Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

МАШИНЫ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ УКЛАДКИ И НАТЯЖЕНИЯ

Линейная укладка и натяжение арматуры производится в передвижных или переносных формах и на стендах.

Стендовым способом изготовляются такие линейные конструкции, как колонны, балки, шпалы, сваи, настилы, опоры линий электропередач и т. п.

Стенды можно подразделить на две группы: универсальные, предназна­ченные для изготовления ряда изделий, и специальные, обеспечивающие выпуск однотипных изделий.

Рассмотрим конструкцию серийно выпускавшегося до 1960 г. универсаль­ного пакетного стенда СМ-535 (фиг. 19).

Стенд состоит из железобетонного основания и продольных бортов. Основание и борты образуют камеру, в которой проходит формование изде­лия. Второй частью стенда является установка, предназначенная для изго­товления, установки в камеру формования и натяжения пакетов проволоки.

Установка состоит из следующих основных агрегатов (фиг. 19): линии 1 изготовления пакетов проволоки, оборудования формовочной площадки стенда 2, тележек 3 для транспортирования заготовленных пакетов проволок от линии I на формовочную площадку стенда и передвижного гидравличе­ского домкрата 19.

Линия изготовления паке­тов имеет следующее оборудо­вание: устройство 4 для

сборки пакетов, устройство 5 для зажима пакета проволок в гребенках конвейера 6, гре­бенки 7 (для закрепления в ней до 60 проволок диамет­ром 3 мм или 24 шт. диамет­ром 5 мм) и станка 8 для об­резки проволоки. Устрой­ство 5 для сборки пакетов со­стоит из рамы 9 с 60 катуш­ками 10, блока тормозных ро­ликов 11.

Устройство 5 зажима па­кетов представляет собой гидравлический пресс с руч­ным приводом. Усилие за­жима 18 т, ход поршня 250 мм.

Конвейер для протаски­вания проволок состоит из цепного тянущего устрой­ства 12 и каретки 13, пере­мещаемой цепью по напра­вляющим.

Каретка при движении за­хватывает гребенку 7 с про­волокой и протаскивает ее вдоль конвейера, сматывая проволоку с катушек.

При изготовлении паке­тов из проволоки диаметром 5 мм дополнительно устана­вливаются два правильно - отрезных станка и две ка­тушки для проволок. В этом случае подача проволоки вдоль конвейера осущест­вляется правильно-отрезными станками, а обрезка — при­способлением 8.

Оборудование формовоч­ной площадки стенда вклю­чает в себя две опорные метал­лические конструкции, распо­ложенные по концам площад­ки, в которых установлены упорные 15 и натяжные 14 устройства (10 натяжных и соответственно 10 упорных устройств с шагом 400 мм). Натяжное устройство состоит из стержней 16 с установлен-

ной на нем головкой 17 для захвата гребенки с проволокой и наконечника 18, соединяемого перед натяжением с гидравлическим домкратом 19. Упорное устройство аналогично по конструкции натяжному устройству и отличается от него только длиной и тем, что не имеет наконечника.

Механизм для транспортирования пакетов представляет собою две тележки 3 с поворотными рычагами 20, перемещающиеся по опорным кон­струкциям стенда. Проволоки пакетов натягиваются гидравлическим дом­кратом с усилием до 60 т. Максимальное удлинение пакета при натяжении 800 мм. Работа на стенде совершается в следующей последователь­ности .

Концы проволок со всех катушек укладываются в гребенку и зажимаются в ней; каретка 13 начинает двигаться, захватывает гребенку 7 с зажатой про­волокой, которая сматывается при этом с катушек 10. При подходе каретки в крайнее положение привод конвейера выключается и на протянутые прово­локи на столе устройства 5 устанавливается вторая гребенка, в которой также зажимаются проволоки. После дополнительного перемещения пакета про­волок еще примерно на 0,5 м, там же устанавливается третья гребенка, зажи­мающая пакет проволок. Между второй и третьей гребенками проволока обрезается. Тележками 3 пакет транспортируется на формовочную площадку стенда, где одна гребенка укрепляется в головке 17 упорного устройства, а вторая — в натяжном устройстве (третья оставшаяся гребенка с отрезан­ными концами проволок является первой для следующего пакета).

После этого гидравлический домкрат 19 подкатывается к натяжному устройству, подсоединяется к наконечнику 18, и пакет проволок натягивается до заданной величины.

Полезная формовочная площадь стенда 4,20 X 80 м. Пакет проволок может перемещаться по упорным конструкциям стенда в вертикальном направлении на величину 350 мм.

Ориентировочное время изготовления одного пакета из 60 проволок диаметров 2,6—5 мм 40—50 мин. Время, необходимое для транспортирова­ния и установки одного пакета, — 4—5 мин. Установленная мощность электродвигателей стенда 18 кет.

