Процессы и аппараты производства железобетонных труб методом радиального прессования

Виброгидропрессование.

Для приготовления труб методом виброгидропрессованием используют формы особой конструкции. Форма состоит из наружного кожуха и сердечника. Кожух может выполняться из двух или четырех элементов, скрепляемых болтами с тарированными пружинами. Форму собирают в 2 этапа. Сначала производят сборку наружной формы с помощью болтов с тарированными пружинами, затем ее чистку, смазку и проклейку стыков.

Внутренняя форма представляет собой металлический сердечник  с двумя стенками, одна из которых (наружная) имеет перфорацию. На сердечник  надевают резиновый чехол.

В подготовленную форму устанавливают  спиральный арматурный каркас. На торцах формы укрепляют опорные кольца. Через отверстия колец пропускают стержни продольной арматуры, которую  напрягают с помощью гидродомкратов. Сборку двух частей формы (наружной и сердечник) осуществляют на посту комплектации. Затем наверх формы устанавливают центрирующее кольцо. Подготовленная форма подается краном на пост формования. Формование производят с помощью мостовых бетоноукладчиков, оборудованных передвижными бункерами. После виброуплотнения форму подают на пост гидропрессования и тепловой обработки. Давление в гидросистеме повышают до 2-3 МПа при температуре воды до 60 - 70°С.

Под гидравлическим давлением  воды, которое поступает через  перфорированные стенки сердечника, резиновый чехол расширяется (при  этом происходит прессование бетонной смеси) и, перемещаясь, раздвигает наружную форму, скрепленную болтами с тарированными пружинами. Он растягивает спиральную арматуру, создавая предварительное ее натяжение.

Тепловую обработку паром  производят под брезентовым колпаком в течение 5-7 ч. По окончании тепловой обработки снимают брезентовый  чехол, удаляют сердечник, обрезают концы арматуры, передавая напряжения на бетон, затем производят шлифовку раструбов. Готовые трубы подают на установку для гидроиспытания. Перед тем как отправить трубы на склад готовой продукции их пропитывают жидким натриевым стеклом.

В комплект оборудования модернизированных  линий, кроме выпускаемого серийно, входят: установки для изготовления разделительной полосы с лепестками гарпунного типа и для изготовления П-образных скоб; станок для навивки  спирально-перекрестных каркасов; устройство для зажима скоб, для осуществления  способа спирально-перекрестного армирования, выполняющего функцию спиральной и продольной арматуры. Производительность линии -от 10 до 15 тыс. м3 в год (в зависимости от диаметра труб).

 

Центрофугирование.

Для изготовления труб используют центрифугирование, которое состоит в том, что бетонная смесь, загруженная в форму, подвергается быстрому вращению. Распределение и уплотнение бетонной смеси при этом способе происходит под действием не только центробежной силы, но и вибрирования, вызываемого сотрясением формы при вращении. При центрифугировании часть воды отжимается из бетона. Поэтому остаточное водоцементное отношение меньше первоначально взятого (при первоначальном В/Ц=0,3; 0,45; 0,6 остаточное В/Ц будет соответственно 0,26; 0,34; 0,36) и затвердевший бетон имеет высокую плотность (водопоглощение не более 3 %).

Для центрифугирования применяют  подвижные бетонные смеси с осадкой  конуса 7 ... 10 см и расходом цемента 350 ... 450 кг/м3. Загружают бетонную смесь  с открытых торцов формы в течение 1,5 ... 2 мин. В это время форма, установленная  на специальном станке, вращается  с небольшой частотой (80 ... 150 об/мин), необходимой для равномерного распределения бетонной смеси по внутренней поверхности трубы. Затем частота вращения постепенно увеличивается до 800 ... 1000 об/мин. Уплотнение продолжается 8 ... 10 мин, после чего станок медленно останавливают, наклоняют форму и сливают разжиженный цементный шлам. Далее трубу в форме переносят краном в камеру твердения. После твердения трубу освобождают от формы и направляют на склад или дальнейшую обработку.

При изготовлении высоконапорных водопроводных труб на готовую железобетонную трубу навивают стальную проволоку  по спирали с сильным натяжением. Спираль стягивает трубу, создавая в бетоне сжимающие напряжения, противостоящие рабочим растягивающим напряжениям. После навивки арматуры на поверхность  трубы наносят (лучше всего пневматическим способом) защитный слой из цементного раствора.[8]

 

 

 

Производство  труб методом радиального прессования. 

