管樁模具校正裝置及校正系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

馬進元，王偉，安雄飛，劉軍

（建華建材（中國）有限公司 江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引言

目前，混凝土管樁作為一種新興的水泥制品，廣泛的應(yīng)用于各種基礎(chǔ)建設(shè)工程領(lǐng)域。管樁生產(chǎn)模具是由上下兩個半圓筒狀模具組成、上下兩半模具通過螺栓鎖緊、采用離心法生產(chǎn)制得。為了提高模具的結(jié)構(gòu)強度，在模具外表面沿其軸線方向均勻分布有環(huán)狀加強筋板，各加強筋板分別設(shè)置于模具的外周截面上，模具外表面沿其軸線方向還分布有便于離心的多個跑輪。在模具的下模具上通過銷軸鉸接固定有多只模具螺栓，當(dāng)將上模具與下模具合上時，需要將下模具上的模具螺栓翻轉(zhuǎn)至上模具模邊的凹槽內(nèi)，之后將模具螺栓鎖緊，使上、下模具緊固在一起形成圓筒狀模具。在管樁的生產(chǎn)過程中，模具各道工序轉(zhuǎn)運的過程中，由于起重機械和其它轉(zhuǎn)運機械的精度等原因，會造成模具的上、下模具的合口部位與水平面呈一定的傾斜角度。在模具的傾斜姿態(tài)下，合口低于水平線的部位，扶上去的模具螺栓在重力的作用下易落下，增加了工人重復(fù)扶螺栓的勞動強度，在起吊轉(zhuǎn)運過程中給吊運設(shè)備造成一定的難度，同時在生產(chǎn)線各工序?qū)崿F(xiàn)自動化發(fā)展時，由于位置的不確定性導(dǎo)致無法準(zhǔn)確定位和檢測。因此，如何設(shè)計一種可以解決上述技術(shù)問題的模具校正裝置及校正系統(tǒng)，是此團隊潛心研究的課題。

1 試驗設(shè)計

本課題的目的在于提供一種模具校正裝置及校正系統(tǒng)，其可以實時檢測模具的合口是否與水平面傾斜，并能在傾斜時快速將模具校正回與水平面平行，其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，使用方便。

圖1 生產(chǎn)線模具

計算轉(zhuǎn)動慣量：J=m(R2+r2）/2

質(zhì)量m（kg)

外圓筒半徑R（m)

內(nèi)圓筒半徑r（m)

對y回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量Jy（kg·m2）

電機輸出轉(zhuǎn)矩 T=J*ε

角加速度ε=1

電機功率計算公式：

隨著直流輸出型能源和直流負載的日趨增加,共直流母線分布式發(fā)電方案將會得到進一步推廣。本文針對目前還較少被報道的光伏直流模塊的防孤島控制進行了研究,旨在進一步完善共直流母線分布式發(fā)電系統(tǒng)的理論體系,并提升其實際應(yīng)用價值。文中分析了孤島效應(yīng),并詳細介紹了所提出的基于注入電流擾動法的防孤島控制策略。進一步地,搭建了一臺基于“Boost+FB-LLC”隔離型功率變換方案的光伏直流模塊,并在孤島實驗平臺上驗證了本文所提出的防孤島控制策略的有效性。

P=TDωD/1000

ωD=πnD/3

P—所需電動機功率，kw

TD—電動機轉(zhuǎn)矩，N·m

nD—電動機轉(zhuǎn)速，r/min

ωD—電動機角速度，rad/s

表1 電機減速比選型表

選型速比：n=V/v/n1/n2

根據(jù)計算結(jié)果，選擇電機（如圖2）：

對此裝置的驅(qū)動系統(tǒng)和檢測機構(gòu)選擇完成后，對整體機構(gòu)進行優(yōu)化完善設(shè)計。整體機構(gòu)包括安裝于小車上用于檢測模具合口傾斜角度并將模具狀態(tài)反饋給驅(qū)動機構(gòu)的檢測機構(gòu)，小車的平臺上表面沿前后方向安裝有至少2個用于放置模具的輥筒，其中1個輥筒連接有可使其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)檢測機構(gòu)反饋的檢測結(jié)果執(zhí)行工作，當(dāng)檢測機構(gòu)檢測到模具合口傾斜時，驅(qū)動機構(gòu)帶動模具轉(zhuǎn)動至合口與水平面平行為止。