В процессе эксплуатации стенда СМ-535 выявилась необходимость дора­ботки отдельных его узлов. В связи с этим были внесены следующие основные изменения:

1) на катушках бухтодержателя предусмотрены тормозные устройства для предотвращения самопроизвольного разматывания проволоки при про­таскивании пакетов;

2) трехроликовые тормозные устройства заменены пятироликовыми с отдельным комплектом роликов на каждую проволоку, что позволило создать равномерное торможение проволок при протаскивании и, следова­тельно, обеспечить равномерную длину проволок в пакете;

3) на зажимном устройстве (прессе) установлен гидропривод, обеспечи­вающий усилие опрессовки проволок в гребенках до 30 т, которое потребно при работе с проволокой диаметром 5 мм;

4) повышена производительность установки за счет увеличения скорости протаскивания пакетов с 4,6 до 6,3 м/мин;

5) исключено сложное и ненадежное r работе тележечное устройство для переноски пакетов на стенд. Взамен этого предусмотрен перенос пакетов с помощью крана.

Работа по переносу при этом производится следующим образом. На пакет (у гребенки) надевается петля из каната, которая закрепляется на крюке крана. Один конец пакета переносится на рабочую площадку, гребенка уста­навливается в захвате и закрепляется. После этого кран передвигается вдоль рабочей площадки; при этом петля скользит по пакету, перемещая его с кон­

вейера к месту укладки. По достижении краном второго конца рабочей площадки устанавливают в захваты вторую гребенку пакета.

Наряду с пакетным стендом в настоящее время применяются так называе­мые протяжные стенды, на которых заготовка пучка с его протяжкой осуще­ствляется непосредственно на стенде. При стержневой арматуре натяжение производится стержневым домкратом, а при проволочной арматуре проволоч­ными домкратами. При этом натяжение производится сразу всех проволок.

Гидравлические домкраты для натяжения арматуры на стендах могут быть подразделены на две группы — передвижные по рель-

совым путям и переносные с применением цеховых транспортных меха­низмов.

Передвижной гидравлический домкрат (фиг. 20) состоит из тележки 1, установленной на колесах 2, гидроцилиндра 3, подъемной рамы 4, упорного устройства 5, насосной станции 6 высокого давления, гидроцилиндра 7 для подъема домкрата и гидросистемы 8. Шток гидродомкрата оканчивается серьгой 9, к которой присоединяется натяжное устройство стенда с укреп­ленным на нем пакетом проволоки.

Привод гидроцилиндра состоит из электродвигателя 10 мощностью 7 кет, насоса с рабочим давлением до 200 кг! см1 и насоса с рабочим давлением

60 кг/см2. Величина натяжения арматуры контролируется по манометру 11. Передвижение гидравлического домкрата осуществляется вручную.

Переносной гидравлический домкрат с полым штоком (фиг. 21) состоит из гидроцилиндра 1, поршня 2, полого штока 3, гайковерта 4 с червячной передачей 5, фиксирующей гайки 6 со штурвалом.

Натяжение арматуры гидравлическим домкратом осуществляется в сле­дующей последовательности. Полый шток 3 гидравлического домкрата, под­вешенного на крюке крапа, надевается на винт 7 натяжного устройства стенда так, чтобы гайка 8 этого устройства вошла в гайковерт. После этого на винт 7 навертывается фиксирующая гайка 6 до упора в торец гидравлического

домкрата. При подаче масла в гидроцилиидр поршень перемещается и, упи­раясь в гайку 6, натягивает пакет проволоки.

По окончании натяжения проволоки гайка 8, с помощью рукоятки через червячную пару, наворачивается на винт 7 до упора в корпус стенда. После этого, переключая золотник, подают масло в правую полость цилиндра и возвращают поршень в исходное положение. Затем при помощи штурвала подвинчивают гайку 6 до упора в шток и процесс повторяется.

Применяя такую последовательность натяжения при малом ходе поршня гидроцилиндра, можно натягивать арматурные стержни неограниченной длины.

Необходимое тяговое усилие гидравлического домкрата для натяжения пучка проволок можно определять по формуле

Р = 0,65aefnr] кг, (27)

где се — предел прочности стали при растяжении в кг/см2;

F — площадь сечения проволоки в см2-, п — число проволок в пакете;

г| = 0,98 0,95 — коэффициент полезного действия гидродомкрата. Ход поршня гидравлического домкрата можно определить по формуле

L = є/ + А см, (28)

где є = — относительное удлинение проволоки;

Е — модуль упругости стали в кг! см2-,

А — величина хода поршня для выбора свободного провисания пакета в см;

I — длина натягиваемой проволоки.