Этот метод по сравнению с  центрифугированием и виброформованием более производителен, экономичен, его легче механизировать и автоматизировать, а это приводит к улучшению качества выпускаемой продукции.

Способ радиального прессования  заключается в безвибрационном уплотнении бетонной смеси роликовой головкой. Роликовая головка состоит из основания, на котором свободно закреплены ролики, распределительного диска с разбрасывающими лопатками. На роликах также имеются разбрасывающие лопатки. Для заглаживания внутренней поверхности стенки трубы служит цилиндрическая часть основания головки. Уплотнение бетонной смеси происходит следующим образом. С помощью центробежных сил вращающихся лопаток набрызгивается бетонная смесь, образующая слабоуплотненную стенку трубы. Далее роликами производится укатка бетона предварительно отформованной стенки трубы. Цилиндрической частью основания головки заглаживается внутренняя поверхность трубы.

Раструбная часть трубы уплотняется  вибрированием.

Трубы по конструкции стыкового  соединения бывают: а) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым герметиками; б) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым резиновым кольцом; в) фальцевые со стыковым соединением, уплотняемым герметиками.

К трубам предъявляются требования по коррозионной стойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, бетон должен иметь отпускную прочность, равную 70...90% марочной.

Испытания на водопоглащение и водонепроницаемость проводят один раз в три месяца, на морозостойкость - один раз в шесть месяцев. Морозостойкость бетона определяется по ГОСТ 10060-76.

Арматурные каркасы раструбных труб диаметром 500...1500 мм при формовании способом радиального прессования  изготовляют на станке СМЖ -117. А станок имеет планшайбу с приводом вращения, сменные цилиндрические и конусные оправки, тележку, на которой размещается конусная оправка; механизм перемещения, используемый для протягивания продольных стержней; сварочный агрегат, установленный на тележке; механизм подачи спиральной арматуры; диск для укладки продольных стержней.

Для изготовления арматурных каркасов труб с диаметром свыше 1400 мм применяют  станок СМЖ-420. Для радиального прессования труб - станки СМЖ-194, СМЖ-329 и СМЖ-419 и для производства колец - станок СМЖ-542.

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание  технологической схемы производства

Рис 1. Технологическая схема производства труб.

1-Приёмный бункер, 2,3-Ленточный  конвейер, 4-Пульт управления, 5-Посадочные  гнезда, 6-Рычаги, 7-Отформованная труба, 8-Поддон-тележка, 9-Колеса, 10-Ролики, 11-Электромеханический  привод, 12-Штанга, 13,18-Гидроцелиндры, 14-Опора  манипулятора, 15-Поворотная консоль, 16-Захват, 17-Направляющие поворотной  консоли, 19-Подкрановые пути, 20-Зажимная  рама, 21-Поворотная рама, 22-Ходовая рама самоходной тележки, 23-Насосная станция, 24-Автоматический захват для труб, 25-Камера тепловой обработки.

 

Особенности оборудования и  технологии транспортных и вспомогательных операций при изготовлении труб способом радиального прессования рассмотрим на примере технологической схемы данного проекта. Рис 1.

К такому оборудованию относятся  механизмы для подачи бетонной смеси, транспортирования форм труб и поддонов-тележек, кантователи, стенды для испытаний труб и др.

Подается бетонная смесь  из БСУ цеха в бункер трубоформовочного станка,

состоящего из приемного  бункера и ленточных конвейеров, по которым смесь транспортируется к формованию. 

Далее отформованные трубы  переносят грузоподъемными механизмами  в формах и устанавливаются на грузовые тележки. После этого открываются  фиксатора поддона, затем замки  створок формы, и форма снимается  вверх с трубы.

Готовые трубы в количестве 10-24 шт. на поддон-тележках транспортируются  на тепловлажностную обработку в туннельную камеру непрерывного действия при следующих режимах:

Предварительная выдержка труб 1-1.5 часа

Скорость равномерного подъема  температуры 12-15 ⁰С/ч

Скорость ступенчатого подъема  температуры 10+20+30 ⁰C/ч

Температура изотермической выдержки 80-85 ⁰С/ч

Длительность изотермической выдержки 5ч

Охлаждение 2-3ч.

