Содержание страницы
1. Оборудование для правки, резки и гибки
Производство железобетонных изделий (ЖБИ) и конструкций связано с переработкой и применением большого количества арматурной стали. Арматурные изделия изготовляют как в арматурных цехах заводов ЖБИ и конструкций, так и на специальных арматурных заводах. В производстве арматуры принято выделять оборудование и линии, которые постоянно участвуют в технологическом процессе, а также машины и линии специального назначения. К первым относятся правильно-отрезные станки для заготовки мерных прутков стержневой арматуры; линии для заготовки стержневой арматуры; машины и оборудование для изготовления сварных сеток; станки для гибки сеток; установки для сборки пространственных арматурных каркасов и др.; ко вторым — машины для чистки и упрочнения арматуры и для изготовления арматурных каркасов труб; линии для производства закладных деталей и др. В отдельных случаях применяют индивидуальные виды оборудования.
Производство арматуры характеризуется технической оснащенностью арматурных цехов и заводов. Поэтому разработка и создание нового оборудования для производства арматуры должны идти по пути повышения степени механизации и автоматизации, разработки гибких технологий, повышения производительности и надежности, улучшения технико-экономических и эргономических показателей и применения микропроцессорной техники. Параметры разрабатываемых машин должны быть согласованы с техническими характеристиками арматурных изделий.
Этапы технологического процесса изготовления арматуры следующие: очистка, правка, упрочнение, отмеривание, резка и гнутье. Для изготовления арматурных изделий используется сталь различных видов и назначения: стержневая арматурная сталь классов А-I—А-V диаметром 6…40 мм; термически упрочненная сталь классов Ат-IV—Ат-VII диаметром 10…40 мм; холоднотянутая низкоуглеродистая сталь круглого (В-I) и периодического (Вр-I) профиля; высокопрочная проволока ВII и ВрII; прядевая арматура и стальные канаты.
На рис. 1 показаны различные виды арматурных изделий.
Рис. 1. Основные виды арматурных изделий: а — плоская сетка; б, в — плоские каркасы; г, д, е — пространственные каркасы; ж — гнутая сетка; з — каркас железобетонной трубы; и — закладные детали
Арматурная сталь класса А-I имеет круглую гладкую поверхность, а сталь остальных классов — поверхность периодического профиля. Сталь периодического профиля представляет собой стержни с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии. Сталь класса А-II имеет выступы, идущие по винтовым линиям с одинаковым заходом по обеим сторонам стержня, а сталь классов А-III, А-V, Ат-IV и Ат-VII — выступы, идущие по винтовым линиям, имеющим с одной стороны правый, а с другой — левый заходы. Сталь классов А-I и А-II диаметром до 14 мм и класса А-III диаметром до 10 мм включительно поставляется на заводы железобетонных изделий в мотках (бухтах) или прутках, а больших диаметров — в прутках. Стержни поставляются в связках (пакетах) массой до 15 т. Горячекатаная сталь в мотках поставляется массой до 100 кг.
Концы стержней из стали различных классов окрашиваются красками: Ат-ШС — белой и синей; А-IV — красной; Ат-IVС — белой и желтой; Ат-IVК — зеленой; А-V — красной и зеленой; Ат-V — синей; Ат-IVК — белой и зеленой; А-VIкрасной и синей; Ат-VI — желтой; Ат-VIК — зеленой и черной.
Сталь классов А-I—А-IV, В-I, Вр-I применяют преимущественно для ненапрягаемой арматуры, а сталь остальных классов и канаты — для напрягаемой.
Проволока классов В-I, Вр-I, ВзII и ВрII поставляется в мотках массой 20…100 и 500…1500 кг. Мотки проволоки классов ВII и ВрII имеют внутренние диаметры 1200, 2000 и 2500 мм.
2. Оборудование арматурного цеха
Для предварительной обработки арматуры применяют станки для очистки, упрочнения, волочения, сплющивания, гибки арматуры, правки и резки.
Производство арматурных изделий в арматурных цехах заводов организовано в основном по агрегатно-поточной технологии с частичным использованием конвейерного способа на отдельных участках (линиях), например на линиях по изготовлению сварных арматурных сеток. Степень механизации и автоматизации зависит от номенклатуры арматурных изделий, сложности и объема их производства, типа применяемого оборудования и технико-экономических показателей производства. На рис. 2 показана схема компоновки оборудования арматурного цеха завода ЖБИ.
