Файл: Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал.pdf

Заключительные — извлечение диафрагм и пустотообразователей.

Наиболее целесообразно для формовочного станка приме­ нить агрегатную технологическую схему, которая должна позволить выполнить технические требования в части непре­ рывности процесса дозирования, укладки и уплотнения бетон­ ной смеси, отказаться от создания специальных конвейеров для возврата диафрагм и пустотообразователей и осуществить ком­ плексную механизацию работ.

Принципиальная схема автоматического станка для формо­ вания шпал в двухручьевой форме представлена на рис52. ■Станок состоит из станины 1 рамной конструкции, на которой смонтированы два бункера 2 для бетонной смеси. Бункера по длине равны бетонируемой конструкции; у выходных отверстий бункеров смонтированы объемные питатели 3 в виде бездон­ ных ящиков. Питатели снабжены гидравлическими приводами 4 для выдвижения их по горизонтальным направляющим нав­ стречу друг другу. В выдвинутом положении питатели 3 распо­ лагаются над ячейками формы 5, которая установлена на кон­ вейере 6 с виброплощадкой 7 и приводом подъема 8. Торцы формы закрываются щелевыми диафрагмами (на схеме не по­ казаны), которые входят в форму при ее подъеме или имеют

ю11

Рею. 52. Принципиальная схема автоматического формовочного станка

135

самостоятельный привод. Пригрузы 11 для каждой ячейки фор­ мы подвешены к раме и могут опускаться при помощи приво­ дов 10 в момент, когда питатели 3 убраны под бункера. Пита­ тели 3 снабжены заслонками 9, которыми перекрывают выход­ ные отверстия бункеров. Система привода дозаторов, пригруза, подъемного рольганга, коромысла и диафрагм принята гид­ равлическая.

Взаимодействие рабочих органов станка следующее: форма с арматурой принимается конвейером 6 и поднимается в верх­ нее положение (показана пунктиром). Устанавливаются диаф­ рагмы по торцам и выдвигаются питатели 3 навстречу друг другу. Включается виброплощадка, и происходит заполнение формы бетонной смесью с одновременным ее уплотнением. Пи­ татели возвращаются в исходное положение, и на формуемые изделия опускаются пригрузы 11; смесь доуплотняется на ви­ броплощадке при их воздействии. Выключается виброплощад­

формы пригрузы следуют за ней, чтобы предупредить разрых­ ление бетона при извлечении из формы диафрагм.

Предлагаемая схема формовочного станка позволяет при­ менить интенсивную объемную вибрацию и гравитационный пригруз для высококачественного уплотнения бетонной смеси.

Несколько сложнее осуществить вибротепловую обработку бетона при формовании шпал, так как это потребует дополни­ тельной конструктивной проработки отдельных узлов формы и пригруза для электроразогрева бетона и по созданию систе­ мы автоматического управления процессом его тепловой обра­ ботки и повторного вибрирования.

Таким образом, рассмотренная схема формовочного станка основана на таких конструктивных принципах, которые откры­ вают возможности для осуществления комплексной автомати­ зации процесса формования шпал и одновременно позволяют реализовать ряд положений по совершенствованию этого про­ цесса. В совокупности эти принципы должны позволить выпол­ нить все технические требования к технологии формования шпал, сформулированные ранее. В то же время новизна ряда предлагаемых 'решений .выдвигает ,на первый план задачу , экс­ периментальной проверки узлов станка и технологических па­ раметров процесса.

Следует указать, что к моменту создания отечественной принципиальной схемы формовочного автоматического станка1 (1963 г.) не были еще известны разработки специалистов США

136

в основу новой машины заложена также агрегатная техноло­ гическая схема. Более того, в этой машине на одной техноло­ гической позиции сосредоточены все операции не только по формованию шпал, но и по их армированию семипроволочными прядями.

Поперечный разрез установки, созданной в США, представ­ лен на рис. 53, из которого видно, что силовая форма — поддон 2 с несущими бортами из труб 3 — поднимается в верхнее поло­ жение на виброплощадке 1 и в него вводится вкладыш 4, слу­ жащий непосредственно опалубкой для изделия. Бетонная смесь подается в ящичный питатель 6 из бункера 7. Над пита­ телем установлен пригруз 5. После завершения процесса уп­ лотнения смеси виброплощадка 1 опускается вместе с поддо­ ном 2, на котором находится свежеотформованная шпала, а вкладыш 4 остается на месте. Легко видеть, что в данном случае применен метод виброштампования шпал с немедлен­ ной их распалубкой. Отформованная шпала на поддоне выда­ ется из машины для дальнейшего твердения.

