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        目前我國管樁生產線待改造的生產設備

        2018-08-22 11:03:46

        本文所指管樁為PHC管樁,全稱為預應力高強度混凝土管樁,是采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的長圓筒形混凝土預制構件,主要由混凝土、籠筋、端頭板和鋼套箍等組成。作為樁基材料,可以應用于高層建筑、民用住宅、公用工程及橋梁、公路、港口碼頭、大型設備等工程基礎中,與其他樁基礎相比,具有制作工藝簡單、質量容易保證、植樁方便、耐打性好、造價便宜、檢測方便、施工速度快、樁基抗震性好等優點,所以從上世紀九十年代開始,其生產和應用得到了迅猛的發展。如今,我國已成為世界最大的管樁生產和應用基地。

        管樁生產企業

        一、管樁生產企業用工形勢嚴峻,加快自動化改造刻不容緩

        我國自1987年從日本引進首條管樁生產線至今20多年的時間里,經過我國設備廠家的消化吸收,管樁生產的主要設備如鋼筋定長切斷機、鐓頭機、籠筋 滾焊機、混凝土攪拌機、預應力張拉機、離心機、起重機等單機設備都實現了國產化。但由于我國的勞動力資源豐富,成本低廉,導致企業規模不斷擴大卻沒有進行生產裝備的大幅改進,管樁作為鋼筋混凝土制品再加上生產設備自動化程度較低,有許多工序仍為手工操作,導致管樁生產勞動強度高,工作條件差。管樁行業現行的生產裝備自動化水平不但遠遠落后于日本、韓國同行,而且也已經遠遠落后于我國其他先進行業的發展。

        近年來隨著我國教育水平的提高和生活水平的改善,“新生代農民工”的工作價值觀已發生變化,不再只單純追求工資和溫飽問題,更注重工作種類和工作環境等。他們寧愿到收入低但工作環境好的行業,也不愿干收入高但臟、重、累的活。所以,一方面大量學校畢業生找不到工作,另一方面勞動密集型企業卻招工困難,在我國目前勞動力充足的情況下出現了“用工荒”現象。在此形勢下,“招工難、留住員工更難” 已成為困擾管樁生產企業的大問題。盡管很多管樁生產企業在不斷提高工資收入和福利待遇,工作環境也在不斷改善,卻仍因一線員工流失大導致開工不足、設備閑置,影響了企業的生產經營和發展?,F在,先進的管樁生產企業已逐漸認識到,通過改造生產線,提高自動化水平,降低勞動強度和改善工作條件不但可以解決人員不足的問題,而且可以提高生產效率,減少人工作業影響而大大提高產品質量,從而大幅降低企業的生產成本。

        二、目前管樁生產設備的自動化改造措施

        那到底如何升級我們的產業設備呢?除了引進設備進行消化吸收外,管樁設備企業和管樁生產企業還必須共同努力,投入資金、組織人員進行自主創新,把自動化程度較高的單機設備整合成自動流水線、重體力的手工操作改為機械化、自動化設備。下面就目前我國管樁生產中的管樁鋼構件(抱箍、端頭板、籠筋)及成品管樁的常用生產設備自動化改造談一下個人的想法。

        2.1 鋼構件加工

        管樁中的鋼結構件主要由抱箍、端頭板、籠筋三部分組成。目前各部分的加工呈分散的狀態,既增加了人員的操作,半成品又占用場地。改造時只要把各部分設備整合在一起,就可以形成一條自動流水線。

        2.1.1 抱箍加工

        目前有自動切斷、人工卷圓焊接、自動壓型等工序。近年來自動壓型機的研制成功使人工卷圓焊接和自動壓型工序連在一起,由焊工焊好后直接為壓型機 上料,節省了壓型機的人工操作。人工卷圓焊接可改為自動,只需在切斷機推出切斷的抱箍板時用機械手接住然后卷成圓環形,使兩端對齊壓緊,并采用自動焊接設備進行焊接,焊好后再自動推入壓型機的上料架上,這樣從鐵皮下料到壓型結束即成為自動流水線。