Далее готовые образцы  проходят испытания на прочность  и водонепроницаемость в соответствие с требованиями ГОСТ 20054-74.

Пройдя все испытания, трубы транспортируются на склад  готовой продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание заданного технологического процесса

 

В основе способа радиального прессования труб лежит принцип без вибрационного уплотнения бетонной смеси роликовой головкой.

Смесь уплотняется в пространстве между внутренней поверхностью вертикальной формы и вращающейся роликовой головкой, наружный диаметр которой определяет внутренний диаметр труб.

рис 1.

Роликовая головка (рис. 1) состоит из основания (1), на котором свободно закреплены ролики (2). Над роликами установлен распределительный диск (3) с разбрасывающими лопатками (4), причем ролики также снабжены разбрасывающими лопатками (5). Основание головки снизу имеет цилиндрическую часть («юбку») (6), которая служит для заглаживания внутренней поверхности стенки трубы (7).

Уплотнение бетонной смеси цилиндрической части трубы при радиальном прессовании достигается в результате следующих последовательно осуществляемых операций: набрызга бетонной смеси под действием центробежных сил вращающихся лопаток; при этом образуется слабо уплотненная стенка трубы, внутренний диаметр которой определяется расположением лопаток уплотняющих роликов (крайнее положение которых на 10—15 мм меньше внутреннего диаметра трубы);

укатки роликами бетона предварительно отформованной стенки трубы;

последующего заглаживания «юбкой» внутренней поверхности трубы.

Уплотнение раструбной части трубы производится вибрированием.

Порядок формования способом радиального прессования на трубоформовочных станках обычно следующий:

а) форму (1) с поддоном (2) размещают на поворотном столе (3), затем устанавливают верхнее кольцо (4), приводной вал (5) с роликовой головкой (6) опускают в нижнее положение и снизу присоединяют вибровозбудитель (7);

 

 

 

б) включают привод вращения вала с роликовой головкой окружная скорость которой принимается равной 2.5 - 4 м/с, подают бетонную смесь и включают вибровозбудитель, обеспечивая формование раструба (8);

в) продолжают подачу бетонной смеси, выключают вибровозбудитель и поднимают роликовую головку вверх, одновременно формуя цилиндрическую часть трубы (9);

г) после того как вся стенка трубы отформована, отсоединяют вибровозбудитель, роликовую головку выводят из формы и поднимают верхнее кольцо.[1]

 

 

Техническая характеристика станка СМЖ-194

Средняя производительность, труб\час          16

Размер формируемых  труб, мм:

диаметр                                                           300; 600

длинна                                                             1500; 2500

Скорость подъема  роликовой

головоломки, м\мин                                       0.5-2.5

Установленная мощность, кВт                      46

Габаритные размеры, мм:

длинна                                                              3688

ширина                                                             3345

высота                                                              8820

Масса, кг                                                         11000 [9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет материального баланса и количества основных аппаратов.

 

Расчет количества установок формования труб данного технологического процесса при годовой производительности 15 000 м³.

П_год^факт=П_год+Потери=15 000 +2%=15 300 м³/год

П_сут= П_год^факт/N=15 300/249=61.446 м³/сут

П_смен= П_сут/Т=61.446/2= 30.723 м³/смену

П_час= П_смен/М=30.723/8=3.84 м³/час

 

П_уст^справ=14-20 труб/час

Наше производство выпускает  по 14 труб в час, из расхода что на 1 трубу приходиться 0.41 м³ бетона, то соответственно на 14 – 0.41*14=5.74 м³, тогда получаем:

У= П_час/ П_уст^справ=3.84/5.74=0.67

При годовой производительности 15 000 м³ железобетонных труб, необходимо задействовать одну установку СМЖ-194.

 

Расчет материального  баланса производства на 100м³.

Тех. Операция	Приход мат. м3	Потери, %	Расход мат., м3
Транспортировка готовой  продукции на склад	101	1	100
ТВО	103.02	2	101
Формование	105.08	2	103.02
Транспортировка на формование	107.18	2	105.08
Приготовление смеси: Цемент- Песок,вода-	109.32 0.8х109.32=87.456 0.2х109.32=21.864	2	107.18
Транспортировка на производство: Цемент- Песок,вода-	87.456х1.01=88.33 21.864х1.01=22.08	1	87.456 21.864