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

Рис. 56. Схема объемного дозирования бетонной смеси со срезкой излишков в уровень бортами формы

значительные трудности, преодолеть которые на данной ста­ дии исследований не удалось. В дальнейшем выход был най­ ден путем изменения конструкции шпалы и отказа от примене­ ния закладных шайб. В шпале, разработанной Гипропромтрансстроем (инж. Н. М. Исаев), при изготовлении прошива­ ют конусообразное отверстие, в которое при сборке звена вставляют пластмассовую втулку, позволяющую закрепить в шпале лапчатый болт. Для прошивки отверстия в момент фор­ мования шпалы был использован пуансон (рис. 55), который вставляют в форму до засыпки бетонной смеси и извлекают после окончания формования шпалы-

Опыты показали, что при формовании шпалы из смеси жесткостью 60—100 сек пуансон может быть сразу извлечен из свежеуплотненного бетона без опасности оплыва стенок отвер­ стия. Сужение отверстия при этом происходит на величину 0,5—1,2 мм. Крепление такого типа для железобетонной шпа­ лы разработано в ЦНИИ МПС и в настоящее время проходит широкую проверку в опытных участках пути. Легко видеть, что операция по прошивке отверстия в шпале поддается полной механизации без существенного усложнения конструкции фор­ мовочного станка.

В дальнейших опытах основное внимание было сосредото­ чено на исследованиях точности дозирования бетонной смеси. Исследованы различные варианты весового и объемного дози­ рования смеси. В результате установлено, что наиболее раци­ ональным является объемный метод дозирования (рис. 56), при

141

котором объем питателя заведомо превышает объем формуе­ мого изделия. Форма до кромок бортов заполняется смесью и уплотняется. Обратным ходом питателя срезаются излишки смеси, которые используются при формовании следующего из­ делия.

Преимущество такого способа дозирования заключается в том, что самим дозатором становится форма, в которой сразу же начинается уплотнение бетонной смеси. Точность дозирова­ ния будет зависеть при этом от точности изготовления формы.

ся в данном случае только за счет разной осадки пригруза. Для установления величины осадки пригруза были проведе­

ны опыты, результаты которых показаны в табл. 28. В форму, установленную на виброплощадку, засыпали смесь жесткостью 80—100 сек и после предварительного уплотнения в течение 120 сек срезали излишек в уровень с ее верхними краями. За­

Как видно из табл. 28, величина осадки возрастает незна­ чительно с ростом величины пригруза. Несколько завышенные величины осадки при увеличении коэффициента раздвижки объясняются тем, что, из такой смеси под влиянием пригруза выжимается большее количество цементного молока. При жесткости смеси 80—100 сек можно принять среднюю величи­ ну осадки около 3% от высоты формуемой шпалы.

Все шпалы, отформованные на экспериментальном станке при дозировании смеси рассмотренным методом, получены практически одинаковыми по высоте.

Следует особо остановиться на методе фиксации пригруза. Существует мнение, что пригруз в конечной точке должен до-

142

ходить до упора. Однако это может привести к различной сте­ пени уплотнения бетона в изделиях. Чтобы уплотнение бетона было равномерным, пригруз должен опускаться свободно, а высоту формы следует увеличить на величину осадки смеси под пригрузом.

С целью получения необходимых исходных данных для рас­ чета привода и конструирования питателя была построена его модель и проведен ряд опытов по срезке излишков бетонной смеси после наполнения формы. Модель (см. рис. 56) запроек­ тирована Гипростроммашем (инж. В. В- Шалашов). На раме 1 установлен гидродомкрат 2, сообщающий ящичному питателю 3 поступательно-возвратные движения в горизонтальной плос­ кости. Питатель 3 снабжен сменной режущей кромкой 4 из ме­ талла или резины.

