建筑用鋼筋籠加工之滾焊機工藝改進

郭劍

摘要：HLSGH-1500型滾焊機，適用于生產(chǎn)加工∮1500以內(nèi)的鋼筋籠?！?500”為鋼筋籠直徑，“HLSGH”為滾焊機規(guī)格，焊接采用CO2氣體保護焊。

Abstract： HLSGH-1500 roll welding machine is suitable for the production and processing of steel cages within ∮1500. "1500" is the diameter of the reinforcement cage， "HLSGH" is the specification of the roll welder， and CO2 gas shielded welding is used for welding.

關(guān)鍵詞：鋼筋籠生產(chǎn)加工;CO2氣體保護焊;機械化程度高;運輸;節(jié)能低碳

Key words： steel cage production and processing;CO2 gas shielded welding;high degree of mechanization;transportation;energy saving and low carbon

中圖分類號：TU391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0173-02

1? 滾焊機簡介

①滾焊機主要是由移動滾筒（行走系統(tǒng)）、固定滾筒、上料系統(tǒng)和CO2氣體保護焊系統(tǒng)組成。

②滾筒部分：減速機（5）減速比為31.50，滾筒直徑為1.5m時鏈輪（6）減速比為17：174、滾筒直徑為2.0m時鏈輪（6）減速比為17：224、滾筒直徑為2.5m時鏈輪（6）減速比為17：274，固定與移動滾筒相同。

③小車部分：減速機（8）減速比為48.57。鏈輪（10）減速比為18：27，鏈條（9）節(jié)距為25.4mm、鏈輪齒數(shù)為18。

2? 主要工作原理

HLSGH-1500型滾焊機是通過上料系統(tǒng)將鋼筋籠主筋穿過固定滾筒，再將主筋端頭固定在移動滾筒的固定套上，然后通過調(diào)節(jié)固定滾筒和移動滾筒旋轉(zhuǎn)伺服電機參數(shù)實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，再調(diào)節(jié)移動小車伺服電機實現(xiàn)移動滾筒勻速行走，從而實現(xiàn)移動滾筒、固定滾筒、行走系統(tǒng)三同步。CO2氣體保護焊系統(tǒng)通過人工焊接操作將鋼筋籠箍筋與主筋焊接成型。

3? 滾焊機結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于廠方的設(shè)計缺陷，鋼筋籠滾焊機的操作安全性和生產(chǎn)效率較低，鋼筋籠的制作進度跟不上灌注樁施工進度。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對鋼筋籠滾焊機的部分結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化和改進。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化滿足了灌注樁施工的進度，提高了設(shè)備操作的安全性，也降低了鋼筋籠制作成本，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.1 使用中存在的問題

①上料系統(tǒng)的鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，端頭固定軸承強度不夠，軸承下繞跑偏導(dǎo)致滾焊機在運行中上料鏈條經(jīng)常脫落，如圖2。②鋼筋籠鋼筋固定套安裝方向不合理，而且穿套鋼筋籠主筋時，對位比較困難，生產(chǎn)效率不高。緊固螺栓很不方便，只能人工操作且操作空間狹小，嚴重影響了生產(chǎn)效率，如圖3。

③由于鋼筋籠鋼筋固定套和連接套的固定螺栓松緊頻繁（主筋定位及成品鋼筋籠移出）以及強度不夠，導(dǎo)致螺栓容易斷裂或滑絲，無法固定鋼筋籠主筋。（設(shè)計為4.8強度，∮14mm螺栓）。

④鋼筋籠滾輪托架數(shù)量不夠（設(shè)計為2個），滾輪托架間距較大（間距10米左右）。生產(chǎn)的鋼筋籠在制作完成后需臨時放在滾輪托架上存放，鋼筋籠容易出現(xiàn)中間下繞變形現(xiàn)象。

3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及改進措施

①對鏈輪的軸承進行更換并加長，同時將原來的軸承支座更換成剛度較大的鑄鐵支座，如圖4。

改進效果：鏈輪軸承不會跑偏，上料系統(tǒng)的鏈條不會脫落，滿足連續(xù)生產(chǎn)，保證生產(chǎn)進度。

②對固定套尾部進行擴孔后調(diào)換方向，可以用氣動扳手代替人工緊固螺栓固定鋼筋籠主筋，如圖5、圖6。

改進效果：將固定套尾部擴孔后，不僅提高了鋼筋籠主筋的穿套速度，而且提高了設(shè)備運行的安全性。從原來的人工用扳手緊固固定螺栓到現(xiàn)在用氣動扳手緊固螺栓，不僅提高了鋼筋籠生產(chǎn)效率，也提高了設(shè)備操作的安全性。

③將4.8強度∮14mm螺栓改成8.8強度的∮18mm螺栓;

改進效果：連接套松緊頻繁，改用8.8強度∮18mm螺栓后，不僅增加了連接套連接力，而且不會因螺栓強度不夠而斷裂或容易磨損導(dǎo)致鋼筋籠主筋跑位，提高了鋼筋籠加工的質(zhì)量，保證了生產(chǎn)進度。

④增加了一套鋼筋籠滾輪托架，調(diào)整滾輪托架間距為4米左右。

改進效果：改進后，生產(chǎn)加工好的鋼筋籠在滾輪托架上存放時沒有出現(xiàn)整體彎曲下?lián)希岣吡虽摻罨\的加工質(zhì)量。

4? 經(jīng)濟效益分析

通過前述分析，優(yōu)化改進后的數(shù)控鋼筋籠滾焊機提高了操作安全性和設(shè)備整體穩(wěn)定性、提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率（原先每套∮1.2m長度12m的鋼筋籠生產(chǎn)需要5名工人2小時，改進后需要3名工人1.2小時，節(jié)約了2名工人及0.8小時），滿足整個工程進度需求且創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

