армирования одной шпалы длится 26 сек. Как видно из описания, установка обеспечивает механизированное выполнение операций по армированию шпалы: ручной труд применяется только для (Освобождения замков захватов.

По другому варианту (рис. 41, з) пряди предварительно из­ гибают в виде шпилек, на концах которых также устанавлива­ ют цанговые захваты.

Проведенный анализ показывает, что ни один из рассмот­ ренных способов армирования шпал, кроме двух последних, не обеспечивает комплексной механизации производства работ. В то же время наиболее эффективным может быть признан комплект в СМ-535, обеспечивающий одновременную размотку проволок из большого числа бухт и применение захватов для группового натяжения арматуры.

Учитывая приведенные выше недостатки технологии арма­ турных работ, можно сформулировать следующие основные технические требования к более совершенной технологии их вы­ полнения:

обеспечивать комплексную механизацию работ; обеспечивать проектное расположение арматуры в шпале;

устранять большую неравномерность напряжений отдельных проволок пакета;

исключить вероятность частых обрывов арматуры; обеспечивать автоматически точное и стабильное натяже­

ние арматуры; гарантировать полную безопасность производства работ для

обслуживающего персонала; предусматривать быструю ликвидацию последствий возмож­

ного обрыва напрягаемых проволок; обеспечивать проведение технологического процесса с необ­

ходимой точностью и стабильностью; обеспечивать значительный рост производительности труда;

система автоматического управления должна обладать вы­ сокой надежностью.

Рассмотрим возможные пути выполнения сформулирован­ ных выше технических требований к технологии производства арматурных работ. Прежде всего возникает вопрос о составе операций технологического цикла и границах рабочих зон орга­ низуемого технологического процесса. Напомним, что при су­ ществующей технологии арматурные работы выполняются на двух различных технологических постах: вначале заготовляю^ проволочные пакеты на протяжном конвейере, затем при помо-

114

щи траверсы их переносят и устанавливают в форму, после че­ го производят натяжение пакетов гидравлическими домкрата­ ми и закрепляют захваты на упорах силовой формы.

Таким образом, для выполнения полного цикла арматурных работ используют три различных устройства, которые разоб­ щены и приводятся в действие с индивидуальных пультов уп­ равления. При этом необходимо выполнить ряд дополнитель­ ных операций: установить плашки в корпус захватов; затянуть ключом фиксирующие болты, расположенные в корпусе захва­ та; управлять пакетоукладчиком и следить за правильностью закрепления пакета в его захватах; установить пакет в форму; присоединить его к натяжным устройствам гидродомкрата и зафиксировать захваты после натяжения на упорах формы. После того как арматурному пакету задана монтажная величи­ на натяжения, нужно установить в форму торцовые и разде­ лительные диафрагмы и фиксаторы арматуры. Большинство из этих операций выполняют вручную. Из этого перечня операций видно, что на пути завершения комплексной механизации при существующей технологии арматурных работ возникают боль­ шие трудности.

Для их устранения могут быть намечены принципиально различные подходы. Так, например, можно поставить задачу по комплексной механизации и автоматизации последовательно процессов заготовки, переноски и установки в форму арматур­ ных пакетов. После этого автоматизировать процесс натяжения арматуры и закрепления ее в форме. Такой путь дифференци­ рованного решения отдельных технологических операций воз­ можен при условии, что все указанные частные решения в ито­ ге должны быть объединены в единый комплекс. В рассматри­ ваемом варианте потребуется создать три автоматических ме­ ханизма, каждый из которых будет предназначен для выполне­ ния определенного вида работ. Но тогда возникнет дополни­ тельная задача о связующих конвейерных участках между от­ дельными станками и о создании единой системы автоматичес­ кого управления и блокировки.

Возможен и другой путь автоматизации производства ра­ бот, когда все операции, начиная с заготовки арматуры и кон­ чая ее натяжением и фиксированием в натяжных устройствах, могут выполняться на одной технологической позиции.