При изготовлении ненапрягаемой арматуры технологический процесс складывается из следующих операций, выполняемых в определенной последовательности с использованием соответствующего оборудования: разгрузки, складирования и хранения арматурной стали в закрытых складах, оснащенных мостовыми кранами; резания стали по длине на прави´льно-отрезных станках и на ножницах; стыковой сварки на стыкосварочных машинах; гибки стержневой арматуры на универсальных гибочных станках; сварки арматурных плоских сеток на многоили одноточечных сварочных машинах; гибки сеток на гибочных машинах; сборки и сварки объемных арматурных каркасов в кондукторах на сборочно-сварочных установках; комплектации и хранения арматурных изделий в контейнерах; транспортирования арматурных изделий в формовочные цеха с помощью мостовых кранов, кран-балок, консольных кранов, роликовых контейнеров, передаточных тележек, электрокаров или специальных контейнеров; изготовления сварных закладных деталей с помощью пресс-ножниц, прессов, сверлильных и гибочных станков; дуговой сварки, пескоструйных аппаратов и установок противокоррозионного покрытия алюминием или цинком. Покрытие наносят горячим напылением или гальваническим способом.
Рис. 2. Схема компоновки оборудования арматурного цеха завода ЖБИ: 1 — пакетировщик; 2 — многоточечная сварочная машина; 3 — стол; 4 — ножницы для поперечной резки сеток; 5 — прави´льное устройство; 6, 12 — стыкосварочная машина; 7 — электроточило для зачистки грата; 8 — консольный кран для установки мотков; 9 — бухтодержатели; 10 — мостовой кран; 11 — станок для резки прутков; 13 — самоходная тележка; 14 — прави´льно-отрезной станок; 15 — станок для гибки арматурных стержней; 16 — одноточечная сварочная машина; 17 — машина для гибки арматурных сеток; 18, 19 — соответственно горизонтальная и вертикальная установки для сборки арматурных каркасов
При заготовке напрягаемой арматуры первые три операции совпадают с операциями изготовления ненапряженной арматуры. Однако сталь из мотков, как правило, перерабатывается не на правильно-отрезных станках, а на специальных линиях, обеспечивающих заданную точность по длине прутков. Остальные операции следующие: высадка анкерных головок или изготовление анкеров других типов; натяжение арматуры с помощью электронагрева или гидродомкратов; отрезка концов арматуры после твердения бетона с помощью газорезки или машин с вращающимися дисками. В некоторых случаях для повышения механической характеристики стали ее упрочняют вытяжкой на специальных линиях, оснащенных гидродомкратами или специальными машинами. При разработке технологической схемы изготовления арматурных изделий в арматурном цехе завода необходимо учитывать поточность производства отдельных видов рабочих операций и по возможности не допускать встречных потоков. Наибольшее распространение получили арматурные цехи мощностью 1…3 тыс. т арматуры в год, которые оснащаются линиями и станками, позволяющими механизировать все основные процессы изготовления арматурных изделий.
3. Правильно-отрезные станки
Правильно-отрезные станки предназначены для заготовки прутков различной длины из мотков арматурной стали. Они выполняются по следующим конструктивным схемам: с непрерывной подачей арматуры и резанием вращающимися ножами; с подачей арматуры до упора и резанием гильотинными ножами; с непрерывной подачей арматуры и резанием летучими ножами; с циклической подачей арматуры без упора и резанием наклонными (гильотинными) ножами.
Правильно-отрезные станки (рис. 3) состоят из размоточного устройства, на котором размещается моток арматуры; устройства, подающего арматуру; правильного механизма; устройства для приема подаваемой выправленной арматуры; механизмов отмеривания требуемой длины, резки и сброса отрезанного прутка из приемного устройства, а также приводов и пусковой аппаратуры.
Размоточное устройство представляет собой вертушку (бухтодержатель), на которую устанавливается моток 1. Для правки стали применяются многороликовый 12, барабанный 2 или комбинированный механизмы. Пруток стали подвергается многократному изгибу во всех плоскостях, проходя между кулачками. Подающее устройство 3 подает выправленную арматуру в приемное устройство 6, представляющее собой закрытый направляющий желоб или открытый сверху канал, предотвращающий ее прогиб.
В роликовом отмеривающем механизме 4 длина прутка отмеривается по числу поворотов измерительного ролика, который вращается подаваемым стержнем, прижимаемым подвижным роликом. В концевом механизме подача арматуры прекращается, когда арматура достигнет его упора. Применяются шомпольные 11 и флажковые 8 механизмы. В шомпольном механизме отмеривающим элементом является шомпол 10, располагаемый в желобе приемного устройства и соединенный с конечным выключателем 9. Шомпол переставляется по приемному устройству, задавая длину прутка. Флажковый отмеривающий механизм представляет собой
Рис. 3. Схемы правильно-отрезных станков: а — с непрерывной подачей арматуры и резанием вращающимися (дисковыми) ножами; б, в — с подачей арматуры до упора и резанием гильотинными ножами; г — с непрерывной подачей арматуры и резанием летучими ножами; д — с цикличной подачей арматуры и резанием гильотинными ножами; 1 — моток; 2 — барабанный механизм; 3 — роликовый механизм (подающее устройство); 4 — роликовый отмеривающий механизм; 5 — механизм реза с вращающимися ножами; 6 — приемное устройство; 7 — механизм реза с гильотинными ножами; 8 — флажковый механизм; 9 — конечный выключатель; 10 — шомпол; 11 — шомпольный механизм; 12 — многороликовый механизм для правки стали; 13 — механизм реза с летучими гильотинными ножами; 14 — неподвижные зажимы; 15 — эксцентриковый механизм (подающее устройство); 16 — каретка; 17 — упорфлажок, поворачивающийся вокруг оси под действием подаваемой арматуры.