Интересно отметить, что отечественные разработки по авто­ матизации формования шпал и разработки США, выполненные примерно в одно и то же время, по существу параллельно, во многих положениях совпадают.

управления выполнен К- А. Поповым и Ю. М. Бляхманом. Ста­

ции ВНИИСтройдормаша, создающие вертикально ударные ко­ лебания формы частотой 3000 в 1 мин при амплитуде 0,6—0,7 мм. Диафрагмы приняты гребенчатой конструкции металлические с уплотнениями в местах прорезей из листовой резины. Пригруз выполнен подрессорным в соответствии с рекомендациями раздела 3. 1. Станок оборудован системой гидропривода с мак­ симальным рабочим давлением 65 ат.

Станок имеет дистанционное (кнопочное) управление, а так­ же автоматическое в заранее заданной последовательности-Сис­ тема управления выполнена на стандартных контактных эле­ ментах по линейной путевой схеме. Предусмотрены соответст­ вующие блокировки по условиям техники безопасности и для предупреждения механических поломок отдельных узлов при­ вода.

Система автоматического управления формовочного станка аналогична системе управления арматурного станка, но отли-

137

Рис. 53. Автомат для формования шпал (США)

138

питаниям на рабочем режиме при автоматическом управле­ нии. В процессе опытов было изготовлено более 50 шпал и ус­ тановлено, что системы привода и автоматического управления работают удовлетворительно и позволяют осуществить все без исключения операции технологического цикла формования шпал.

Таким образом, созданный станок позволил комплексно ме­ ханизировать и автоматизировать процессы дозирования, ук­ ладки и уплотнения бетонной смеси при формовании железобе­ тонных шпал. Его испытаниями подтверждена правильность принятого направления по совершенствованию процесса фор­ мования шпал на базе новых технологических и конструктив­ ных решений-

Продолжительность цикла формования одной шпалы, как видно из циклограммы, не превышала в опытах 120 сек. В этот цикл входят операции по автоматической установке и снятию диафрагм, опусканию и подъему пригруза. Однако, как пока­ зали опыты, для формования железобетонных шпал из смеси жесткостью 120 сек общая продолжительность уплотнения дол­

того, в цикл формования входят операции по транспортирова­ нию формы, установке и снятию диафрагм и пригруза, на вы­ полнение которых требуется дополнительное время.

Нельзя не учитывать и возможные колебания в жесткости поступающей бетонной смеси, произвольное увеличение кото­ рой потребует увеличить продолжительность уплотнения. При­ нимая все вышесказанное во внимание, целесообразно устано­ вить продолжительность цикла формования с некоторым запа­ сом, т. е. в пределах 190—200 сек. Но формовочный станок ра­ ботает в потоке с арматурным станком, поэтому продолжи­ тельность его цикла должна быть кратна продолжительности цикла арматурного станка, т. е. равна 240 сек.

Отметим, что организация такой на первый взгляд простой операции, как установка в форму закладных шайб, встретила

Рис. 55. Образование отверстия в шпале пуансоном

140

Рис. 56. Схема объемного дозирования бетонной смеси со срезкой излишков в уровень бортами формы

значительные трудности, преодолеть которые на данной ста­ дии исследований не удалось. В дальнейшем выход был най­ ден путем изменения конструкции шпалы и отказа от примене­ ния закладных шайб. В шпале, разработанной Гипропромтрансстроем (инж. Н. М. Исаев), при изготовлении прошива­ ют конусообразное отверстие, в которое при сборке звена вставляют пластмассовую втулку, позволяющую закрепить в шпале лапчатый болт. Для прошивки отверстия в момент фор­ мования шпалы был использован пуансон (рис. 55), который вставляют в форму до засыпки бетонной смеси и извлекают после окончания формования шпалы-

Опыты показали, что при формовании шпалы из смеси жесткостью 60—100 сек пуансон может быть сразу извлечен из свежеуплотненного бетона без опасности оплыва стенок отвер­ стия. Сужение отверстия при этом происходит на величину 0,5—1,2 мм. Крепление такого типа для железобетонной шпа­ лы разработано в ЦНИИ МПС и в настоящее время проходит широкую проверку в опытных участках пути. Легко видеть, что операция по прошивке отверстия в шпале поддается полной механизации без существенного усложнения конструкции фор­ мовочного станка.