        2.1.2 端頭板加工

        目前端頭板毛坯加工由專業端頭板生產廠家完成,管樁生產企業一般完成車外圓、止口、凹槽,加工螺紋孔、沉頭孔、連接槽等后道加工。雖然近期已有專業的數控立式車床、數控沖孔沖床、數控鉆攻機等問世,生產效率已得到很大提高。但每臺設備的上下料仍由工人手工搬運,工序物料轉運仍用吊機吊運,進一步提高效率很困難。若把單機上下料通過自動控制氣缸驅動推桿和托盤動作來完成,上下工序之間設備采用滾筒輸送線進行連接,加上自動控制系統,可形成全自動的流水線。

        2.1.3 樁抱箍加工(抱箍、端頭板裝配)

        早期抱箍圈與端頭板的裝配在人工套裝后,用焊接的方式聯接。后來改為把抱箍圈的一邊壓入端頭板凹槽的方式進行聯接,并使用專用設備加工,但抱箍圈與端頭板的套合還是采用人工操作。自動套合裝置可采用卡盤把抱箍圈撐圓再對中端頭板套入,安裝在現有的自動壓合機上組成一臺整機,即可實現抱箍端頭板裝配的自動化。

        2.1.4 籠筋加工

        籠筋生產設備包括鋼棒下料切斷機、鐓頭機、籠筋滾焊機等,目前部分管樁企業進行了鐓頭機的自動送料改造,使鋼棒切斷后可自動送入鐓頭機進行鐓頭,兩頭依次鐓好后,自動滾入料堆堆放。鐓頭機廠家若能把設備改成上面進料,下面出料的結構,可大大簡化送料機構。另外,再設計制作一臺測長機進行自動檢驗,篩除不合格的鐓頭鋼棒,達到籠筋滾焊所需的鋼棒條數后即用小車自動送到滾焊機前?,F有的滾焊機穿筋盤和小車盤改成可自動分度間歇轉動,方便鋼棒的自動依次穿入。改為一體化后可以減少目前鐓頭機到滾焊機的吊運、人工比鐵(長度檢驗)和滾焊機上料等人工操作,從鋼棒盤條吊入下料切斷機放料架到籠筋滾焊結束可以全部實現自動化。

        2.1.5 樁抱箍、籠筋裝配

        這道工序原來在管樁成品加工的裝模工序由人工操作,可改為在籠筋車間由自動裝配機完成,既可提高生產效率,又減少了裝模工序的工作量。加工好的籠筋從滾焊機輸送到固定的V形臺上,樁抱箍則由輸送機分別送到V形臺的兩端。V形臺的兩端分別有一臺裝配機,裝配機轉軸上裝一個卡盤,裝配時用卡盤夾住端頭板的內孔或外圓,機體上下升降,待端頭板與籠筋中心對中(端頭板螺紋孔位與籠筋的鋼筋對中)時,轉軸頭帶著樁抱箍前移以一定的壓力頂住籠筋的鋼筋鐓頭,然后慢慢順時針旋轉,待端頭板螺紋孔與鋼筋鐓頭對中套入后,轉到沉頭孔位置時再往回退,把所有鋼筋的鐓頭拉入到相應的沉頭孔里,裝配工作就完成了。

        2.2 管樁成品加工

        管樁成品加工即是把裝配好的籠筋樁抱箍放入管模內,加入攪拌好的混凝土,經過張拉后進行離心成型,再經過蒸養、脫模后進行壓蒸養護。其中吊運、 布料、合模螺絲拆裝、清模、噴灑脫模劑、拆裝張拉擋板和頭尾板等工序用工人數多、勞動強度大、工作環境差,很有必要改為自動操作。

        2.2.1 吊運

        成品加工車間至少使用4臺普通吊機進行工序間管模、管樁的吊運,由于管模、管樁長而重的特點,自動專用吊具的使用不但可以降低工人勞動強度,而且減少安全隱患。目前,吊管模跑輪和吊底模的氣動吊具都已開發出來,國內較先進的回形布局車間已全面采用。而對于較早前的直線形布局,由于吊底模吊具操作空間要求較大,無法適應現有工作條件,使用受到限制。目前普遍采用的自動脫鉤,管模出蒸養池時還需工人進入蒸養池掛鉤,勞動強度高且存在安全隱患。必須盡快研制出既能吊跑輪又能吊底模且能在蒸養池使用的吊具,吊底模夾具必須采用張開不能太大、收攏時不占用空間的機構才適合使用。吊管樁專用的真空吸盤吊具可以在模蓋移走后將管樁從底模中直接吊出,國外已成熟使用;近年來國內雖有仿制,但性能不夠理想,專業生產廠家需加大研發力度,提升穩定性和可靠性,才能得到普及使用。