В схеме на рис. 3, д используется цикличная подача арматуры с эксцентриковым подающим устройством 15 в одном направлении кареткой 16 до упора 17. Для предотвращения движения арматуры назад применяются неподвижные зажимы 14 противоположного действия.
Механизм реза бывает трех видов: с вращающимися 5, гильотинными 7 и летучими гильотинными 13 ножами (ножами сопровождения). Механизм реза с вращающимися ножами представляет собой два диска с закрепленными на них ножами. Механизм реза с гильотинными ножами состоит из неподвижного втулочного ножа, в отверстие которого вставляется арматура, и приводного рычажного качающегося или прямолинейно перемещающегося ножа. В механизме с летучими ножами подвижный и неподвижный ножи расположены на каретке, которая в момент реза перемещается со скоростью, равной скорости арматуры.
Механизм сброса отрезанного прутка представляет собой поворотную планку, которая открывает желоб или выталкивает пруток из канала приемного устройства.
Одним из основных требований к работе правильно-отрезных станков является обеспечение точности по длине заготавливаемых прутков. Согласно техническим требованиям размеры арматурных изделий, например для плит, панелей, настилов, могут колебаться в пределах от +5 до –10 мм. Длина прутков арматурных изделий колеблется от +2(3) до –3(5) мм. Допускается отклонение от прямолинейности прутка 1…4 мм на длине 6 м.
Широкое распространение получил правильно-отрезной станок СМЖ-357 (рис. 4).
Станок комплектуется размоточным устройством (бухтодержателем) 5, рассчитанным на установку мотков арматурной стали диаметром до 1500 мм, и электрошкафом 3. Приемно-подающее устройство 2 и лоток 1 могут собираться из секций длиной 2 м. С размоточного устройства арматурная сталь подается в станок через ограждение 4 для обеспечения безопасности работы. Привод станка осуществляется от двух электродвигателей. Двухскоростной электродвигатель через клиноременную передачу и редуктор приводит во вращение тянущие ролики, кулачок, взаимодействующий с механизмом реза, и кулачок, воздействующий на рычажную систему поворота вала с рейкой приемно-подающего устройства.
Рис. 4. Общий вид станка СМЖ-357
Правильный барабан (рис. 5) станка СМЖ-357 представляет собой полый вал, вращающийся в подшипниках от клиноременной передачи. На концах барабана по оси установлены регулируемые фильеры, изготовляемые из износостойкой стали или сплава. Стаканы с фильерами при настройке барабана смещаются в радиальном направлении с помощью рычагов, валиков и регулировочного винта. Величина смещения фильер зависит от диаметра и марки арматурной стали. Так, для гладкой арматурной проволоки диаметром 4 мм прогиб составляет 12 мм, а для гладкой арматурной стали диаметром 6…7 мм и стали периодического профиля — прогиб 9 мм. Станки с подачей арматуры до упора и резанием гильотинными ножами получили наибольшее распространение, так как обеспечивают изготовление прутков с заданной точностью. Точность прутка по длине обеспечивается благодаря тому, что арматура подается в закрытом канале приемного устройства и резание происходит в тот момент, когда конец прутка, пройдя конечный выключатель, упирается в жесткий упор. Недостатком данной схемы является некоторое повреждение поверхности арматуры кулачками вращающегося барабана во время ее останова, а также снижение производительности из-за периодического прекращения подачи арматуры на время резания.
Станки с непрерывной подачей арматуры и резанием летучими ножами позволяют получать наибольшую производительность в результате повышенной скорости подачи арматуры и отсутствия ее останова для резания. Однако их конструкция довольно сложная, поэтому такие станки целесообразно применять при централизованном производстве больших объемов арматуры.
Станки с цикличной подачей арматуры без упора и резанием гильотинными ножами (станки с кривошипно-шатунным или пневматическим механизмом подачи) используются для заготовки коротких арматурных прутков. Они не имеют конечного выключателя и электромагнита в механизме реза. Недостатком этих станков является их сравнительно небольшая производительность.