Из этих двух подходов к решению вопроса автоматиза­ ции возникает задача о выборе принципиального направления По совершенствованию технологии арматурных работ.

Первое направление, предусматривающее дифференцирован­ ную автоматизацию отдельных видов работ, может опираться На уже известные технологические приемы, ныне широко при­ меняющиеся в производственной практике. Однако опыт пока­ зывает, что завершение комплексной механизации при приня­ тых конструктивных решениях может повлечь за собой чрез­

115

мерное усложнение существующего оборудования, что приве­ дет к его значительному удорожанию и снижению надежности.. Технические требования к технологии арматурных работ ока­ жутся при этом трудно выполнимы.

Второе направление в решении проблемы автоматизаций связано с поиском совершенно новых технологических и конст­ руктивных принципов. Оно приводит к необходимости исполь­ зования метода агрегатирования отдельных станков. Ввиду но­ визны это направление кажется наиболее трудным, однако оно может дать ряд важных и ощутимых выгод, которые должны проявиться в результате компактности создаваемого агрегатно­ го оборудования. Кроме того, отпадет надобность в создании передаточных конвейерных участков между отдельными стан­ ками, упростится схема автоматического управления и блоки­ ровки. Напомним, что полуавтоматическая установка, разрабо­ танная в США для изготовления шпал с использованием семи­ проволочных прядей, представляет собой также агрегатный станок, который выполняет операции не только по армирова­ нию, но и по формованию изделий.

Агрегатный автоматический станок должен работать цик­ лично. Под технологическим циклом в данном случае понима­ ется комплекс операций, который должен быть выполнен в те­ чение заданного промежутка времени. Из анализа современно­ го состояния производства железобетонных шпал можно ви­ деть, что, несмотря на некоторое различие в приемах и приме­ няемых средствах механизации, возможно весь комплекс арма­ турных работ условно подразделить на следующие укрупнен­ ные группы рабочих процессов, выполняемых в указанной после­

довательности:

подготовительные — установка бухт проволоки на размоточ­ ные устройства, пропуск концов через распределительные и тормозные устройства и закрепление проволок в протяжных

При разработке принципиальной схемы автоматического ар­ матурного станка целесообразно сохранить указанную очереД' ность выполнения технологических операций. Учитывая, что удельный вес по трудоемкости подготовительной группы про­ цессов по сравнению с остальными группами невелик, воз­ можно на данной стадии сохранить механизированный способ

116

их выполнения, обратив основное внимание на автоматизацию наиболее трудоемких заготовительных, вспомогательных, сило­ вых и заключительных групп рабочих процессов.

Процесс твердения остается пока весьма длительным и из­ меряется в часах, тогда как все основные, вспомогательные и силовые группы процессов выполняются за считанные секунды. Отсюда ясно, что заключительные операции целесообразнее вы­ полнять на обособленной технологической позиции.

Руководствуясь изложенным, приходим к выводу, что про­ грамма автоматического арматурного станка должна включать выполнение основных заготовительных, вспомогательных и си­ ловых групп рабочих процессов, которыми как бы определяют­ ся технологические границы его цикла. Теперь, когда границы цикла и состав операции определены, возникает задача по раз­ работке технологической схемы станка.

Заготовку арматурного пакета обычно начинают с закреп­ ления концов проволок в одном из захватов. Ранее нами было отмечено, что имеющиеся захваты проходного типа требуют устанавливать вручную плашки и закреплять их. Следователь­ но, прежде всего нужно создать такую конструкцию захвата, чтобы он закрывался и открывался автоматически. Тогда про­ цесс заготовки арматурного пакета может быть организован по следующей технологической схеме (рис. 42).