Максимальные тяговые усилия передвижных if переносных гидравли­ческих домкратов колеблются от 25 до 200 т. Ход поршня 150—1100 мм. Максимальное давление масла 200—300 атм. Мощность электродвигателей 2,5—10 кет.

Установка для натяжения арматуры на формах (фиг. 22) предназначена для натяжения стержней диаметром от 12 мм и выше при изготовлении многопустотных панелей перекрытий.

Установка состоит из формы 1, смонтированной на опорных роликах 2, упорной конструкции 3 с тележкой 4, гидродомкрата 5 и насосной станции 6. На поперечных бортах формы закреплены зажимы 7. Для натяжения арма­туры гидравлический домкрат снабжен захватом 8. Стержни арматуры,

предварительно упрочненные вытяжкой, закрепляются в зажимах формы. После этого гидравлический домкрат натягивает каждый стержень.

Максимальное усилие натяжения гидравлического домкрата 25 т. Ход поршня 50 мм. Давление масла в гидросистеме 300 кгісмг.

Как уже отмечалось, предварительное натяжение арматуры может произ­водиться электротермическим способом.

Этот способ в настоящее время применяется при линейном армировании изделий отдельными стержнями. Необходимо отметить, что этот способ должен шире применяться также и при непрерывном армировании.

Схема применения электронагрева при комбинированном электротермо - механическом натяжении показана ниже, на фиг. 25, в.

Электротермический метод предварительного напряжения основан на свой­стве удлинения стали при нагревании. Нагревание стержней произво­дится электрическим током при их включении в цепь вторичной обмотки трансформатора.

Отдельные стержни арматуры, подвергаемые предварительному напря­жению, включаются в электрическую цепь последовательно.

На фиг. 23 показана принципиальная схема работы установки для нагрева стержней электрическим током. Установка состоит из следующих основных узлов: контактных стоек — неподвижной / и подвижной 2, сварочного трансформатора с дросселем 3, магнитной станции 4

Установка работает следующим образом: стержни 5 укладываются в кон­тактные зажимы 6 подвижной и неподвижной стоек. Кнопкой КП включается контактор КЛ, и в цепь сварочного трансформатора поступает электриче­ский ток.

По мере нагревания стержни удлиняются и подвижная стойка передви­гается. По достижении заданной температуры, соответствующей требуемой

3 Сапожников

величине удлинения стержня, рычаг 7 нажимает на конечный выключа­тель КВ, который разрывает электрическую цепь катушки контактора КЛ, и трансформатор отключается от сети. Одновременно включается сигнальная лампа J1C, показывающая готовность стержней.

Стержни снимаются со стоек, укладываются в форму, подвижная стойка иод действием пружин 8 возвращается в исходное положение и цикл повто­ряется.

Для нагрева арматуры применяются обычные электросварочные аппараты. Продолжительность нагрева колеблется в пределах от нескольких секунд

до нескольких минут в зависимости от силы тока в применяемом сварочном аппарате, сечения и длины стержней.

Затрата электроэнергии составляет 3—6 квт-ч/м3 бетона.

При последующем остывании стержней, заложенных в бетон, они укора­чиваются, при этом в них возникает напряжение, соответствующее укоро­чению стержня (в пределах упругой деформации).

По закону Гука имеем

(29)

где а — напряжение, возникающее в стержне при его удлинении на вели­чину А/;

Д/ — расчетная величина удлинения стержня;

I — длина стержня между контактными зажимами;

Е — модуль упругости.

Задаваясь величиной а в соответствии с расчетной величиной напряжения арматурной стали для данного изделия, получим возможность определить теоретическую расчетную величину удлинения по формуле

(30)

В процессе нагрева стержня имеют место различные потери, например, податливость штырей бортовой оснастки, на которых закрепляются стержни, податливость анкерных упоров, смятие бетона и т. д., которые учитываются введением в формулу (30) коэффициента k, величина которого больше еди­ницы (1,03—1,07).

Температура нагрева стержня для получения требуемого удлинения определяется по формуле

Ш = аінагр1, (31)

где а — коэффициент линейного расширения стали; tHaep — требуемая температура нагрева стержня без учета температуры стержня до его нагрева;

*нагР = ^- (32)

Фактическая температура стержня будет равна

^факт ^нагр ^собств»

t =t - t ' (33)

1нагр 1факт 1собств*

Пользуясь формулами (30) и (31), можем записать

7Г = аінагр1’ (34)

откуда получим

і — _____

аЕ

Задаваясь температурой нагрева стержня, например 400° С, при коэф­фициенте линейного расширения стали а, равном 136-10"7, и при модуле упругости стали Е, равном 2,1 • 106 кг/сж2, получим величину о = 11 400 кг/см2.

Меняя температуру нагрева, получаем соответственно повышение или понижение величины напряжения.