圖2 電機減速機選型手冊

2 基本原理

小車的平臺上表面前、后位置通過軸承座安裝有至少2個輥筒。驅(qū)動機構(gòu)包括安裝于小車上的電機，電機的輸出軸上安裝鏈輪，與驅(qū)動機構(gòu)連接的輥筒一端連接驅(qū)動輔助鏈輪，主鏈輪與輔助鏈輪通過鏈條連接在一起，采用三相異步交流電機驅(qū)動（如圖3）；

圖3 設(shè)計和使用實例

檢測機構(gòu)采用傳感器及滑動控制機構(gòu)，傳感器安裝于滑動控制機構(gòu)上，傳感器通過滑動控制機構(gòu)沿模具前后方向往復(fù)掃描，并將掃描信號傳送給電機，電機根據(jù)掃描信號執(zhí)行工作，滑動控制機構(gòu)采用直線模組，傳感器安裝于直線模組的滑臺上，輔助設(shè)計采用了清理傳感器灰塵的吹氣裝置，吹氣裝置與電磁閥連接，吹氣裝置通過電磁閥控制，安裝于位于小車一側(cè)，直線模組安裝于底座上，底座上連接有支撐板，吹氣裝置安裝于支撐板上（如圖4）。

圖 4 檢測系統(tǒng)設(shè)計視圖

此裝置及控制系統(tǒng)包括，安裝于多輛小車上的多個的模具校正裝置，模具放置于多個模具校正裝置上進行工作（如圖5）。

圖5 實際使用實例

采用上述方案后，當(dāng)模具轉(zhuǎn)運至此工序時，此裝置及自動控制系統(tǒng)在升降小車上設(shè)置檢測機構(gòu)，可以實時檢測放置在小車上的模具的合口與水平面的傾斜角度，并將檢測的小車狀態(tài)反饋給驅(qū)動機構(gòu)，由驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)檢測結(jié)果進行正反轉(zhuǎn)運動或者停止，當(dāng)檢測到傾斜角度不等于零時，即由驅(qū)動機構(gòu)帶動模具轉(zhuǎn)動，使模具合口與水平面的夾角為零，從而有效防止了模具在其合口與水平面呈傾斜狀態(tài)下模具螺栓易落下的問題，省去了工人重復(fù)扶模具螺栓，降低勞動強度，同時自動起吊轉(zhuǎn)運時定位準(zhǔn)確，方便檢測抓取，提高了工作效率，此機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，使用方便。

3 結(jié)語

混凝土管樁傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝比較成熟，屬于勞動密集型，高強度生產(chǎn)模式，隨著社會的發(fā)展，勞動結(jié)構(gòu)的變化，此種生產(chǎn)模式的生產(chǎn)成本在逐漸增加，另外此種結(jié)構(gòu)的勞動力也越來越缺乏，所以，作為混凝土管樁生產(chǎn)企業(yè)要生存，生產(chǎn)工藝的改進、生產(chǎn)模式的升級刻不容緩，生產(chǎn)工藝的改進和升級自動化的設(shè)備是必不可少，自動化設(shè)備的應(yīng)用相對目前的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)模式，對傳統(tǒng)的生產(chǎn)線本身設(shè)備的改進和增加輔助機構(gòu)調(diào)整和提升生產(chǎn)線整體精度勢在必行，模具轉(zhuǎn)運作為生產(chǎn)過程最為重要的環(huán)節(jié)，對模具校正裝置和整體控制系統(tǒng)的研究開發(fā)也是大勢所趨。

模具校正裝置及系統(tǒng)的研究，對于混凝土預(yù)應(yīng)力管樁生產(chǎn)過程整體的生產(chǎn)工藝、員工的勞動強度，生產(chǎn)效率有較大影響；對實現(xiàn)生產(chǎn)工藝自動化、單工序自動化設(shè)備的安裝提供條件，為整體工藝自動化的改進和提升奠定基礎(chǔ)。