①青島地鐵R3線六工區(qū)鉆孔灌注樁總共1759根，工人工資為300元/天，一天按10小時計算，這樣改進前5名工人一天（10小時）可以生產(chǎn)5套鋼筋籠，改進后3名工人一天（10小時）可以生產(chǎn)8.3套鋼筋籠。改進前成本：300元/天×5人×1759/5=527700元;改進后成本：300元/天×3人×1759/8.3=190734元，節(jié)約人工成本：527700-190734=336966元。

②由于工期緊，最高峰時的生產(chǎn)任務(wù)一天需要將近20套鋼筋籠，通過討論分析決定投入兩套數(shù)控鋼筋籠滾焊機即可滿足生產(chǎn)需要，（一套數(shù)控鋼筋籠滾焊機采購價格為217000元）改進后可以少投入一套鋼筋籠滾焊機，節(jié)約成本217000元。

③電費單價為1.1元，每小時用電量為40kWh，節(jié)約電費成本為：1.1*1759*0.8*40=61916.8元。

④設(shè)備改造費用為：材料、零部件購置費約20000元，人工費約1000元（2人*500元*1天），總計設(shè)備改造成本：22000元。

⑤總共節(jié)約成本為：336966+217000+61916.8-21000=603882.8元。

⑥與傳統(tǒng)的人工制作鋼筋籠工藝相比，采用工藝改進后鋼筋籠滾焊機制作鋼筋籠有如下優(yōu)點：1）在相同的資源配置下，生產(chǎn)效率提高3-4倍;2）鋼筋籠成型美觀，焊接質(zhì)量好，無焊渣，驗收通過率高;3）生產(chǎn)自動化程度高，可以根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，安全易操作;4）占地少，容易實現(xiàn)工廠化生產(chǎn);5）加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，主筋、纏繞筋的間距均勻，鋼筋籠直徑一致，產(chǎn)品質(zhì)量完全達到質(zhì)量要求;6）箍筋拉緊不需要搭接，較之手工作業(yè)，節(jié)省了材料，降低了施工成本;7）主筋在其圓周上均勻分布，如果多個鋼筋籠搭接時很方便，節(jié)省了安裝時間。

5? 節(jié)能減排效益分析

①具體分析計算節(jié)能減排：改進前人工成本為300元/天×5人×1759/5=527700元;改進后人工成本為300元/天×3人×1759/8.3=190734元，節(jié)約人工成本：527700-190734=336966元，相當于節(jié)約電能336966元/1.1元=306333kWh;生產(chǎn)1759個鋼筋籠節(jié)約的時間為（每個鋼筋籠節(jié)約0.8小時）：1759*0.8=1407.2小時，每小時用電量為40kWh，節(jié)約電能為1407.2*40=56288kWh。

總計節(jié)約電能：306333kWh+56288kWh=362621kWh;

總計節(jié)約標準煤：362621kWh/10000*1.229=44.57噸;

總計節(jié)能減排量為：44.57噸標準煤*2.4930=111.11噸。

備注：1）電能折算成標準煤的折算系數(shù)為0.0001229;2）節(jié)約1千克標準煤=減排2.493千克“二氧化碳”=減排0.68千克“碳”。

②單位節(jié)能量投資額：（公式：總投資額÷設(shè)備壽命=年平均投資額，年平均投資額÷年節(jié)能量=單位節(jié)能量投資額;單位：元/噸標準煤）：設(shè)備使用壽命按5年計算：21000元/5年/44.57噸=94.23元/噸標準煤。

6? 鋼筋籠運輸

成品的鋼筋籠存放在臺座上，通過10t的電動葫蘆門式起重機吊裝裝車。使用一臺13.5m長的平板車將鋼筋籠運送至施工現(xiàn)場，一次可以運輸3節(jié)鋼筋籠（12m）?，F(xiàn)場運距最遠為10公里左右，平板車時速按30km/h計算，運送鋼筋籠至現(xiàn)場需要的時間為：10km÷30km/h*60分鐘=15分鐘，來回路上總計約30分鐘;裝車約20分鐘（3節(jié)）;鋼筋籠安裝下放約90分鐘（3節(jié)），總計約：140分鐘。一天按10小時工作計算，一輛平板車一天可以最多運送的鋼筋籠數(shù)量為：10小時*60分鐘÷140分鐘*3節(jié)=12.8節(jié)。因此，要滿足現(xiàn)場最高峰的生產(chǎn)任務(wù)每天運輸20節(jié)鋼筋籠的話，需要使用最少兩臺13.5m長的平板車。

7? 結(jié)束語

地鐵工程施工具有周期長、流動性、露天作業(yè)多且大多數(shù)是在市區(qū)施工的特點。所以對文明施工要求高，工期要求緊。多數(shù)采用旋挖鉆和沖擊鉆相結(jié)合的施工方案同時施工，作業(yè)面最多可達二十多個孔位同時施工，幾乎同時成孔;地質(zhì)較好的地區(qū)多數(shù)采用旋挖鉆施工，成孔時間短，短期內(nèi)對鋼筋籠需求量很大。鋼筋籠滾焊機制作工藝日趨市場化，必須通過不斷改進才能效益最大化，在今后的實踐中，需要不斷創(chuàng)新與探索，選擇適合自身的生產(chǎn)工藝。在設(shè)備改造的同時需要考慮節(jié)能減排及環(huán)保，本次工藝改造達到了很好的節(jié)能減排效果。青島地鐵R3線不僅降低了鋼筋籠加工成本，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，還創(chuàng)造了良好的社會效益，響應(yīng)了國家節(jié)能減排、綠色低碳的基本政策。

參考文獻：

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