При подборе электросварочного аппарата необходимо знать потребную для нагрева силу тока, которая может быть определена по формуле

г "I / Qc^Haep ~f~ ,о, ’

V 0,860/^7’ ’ ( J

где / — ток в а;

Q — вес всех одновременно нагреваемых стержней;

с — теплоемкость стали;

[5 ■— коэффициент отдачи тепла в окружающую среду с поверхности нагретого стержня;

F — суммарная наружная поверхность нагреваемых стержней в ж2;

Rt омическое сопротивление стержня при температуре [факт

Т — продолжительность нагрева в час.

Наоборот, зная силу тока имеющегося источника нагрева, мы можем по формуле (36) определить продолжительность Т нагрева

'р __ _______ Qt tnaep________________________________ /о

- 0,860/2i? f — fiFtHaep ' '

При непрерывном натяжении арматуры электронагрев может происхо­дить при прохождении ее между двумя парами роликов или между штырями, к которым подводится ток. Это позволит упростить конструкцию рассматри­ваемых ниже машин для непрерывной навивки.

Институтом «Гипростройиндустрия» разработана конструкция автома­тической установки для предварительного напряжения стержневой арма­туры методом электронагрева на поддонах (фиг. 24).

На четырех стойках 1 установлены поперечные балки 2, к которым снизу подвешены секции 3 (по числу напрягаемых стержней). Сверху на каждую секцию устанавливаются кассеты 4 со стержнями. С левой стороны каждой секции смонтированы механизмы подтяжки стержней 5. Механизм подтяжки представляет собой рамку, на которой смонтированы: пневмоцилиндр, устройство для захвата конца стержня и приспособление для контроля удли­нения стержня при электронагреве. Устройство для захвата стержня состоит из двух губок, в которых при помощи пневмоцилиндра через шток с клином на конце производится зажатие стержня. Контроль удлинения стержня производится с помощью электромагнита и микропереключателя. Напряже­ние подводится к одной из губок механизма подтяжки от трансформаторов, установленных возле установки.

В процессе работы кассеты со стержнями поворачиваются при посредстве механизма 6, состоящего из пневмоцилиндра 7, шток которого соединен шар­нирными тягами с четырьмя храповыми устройствами. За один рабочий ход поршня пневмоцилиидра все четыре кассеты поворачиваются на 22°30'.

Кассета состоит из сердечника 8, на котором установлены диски 9 с про­резями для стержней. На каждом диске по количеству прорезей устанавли­ваются упоры, которые воздействуют на специальные фиксаторы. При каждом повороте кассеты на угол, равный 22°30', выдается только один стержень. Емкость кассеты обеспечивает работу каждой секции установки в течение одной смены при продолжительности цикла формующей установки 9—10 мин.

Работа на установке производится следующим образом. В начале смены на секции устанавливаются кассеты с предварительно заложенными в них стержнями. Подача кассет со стержнями к месту установки осуществляется краном при помощи траверсы 10. Далее устанавливается поддон на тележку 11, которая в это время стоит на позиции А. Затем оператор, обслуживающий установку, подает тележку с поддоном на пост электро­нагрева. Подача тележки производится с помощью лебедки 12. При этом тележка, дойдя до специального упора, нажимает на конечный выключатель, который подает команду на выключение электродвигателя лебедки и на начало автоматического цикла работы установки.

Автоматический цикл начинается с поворота всех кассет на угол 22°30'; при этом из кассет выдается по одному стержню в соответствующие секции.

Стержень после выхода из кассеты одним своим концом ложится в паз заднего упора поддона, а другим — на рычаг механизма подхвата и в губки механизма подтяжки (при этом анкерная головка стержня будет находиться за задним упором поддона). Затем производится подтяжка стержня до тех пор, пока анкерная головка стержня не упрется в задний (правый) упор поддона. Начиная с этого момента давление в трубопроводе, подводящем воздух в пневмоцилиндр механизма подтяжки, начнет возрастать и при достижении установленного максимума реле давления подает команду на опускание при­жимов, включение тока нагрева и электромагнитов контроля удлинения.

Прижимы у заднего упора поддона служат заземленным контактом. Вторым контактом служит одна из губок механизма подтяжки, изолирован­ная от массы установки. По мере нагрева стержня и его удлинения электро­магнит механизма подтяжки перемещается вместе со штоком пневмоцилиндра, нажимая в конце хода на микропереключатель, который подает команду на выключение тока нагрева, а также на поворот рычага механизма подхвата. Освобожденный конец стержня падает, при этом его анкерная головка заходит за передний (левый) упор поддона. После этого включаются

передние прижимы, которые доводят стержень до требуемого положения. Далее оператор включает лебедку 12 и тележка 11 с поддоном выводится с поста натяжения