Два захвата установим |рядом в направляющих станины / и в

1

III). Далее необходимо отрезать пакет от проволок, поступаю­ щих с бухт (стадия работ IV), и натянуть его'с требуемым уси­ лием. Натяжение пакета легко осуществить, если каретку временно присоединить к гидродомкрату. Натянутый пакет нет смысла куда-то переносить, так как легче под него подвести силовую форму (стадия работ V). Остается зафиксировать натянутый пакет в форме и выдать ее из арматурного" станка.

При такой технологической схеме возможны следующий подварианты по натяжению и фиксации арматуры:

а) натягивать арматуру обратным ходом тормозного уст­ ройства до закрытия замыкающего захвата при уже введенной между захватами форме;

б) фиксировать натянутый арматурный пакет в форме через промежуточный, например клиновой элемент, вставляемый между торцами формы и захвата;

в) напрессовывать захваты на форму, торцовые плиты ко­ торой скошены под определенным углом, и тем самым одно­

временно напрягать арматурный пакет.

Подвариант а имеет то преимущество, что не требует заго­

Подвариант в требует весьма точного изготовления по длине форм и арматурных пакетов, но позволяет исключить из схемы натяжной гидродомкрат. Однако во всех вариантах форма мо­ жет быть установлена враспор захватам арматурного пакета.

В случае применения многоручьевой формы возможно бу­ дет устанавливать арматурные пакеты поочередно, для чего форму придется перемещать на одну ячейку поперек линии за­ готовки пакета.

Анализ предлагаемой технологической схемы показывает, что если окажется возможным ее осуществить, то все операции

Рис. 43. Принципиальная схема автоматического арматурного станка

118

по заготовке, натяжению и установке арматурного пакета в форму могут быть механизированы. В этом случае будут соз­

требований к технологии арматурных работ была разработана принципиальная конструктивная схема (рис. 43) эксперимен­ тального арматурного станка, который рассчитан для армиро­ вания типовой железобетонной шпалы двадцатью высокопроч­

на которой смонтированы: неподвижный тормоз 7, подаватель арматуры 8 с приводом 3, опресеовочная скоба 9 с приводом 2, стойка 10 с фильером ./<?,.ножи 11 для обрезки арматуры с при­ водом 12. К стойке прикреплены направляющие 16 для карет­ ки 20, которая может совершать возвратно-поступательные дви­ жения за счет привода 24, установленного на траверсе 23, и вин­ товой или иной передачи 17. Каретка присоединена к штоку гидродомкрата 22, установленного на траверсе 21, и предназна­ чена для заготовки и натяжения проволочного пакета.

Под направляющими смонтирована платформа 29 с винто­ вым подъемником 26 и приводом 27. Платформа предназначе­ на для подъема формы 28 с конвейера 30 в уровень конвейера 15. К станку примыкают (на схемах не показаны) два конвей­ ера для подачи инвентарных захватов 14 и 19 (замыкающего и головного). Вне станка по его продольной оси располагаются вспомогательные устройства для размотки проволоки 4 с бухт, к которым относятся бухтодержатели, тормоза 5 и распреде­ лители 6.

В начале смены станок подготавливают к работе, для чего Двадцать проволок 4 пропускают через роликовое тормозное устройство 5, распределительное устройство 6, тормоз показа­ теля 7, неподвижный зажим 8 и фильер 13. В фильере концы проволок должны быть расположены заподлицо с его тыльной Поверхностью. Это положение проволок в станке является ис­ ходным перед началом автоматического цикла. Взаимодейст­ вие рабочих органов станка и элементов привода при автома­ тическом цикле следующее.

Заряженная арматурой форма выдается из станка по на­ правляющим 15, и одновременно поступает новая пара захва­ тов 14 и 19 и форма 28. Каретка 20 подводит захват 19 вплот­ ную к захвату 14. Включается привод 3 подавателя 8, и концы

1 Авторское свидетельство № 198968 от 27 апреля 1967 г. Установка для заготовки, натяжения и укладки в форму арматурных пакетов.

119'