        2.2.2 布料

        國外有一種先進的布料方式,就是在合模后采用混凝土泵把料從尾孔打入管模內,具有自動化程度高,布料時間短,減少合縫漏漿質量缺陷等優點;但混凝土泵的投資較大而且要求混凝土的流動性較高,國內還未普及采用。我國目前普遍采用的是合模前布料,不管是移動的喂料機還是固定的喂料機,都還沒有一種可以消除砼料散落的擋料裝置。設計時除了要采用與管模內徑吻合的布料模,保證布出的料形好;還必須有擠壓裝置,防止布好的料坍落下滑。布料裝置還必須可以配合喂料車或平車的移動控制喂料的量,當砼料高于底模時減少喂料速度。若能研制成功,也可以減少鏟料、抹漿和掃平車的操作人員、減少廢料損失,降低勞動強度,提高生產效率,改善工作環境。

        2.2.3 合模螺絲拆裝

        目前采用平衡吊懸掛風扳手的方式,大大減輕了工人拆裝螺絲的勞動強度,但操作人數基本不變。自動合模螺絲拆裝機可設計成門式,沿管模兩側旁軸向軌道移動,具備自動探測合模螺絲位置的功能,兩邊各裝一臺可上下移動的風扳手或電動螺絲機,拆裝一條管模時,可用兩臺設備,同時從兩端往中間或從中間往兩端移動,相當于4個風炮手同時操作,可極大提高工作效率,操作人員的數量也可大大減少。

        2.2.4 清模和噴脫模劑

        目前模具的清理和往模腔表面噴灑脫模劑均由人工進行。特別是人工噴灑脫模劑,環境較臟,采用自動設備有利于減輕工人勞動強度和環境污染。設計時可采用管模軸向移動,脫模劑噴頭縱向移動定位的方式,噴頭兩側和底部可安裝海綿隔離,避免噴霧泄露。清模主要是指模內兩端和模邊的水泥塊和密封草繩的清理,自動清理頭可用刮鏟和轉動的鋼絲盤刷,再裝上海綿刷頭可對清理過的地方自動打油;清理出的廢料采用料斗收集處理。

        2.2.5 拆裝張拉擋板和頭尾板

        由于頭尾板和張拉擋板很重(每件至少30千克),拆裝時需工人彎腰拆裝和移動,是目前管樁生產企業中最重的體力工作。首先必須設計一臺自動旋松 裝置代替目前人工錘擊拆卸張拉螺母。拆頭尾板螺絲裝置可使用兩個拆卸頭,具備自動分度機構,針對不同規格的管樁方便調整拆卸頭之間的夾角和徑向位置。為方便拆裝,可以在張拉擋板上對應頭板孔位開兩個圓孔,在松開張拉螺母后,可把拆卸頭從孔內伸入拆裝頭板螺絲,轉動角度時擋板跟著轉動,不需要把擋板和張拉螺母拆下來再裝上去,可大大節省工時。張拉擋板和頭板拆卸時可以套住張拉螺桿進行固定;拆尾板螺絲時,可用卡盤卡住尾板內孔進行固定。頭尾板與端頭板拆開后,只要分別朝后稍移動,待管樁吊走后,馬上放入裝配好的籠筋樁抱箍,再把頭尾板分別往回移動,與端頭板進行裝配。若不馬上裝配,可把把配板拆下來的張拉擋板、頭板、尾板帶著螺絲放到專用架上,待需要時再送到管模兩端與模內端頭板裝配。

        除以上所述外,設備改造過程中還需注意提高原有設備的精度,否則定位不準,自動化就難以實現。

        三、結論

        本文簡單地列舉了管樁專用生產設備的一些自動化改造設想,權作拋磚引玉,希望有更多的同行真正重視管樁生產設備的技術改造,加強技術交流與合 作,不斷進行技術創新,使我國的管樁制造技術達到甚至超過國外的先進水平。