Замеры усилий среза произведены при различной продол­ жительности уплотнения и различной высоте столба уплотнен­ ной бетонной смеси над уровнем плоскости среза. Максималь­ ное усилие среза при трогании с места оказалось равным око­

щебенка раздавливалась. Это усилие не превышает по величи­ не усилия в начале среза. Замена резиновой полосы на режу­ щей кромке питателя металлической пластинкой не оказала какого-либо заметного влияния на величину усилия в конце среза.

В заключение рассмотрим, в каких пределах могут изме­ няться основные качественные характеристики шпал при авто­ матизации процессов их армирования и формования по пред­ лагаемым технологическим схемам. Воспользуемся с этой целью методикой, изложенной в разделе 3.1, принимая в качес­ тве исходных данных выявленные значения параметров экспе­ риментальных автоматических арматурного и формовочного станков.

В результате исследований системы автоматического конт­ роля величины натяжения арматуры установлено, что точность срабатывания при контроле по удлинению пакетов может быть принята + 1%. При рекомендуемой схеме фиксирования натя­ нутого арматурного пакета в форме его временное перенапря­ жение приведет к увеличению посадочного зазора Д3 и не от­ разится на контролируемом усилии натяжения пакета.

Максимальные суммарные отклонения арматуры от проект­ ного положения согласно проведенным замерам могут соста­ вить ± 5 мм, которые при неизменной толщине шпалы теорети­ чески приведут к колебаниям момента трещиностойкости в пре­ делах ±10%. Уменьшить эти пределы возможно путем более точного изготовления узлов арматурного станка, формы и зах­ ватов.

143

При принятых в формовочном станке конструктивно-техно­ логических решениях смещения арматуры в процессе формова­ ния не происходит, так как применена укороченная форма, значительно увеличена ее жесткость, снижены упругие дефор­ мации арматуры в результате увеличения ее диаметра с 3 до 5 мм и т. п. От этих же факторов зависят толщины защитного слоя бетона, величины которых при данных условиях, как показали опыты, находятся в пределах установленных* до­ пусков.

Наконец, трещиностойкость шпал находится в прямой за­ висимости от размера конструкции по высоте. Рекомендуемый способ дозирования, как показали опыты, позволяет изготов­ лять шпалы, практически одинаковые по высоте. В любых се­ чениях отформованных шпал прочность бетона была выше требуемой марки (см. раздел 3.1). Неоднородность прочности бетона в объеме одной шпалы резко уменьшается при доуплотнении смеси с гравитационным пригрузом. Поскольку формо­ вочный станок позволяет изготовлять шпалы из жестких бе­ тонных смесей и обеспечивает высококачественное их уплотне­ ние, то нет' оснований опасаться за низкую морозостойкость таких конструкций.

Проведенный анализ показывает, что качество изготовляе­ мых шпал при помощи автоматических арматурного и формо­ вочного станков должно быть высоким по всем перечисленным характеристикам. Однако судить в целом о качестве изготов­ ляемой продукции по результатам исследований частных ха­ рактеристик затруднительно. Поэтому партию опытных шпал подвергли испытаниям по методике, разработанной в лабора­ тории железобетонных подрельсовых оснований ЦНИИ МПС [4]. Получены стабильно высокие величины моментов трещиностойкости и прочности, что свидетельствует о хорошем ка­ честве изготовления шпал. Часть опытных шпал была испыта­ на пульсационной нагрузкой. Установлено, что изготовленные на автоматических экспериментальных станках шпалы облада­ ют вполне удовлетворительной выносливостью.

4. Автоматизированная линия по производству шпал

Проведенные исследования, завершившиеся испытаниями экспериментальных ведущих автоматических станков для ар­ мирования и формования конструкций, создали необходимые предпосылки для совершенствования технологии на качествен­ но новой основе и позволили приступить к разработке проек­ та первой в отечественной практике автоматизированной по­ точной линии для изготовления железобетонных шпал. Разра­ ботка технического задания на проектирование автоматизиро-,

144

Рис. 67. Последовательность выполнения операций при изготовлении же­ лезобетонных шпал с проволочной арматурой

рукций представлена на схеме (рис. 57). Эта схема была при­ нята за основу при разработке вариантов компоновки автома­ тизированной линии.