Теоретическая (конструктивная) производительность, т/ч, правильно-отрезных станков:
П = 3,6qvпkк, (1)
где q — масса 1 м длины арматуры заданного (расчетного) диаметра, кг; vп — скорость подачи, м/с; kк — коэффициент, учитывающий конструктивные особенности станка, kк = nр(nр + nрез); nр — частота вращения подающих роликов, с–1; nрез — частота вращения подающих роликов за время остановки арматуры при ее резании, с–1, nрез = nрезtрез; tрез — время остановки арматуры при резании, с. Для станков с резанием арматуры без остановки или со снижением скорости подачи арматуры nрез = 0 и kк = 1.
Рис. 5. Правильный барабан станка СМЖ-357: 1 — гайка; 2, 15 — неподвижные и регулируемые фильеры; 3 — шкив; 4 — корпус подшипника; 5 — подшипник; 6 — полый вал; 7, 10, 12 — стаканы для регулируемого фильера; 8, 11 — рычаги; 9 — валик рычага; 13 — втулка; 14 — винт
Техническая производительность станков, т/ч, определяется с учетом затрат времени на установку мотка на размоточное устройство, на заправку конца арматуры в правильный барабан и механизм подачи и на наладку механизмов в зависимости от диаметра и длины заготавливаемых прутков по формуле
Пт = 3,6mм/tм, (2)
где mм — масса мотка, кг; tм — время переработки одного мотка арматуры расчетного диаметра, с.
4. Автоматизированные линии
Автоматизированная линия 7934/2
Данная линия (рис. 6) предназначена для изготовления арматурных сеток шириной до 3800 мм с продольной арматурой диаметром до 12 мм и поперечной — диаметром до 10 мм. Как поперечная, так и продольная арматура применяется в виде мерных прутков. В состав линии входят столы 3, с которых продольные прутки подаются вручную в начале сварки каждой сетки к электродам сварочной машины 2. Сваренная сетка принимается на пакетировщик 1 марки СМЖ-61В.
Пакетировщик смж-61в
Имеет две боковины (рис. 7), на каждой из которых с помощью рычагов 5 закреплены направляющие 4, по которым скользит сетка. На каждой боковине установлен пневмоцилиндр 3, который поворотом рычагов 5 в горизонтальной плоскости раздвигает направляющие 4 на расстояние, превышающее ширину сетки. Сетка падает вниз, образуя транспортный пакет. На пакетировщике установлено реле времени, с помощью которого переключаются пневмораспределители для возврата направляющих в рабочее положение и для получения паузы при их раскрытом положении.
Рис. 6. Автоматизированная линия 7934/2 для изготовления сеток
Рис. 7. Пакетировщик СМЖ-61В: 1 — стойка; 2 — пневмоаппаратура; 3 — пневмоцилиндр; 4 — направляющие; 5 — рычаги; 6 — конечный выключатель; 7 — поперечные рамки
Установка смж-117а
Установка СМЖ-117А (рис. 8) предназначена для изготовления арматурных каркасов безнапорных железобетонных труб длиной 5 м с раструбом конической формы и диаметром 400…1500 мм.
Рис. 8. Установка СМЖ-117А для изготовления арматурных каркасов железобетонных труб
На ней используют продольную арматуру в виде мерных прутков, а поперечную — в виде проволоки, сматываемой с мотков. Установка включает в себя приводную планшайбу 4, тележку 8 с конической оправкой, привод тележки 9, синхронизатор планшайбы, сварочный агрегат 13, бухтодержатели 14 для поперечной арматуры и электрооборудование. Планшайба выполнена в виде диска, установленного на роликовые опоры и соединенного с валом 2, задний конец которого опирается на подшипник стойки 1. Привод планшайбы осуществляется от четырехскоростного электродвигателя через промежуточные передачи и зубчатый венец. На приводной планшайбе закреплена сменная цилиндрическая оправка 5, имеющая направляющие для ориентации продольных арматурных стержней, которые поддерживаются также распределительными кольцами 3, установленными на валу планшайбы. Тележка перемещается на катках в продольных направляющих 10 установки. На шпинделе 7 установлены сменные тянущие конические оправки с быстродействующими шариковыми зажимами для закрепления концов продольных стержней каркаса. Для предотвращения скручивания свариваемого каркаса вращение с приводной планшайбы передается на конусную оправку с помощью синхронизирующего вала. Привод тележки осуществляется от электродвигателя постоянного тока и асинхронного электродвигателя для ускоренного возврата тележки в исходное положение. Сварочный агрегат 13 состоит из трансформатора, сварочной головки 6, суппорта 11 продольной подачи головки, поворотной платформы 12, суппорта поперечной подачи с приводом и механизма поворота. Сварочная головка имеет два точечных электрода сопровождения, закрепленных на концах штоков плунжерных гидроцилиндров. Механизм приема каркасов представляет собой две стойки с поворотными рычагами, несущими приемные штанги. Бухтодержатель для поперечной арматуры имеет вертикальную ось, на которую надевается съемная вертушка, и тормозное устройство.