В дальнейших опытах основное внимание было сосредото­ чено на исследованиях точности дозирования бетонной смеси. Исследованы различные варианты весового и объемного дози­ рования смеси. В результате установлено, что наиболее раци­ ональным является объемный метод дозирования (рис. 56), при

141

котором объем питателя заведомо превышает объем формуе­ мого изделия. Форма до кромок бортов заполняется смесью и уплотняется. Обратным ходом питателя срезаются излишки смеси, которые используются при формовании следующего из­ делия.

Преимущество такого способа дозирования заключается в том, что самим дозатором становится форма, в которой сразу же начинается уплотнение бетонной смеси. Точность дозирова­ ния будет зависеть при этом от точности изготовления формы.

ся в данном случае только за счет разной осадки пригруза. Для установления величины осадки пригруза были проведе­

ны опыты, результаты которых показаны в табл. 28. В форму, установленную на виброплощадку, засыпали смесь жесткостью 80—100 сек и после предварительного уплотнения в течение 120 сек срезали излишек в уровень с ее верхними краями. За­

Как видно из табл. 28, величина осадки возрастает незна­ чительно с ростом величины пригруза. Несколько завышенные величины осадки при увеличении коэффициента раздвижки объясняются тем, что, из такой смеси под влиянием пригруза выжимается большее количество цементного молока. При жесткости смеси 80—100 сек можно принять среднюю величи­ ну осадки около 3% от высоты формуемой шпалы.

Все шпалы, отформованные на экспериментальном станке при дозировании смеси рассмотренным методом, получены практически одинаковыми по высоте.

Следует особо остановиться на методе фиксации пригруза. Существует мнение, что пригруз в конечной точке должен до-

142

ходить до упора. Однако это может привести к различной сте­ пени уплотнения бетона в изделиях. Чтобы уплотнение бетона было равномерным, пригруз должен опускаться свободно, а высоту формы следует увеличить на величину осадки смеси под пригрузом.

С целью получения необходимых исходных данных для рас­ чета привода и конструирования питателя была построена его модель и проведен ряд опытов по срезке излишков бетонной смеси после наполнения формы. Модель (см. рис. 56) запроек­ тирована Гипростроммашем (инж. В. В- Шалашов). На раме 1 установлен гидродомкрат 2, сообщающий ящичному питателю 3 поступательно-возвратные движения в горизонтальной плос­ кости. Питатель 3 снабжен сменной режущей кромкой 4 из ме­ талла или резины.

Замеры усилий среза произведены при различной продол­ жительности уплотнения и различной высоте столба уплотнен­ ной бетонной смеси над уровнем плоскости среза. Максималь­ ное усилие среза при трогании с места оказалось равным око­

щебенка раздавливалась. Это усилие не превышает по величи­ не усилия в начале среза. Замена резиновой полосы на режу­ щей кромке питателя металлической пластинкой не оказала какого-либо заметного влияния на величину усилия в конце среза.

В заключение рассмотрим, в каких пределах могут изме­ няться основные качественные характеристики шпал при авто­ матизации процессов их армирования и формования по пред­ лагаемым технологическим схемам. Воспользуемся с этой целью методикой, изложенной в разделе 3.1, принимая в качес­ тве исходных данных выявленные значения параметров экспе­ риментальных автоматических арматурного и формовочного станков.

В результате исследований системы автоматического конт­ роля величины натяжения арматуры установлено, что точность срабатывания при контроле по удлинению пакетов может быть принята + 1%. При рекомендуемой схеме фиксирования натя­ нутого арматурного пакета в форме его временное перенапря­ жение приведет к увеличению посадочного зазора Д3 и не от­ разится на контролируемом усилии натяжения пакета.

Максимальные суммарные отклонения арматуры от проект­ ного положения согласно проведенным замерам могут соста­ вить ± 5 мм, которые при неизменной толщине шпалы теорети­ чески приведут к колебаниям момента трещиностойкости в пре­ делах ±10%. Уменьшить эти пределы возможно путем более точного изготовления узлов арматурного станка, формы и зах­ ватов.

143