Наибольшую трудность создало требование по размещению

личных вариантов было найдено объемно-планировочное реше­ ние линии, которое позволило разместить ее в унифицирован­ ных типовых пролетах (УТП-1) вновь строящихся и существу-

145

О

moo

Рис. 58. Автоматизированная линия для производства железобетонных шпал с проволочной арматурой

П р и м е ч а н и е . Пунктиром показана площадка для выдерживания готовой продукции.

Технологический процесс изготовления шпал осуществляет­ ся в таком порядке. Очищенная и смазанная форма с поста смазки передается на пост ручной укладки комплектов шайб и пустотообразователей, которые подаются к посту укладки в собранном виде в специальных контейнерах (с поста мойки ц сборки их). Оснащенная закладными деталями форма подает­ ся в арматурный станок. По второму варианту предусмотрено изготовление шпал без закладных шайб.

Арматурный станок (главный конструктор Г. А. Квятковс-

ряд предложений по совершенствованию конструктивной схе­ мы и отдельных узлов арматурного станка. Например, приме­ нена кинематическая связь .между откидным упором на каретке и гидравлическим выравнивателем: после прохода кареткой формы упор падает под собственным весом и при действии вы­ равнивателя входит в соприкосновение с торцом формы. Такое простое решение гарантирует заготовку пакета, в точности со­ ответствующего длине формы. Безотказность выполнения опе­ раций по закрытию замков захвата обеспечивается благодаря применению гидравлических толкателей, которые принудитель­ но досылают клинья захватов. С аналогичной целью примене­ но принудительное раскрытие замка автоматического сцепа ка­ ретки со штоком натяжного гидравлического домкрата.

В проекте принята поочередная зарядка ручьев формы про­ волочными пакетами. Зто позволило значительно упростить конструкцию станка, изменить ширину передней и задней сто­ ек и повысить надежность работы узлов по заправке и обрезке арматуры. Нетрудно видеть, что указанные изменения отдель­ ных узлов не привели к пересмотру принципиальных техноло­ гической и конструктивной схем станка, рассмотренных в раз­ деле 3.2.

Предусмотрена предварительная перемотка проволоки на специальные барабаны бухтодержателя, каждый из которых вмещает 2500 м проволоки, что достаточно для обеспечения не­ прерывной работы арматурного станка в течение одной смены. Форма с натянутой арматурой выдается из станка на большой продольный конвейер, по которому она поступает в торец цеха к формовочному станку. Прием форм и выдача их производят­ ся в разных уровнях (отметки +483 и +1033 мм). Станок снаб­ жен системой автоматического управления.

Техническая характеристика формовочного автоматического станка

Продолжительность цикла (при четерыхместной фор­ ме) , сек..........................................................................120

Скорость перемещения каретки, м/сек:

148

Техническая характеристика формовочного авто­ матического станка

Форма (рис. 61) для изготовления шпал принята четырех­ местная. Несущий каркас формы выполнен из гнутых профи­ лей, что позволило снизить вес металлоконструкции и одновре­ менно обеспечить ее повышенную жесткость в продольном на­ правлении. Поперечная жесткость достигнута за счет ребер, соединяющих борта и штампованные ячейки.

кую установку для пакетирования форм, работающую по прин­ ципу подъемника-накопителя. Перед пакетировщиком предус­ мотрена промежуточная позиция на случай извлечения пустотообразователей при изготовлении шпал с закладными метал­ лическими шайбами.

Пакет из шести форм подают в пропарочную камеру, в каждом отсеке которой размещаются по высоте два пакета; второй пакет удерживается в камере на автоматических крон­ штейнах.

150