预制混凝土衬砌管片自动抹面设备的研发.docx

          预制混凝土衬砌管片自动抹面设备的研发                    摘要：随着中国城镇化进程的不断发展,城市人口必然越来越多,而城市土地却越用越少为缓解城市发展的迫切需要,对城市底下空间的大规模开发已成为必然趋势混凝土预制管片具有较高的承载力，可很好的抵御所受的水土压力，但是在耐久性上却表现出明显的不足虽然混凝土本身具有较好的耐久性，但是，由于其抗拉强度较低，致使管片容易开裂，从而降低管片耐久性裂缝的出现不仅使受到渗漏的威胁，而且容易导致混凝土内部钢筋生锈腐蚀钢筋锈蚀不仅降低钢筋自身性能，且因锈胀作用将进一步破坏混凝土保护层，致使混凝土剥落，极大削弱管片承载能力此种情况对于长期处于地下水环境的管片来说十分容易发生，如于上世纪70年代建成的香港地铁部分区间，20年后衬砌管片内排钢筋严重锈蚀，混凝土保护层脱落，影响正常使用；某市地铁在运营36年之后，钢筋锈蚀引发管片开裂，渗漏水等问题，严重影响使用与安全基于此，本篇文章对预制混凝土衬砌管片自动抹面设备的研发进行研究，以供参考关键词：预制混凝土；衬砌管片；自动抹面设备；研发1研究背景预制混凝土衬砌管片模具正在向大直径、自动化、零渗漏、高耐久性方向发展,国内外生产厂家都在搞专项研制开发,预制混凝土衬砌管片模具是集现代化城市建设需求的新型产业。

预制混凝土衬砌管片模具颠覆了传统的现浇成洞形式,提高了管片的质量,出模时间减少60%,管片的效率显著提高增强了企业产品参入国际竞争的能力,对推动行业技术进步起到助力作用与此同时，预制混凝土衬砌管片被大量应用于现代化城市轨道交通建设，其生产过程包括灌入混凝土、振捣、成型、养护，大直径、自动化、零渗漏、高耐久是目前预制混凝土衬砌管片的发展方向预制混凝土衬砌管片模具是盾构隧道用预制混凝土衬砌管片生产专用设备，为保证混凝土衬砌管片的强度、刚度及耐久性，国内外混凝土衬砌管片模具生产厂家对此进行了深入的专项研制开发为优化模具结构设计，本文针对混凝土衬砌管片自动抹面设备的研发方式进行专项研究，以达到降低劳动强度、提高管片质量的目的2预制混凝土衬砌管片流水生产线（1）脱模工位出模坑道端第1个工位为管片脱模工位，是指模具通过出模平移小车平移到流水作业线，被牵引装置输送至脱模工位后，作业人员按照规定顺序将模具侧模、端模固定螺栓拆开，用专用吊具将管片从模具中吊起，摆放到管片临时修补区，完成管片脱模作业2）涂脱模剂工位涂脱模剂工位上，作业人员首先检查确认模具已经完全清理干净，再使用专用工具对模具内表面及盖板内表面进行喷洒，脱模剂的喷涂量必须满足规定要求。

3）预埋件安装工位本工位作业内容是安放各种预埋件将两边的模具盖板合上，盖板的紧固螺栓必须拧到规定的扭力，然后按设计要求，装配好管片内的各种预埋件4）初次抹面模具进入本工位，由作业人员对管片表面进行初次抹面5）清理模具此工位作业内容主要是对模具的盖板等进行清洁整洁工作，以便模具外观清洁，增加模具使用寿命6）第二次抹面作业人员对管片的外弧面进行人工修补，对混凝土表面进行最终的处理，以便消除外弧面上的气孔等缺陷，增加管片的抗渗性能，同时也提高管片的外观质量3预制混凝土衬砌管片自动抹面设备的研发3.1自动粗收抹面自动粗收抹面系统可以模拟人工操作步骤，通过条型钢镘往复抽拉搓赶，刮平模具表面的混凝土，填补缺料凹陷处同时，可消除部分混凝土表面气泡该系统可实现自动识别模具、自动选择运行程序，具有用工人数少、收面效率高、管片密实性和平整度好等特点自动粗收抹面系统主要包括主体桁架、X轴行走机构、Y轴行走机构、Z轴行走机构、粗收抹平机构和控制系统见图1所示图1自动粗收抹面系统具体工作原理如下：（1）X轴行走机构的运动方向与管片流转方向一致，且与模具长度方向平行，控制粗收抹平机构沿管片外圆弧面进行抹平作业2）Y轴行走机构的运动方向与X轴行走机构垂直，且与管片模具宽度方向平行。

当粗收抹平机构完成整个外圆弧面的抹平作业后，沿Y轴移出作业位置，进行末端刀具清洗工作清洗完成后，粗收抹平机构复位，开始下个循环作业3）Z轴行走机构沿垂直方向运动3.2自动精收抹面（1）A轴180°旋转装置包括变频电机和减速机组件，固定于B轴曲面旋转装置中的回转组件上变频电机通过带轮和减速机连接，减速机输出端连接刀具当精收抹面机构运行到任意一个工作段末端时，变频电机开始工作，减速机输出端带动刀具转动180°，开始下一个工作段的抹面作业当全部抹面作业完成后，抹光机构沿X轴复位到原点位置，等待执行下个循环动作2）B轴曲面旋转装置包括伺服驱动系统、B轴回转支架和回转组件B轴回转支架固定在Z轴支撑架下端，伺服驱动系统安装于B轴回转支架上，回转组件与伺服驱动系统连接，控制系统根据不同规格尺寸的管片，调整运动轨迹3）刀具包括刀具旋转架、铰链、阻尼器和抹刀刀具固定架固定在A轴180°旋转装置中的减速机输出轴上，通过铰链与抹刀连接，工作时抹刀处于悬浮状态，铰链端可以根据工作情况自由调节角度，通过阻尼器的压力，抹刀另一端和混凝土接触刀具为特殊材质制作，为切合曲面角度的变化，工作时随B轴旋转综上所述，预制混凝土衬砌管片自动抹面设备的制作精度要求高，各个项目之间差异性大，对于设计和制造提出了更高的要求。

虽然项目不同，对应的管片也不同，但仍然具有很多通用设计，在设计管片部件时，需坚持学习、思考、创新、争先锋的理念，制造产品精度高、质量好的设备，争取为预制混凝土衬砌管片模具行业做出更大的贡献预制混凝土衬砌管片在我国城市化建设过程中应用非常广泛，尤其是在轨道交通建设工作中，需要使用到大量的预制混凝土衬砌管片所以，加强自动抹面设备的研发，通过一系列的设计处理之后，有效提高了生产的质量和精确度参考文献[1]张帆.钢纤维混凝土预制管片结构设计及试验研究[D].太原理工大学,2019.[2]刘慧.钢渣用于地铁盾构管片混凝土的研究[D].新疆农业大学,2018.[3]刘增喜,预制混凝土衬砌管片模具.山东省,青岛环球集团股份有限公司,2018-05-13.[4]杨醒宇.煤矿斜井管片衬砌接头力学性能研究[D].西南交通大学,2018.[5]郭瑞.预制混凝土盾构管片衬砌结构稳定性问题研究[D].西南交通大学,2018.  -全文完-。