雙塊式軌枕振動(dòng)式脫模方式的應(yīng)用

李玉澤

（中鐵建華南建設(shè)（廣州）建材有限公司，廣東 廣州 511466）

0 引言

高速鐵路在我國(guó)的發(fā)展步伐是非?？焖俚?，為了保證列車(chē)的運(yùn)行速度與運(yùn)行質(zhì)量，無(wú)砟軌道在高速鐵路上的應(yīng)用已成必然的發(fā)展趨勢(shì)，作為無(wú)砟軌道軌枕主流之一的雙塊式軌枕也擁有較大的使用前景。雙塊式軌枕是無(wú)砟軌道軌枕的一種，由兩個(gè)鋼筋混凝土軌枕塊中間用桁架式鋼筋聯(lián)結(jié)而成，軌枕塊內(nèi)部設(shè)置箍筋，生產(chǎn)過(guò)程中不需使用預(yù)應(yīng)力筋張拉，生產(chǎn)形式采用模具倒置方式澆筑混凝土，在蒸汽或自然養(yǎng)護(hù)達(dá)到脫模條件后將模具翻轉(zhuǎn)，通過(guò)脫模裝置將軌枕取出。在雙塊式軌枕不合格品判定條件中，擋肩裂紋是各個(gè)軌枕廠經(jīng)常遇見(jiàn)的、發(fā)生概率最高的否決項(xiàng)。造成軌枕?yè)跫缌鸭y的原因很多，在滿(mǎn)足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)（如脫模強(qiáng)度控制、養(yǎng)護(hù)條件控制、脫模劑噴涂情況控制、定位銷(xiāo)選用合理等）的前提下，本文簡(jiǎn)單介紹了一種振動(dòng)式輔助脫模方式的安裝及使用過(guò)程中注意事項(xiàng)，為降低擋肩裂紋率、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供參考和借鑒。

1 振動(dòng)式輔助脫模的應(yīng)用

目前雙塊式軌枕生產(chǎn)線(xiàn)脫模方式基本采用沖擊式脫模，此脫模方式原理主要通過(guò)將帶有軌枕的模具反復(fù)起升降落，利用模具下落至脫模臺(tái)后停止下落，而軌枕仍具有下落的慣性而脫出。此脫模方式要求模具下落過(guò)程應(yīng)保證水平從而軌枕下落可保證水平，否則軌枕兩端擋肩部位在模具內(nèi)會(huì)受到額外的作用力，對(duì)擋肩凹槽部位產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致?lián)跫缌鸭y[1]。除此之外，還應(yīng)保證每模的軌枕最好同時(shí)脫落，如不同時(shí)脫落應(yīng)及時(shí)停止模具的反復(fù)起升，待已脫出軌枕運(yùn)出脫模臺(tái)位后繼續(xù)進(jìn)行脫模動(dòng)作，否則反復(fù)起升降落的模具將會(huì)對(duì)已脫出的軌枕造成一定損傷，發(fā)生磕邊掉角現(xiàn)象，對(duì)脫模臺(tái)位的工作節(jié)拍存在一定影響。

因此，在脫模過(guò)程需解決的問(wèn)題即為脫模同步、脫模高效，雙塊式軌枕的生產(chǎn)多采用短模生產(chǎn)線(xiàn)模式，可通過(guò)加固脫模臺(tái)位基礎(chǔ)、及時(shí)更換或維修氣囊、改用氣錘錘擊底部、利用凸輪起升等等措施保證軌枕脫模的同步性、高效性，而對(duì)于長(zhǎng)模生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，其控制難度更為大大增加。為解決上述問(wèn)題，軌枕廠使用一種振動(dòng)式脫模輔助裝置，模具固定不動(dòng)，通過(guò)底部加裝的脫模振動(dòng)臺(tái)對(duì)模具施加一定激振力，通過(guò)模具傳遞給軌枕，從而使軌枕可同步、快速脫出。

1.1 主要應(yīng)用設(shè)備

依據(jù)上述簡(jiǎn)要介紹脫模原理，需配備核心設(shè)備脫模振動(dòng)臺(tái)，并搭配安裝控制柜、限位臺(tái)，示意圖如圖1所示。所有振動(dòng)臺(tái)采用串聯(lián)方式連接，可通過(guò)控制柜按鈕操作做到同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉；限位臺(tái)可保證模具在振動(dòng)過(guò)程不會(huì)發(fā)生過(guò)大位移。

1.2 安裝要點(diǎn)

1）振動(dòng)臺(tái)數(shù)量選擇：根據(jù)模具型式選擇合理的振動(dòng)臺(tái)數(shù)量，如2×4 聯(lián)選擇安裝4 臺(tái)、2×5 聯(lián)選擇安裝5 臺(tái)、1×4 聯(lián)選擇安裝2 臺(tái)，振動(dòng)臺(tái)位置設(shè)置在模具內(nèi)每聯(lián)軌枕的桁架中間部位，不要設(shè)置在混凝土軌枕塊部位，否則兩端不易同時(shí)下落，更容易產(chǎn)生裂紋。本文主要介紹2×4 或2×5 長(zhǎng)模生產(chǎn)模式的安裝改造注意事項(xiàng)。

2）振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)電機(jī)參數(shù)：最大激振力20 kN，振動(dòng)頻率50 Hz（可變頻調(diào)節(jié)）。

3）振動(dòng)臺(tái)形式：底部設(shè)置減震彈簧用以承載振動(dòng)臺(tái)上部結(jié)構(gòu)，臺(tái)面寬度300 mm，臺(tái)面兩端設(shè)置凸起用以承載模具兩側(cè)主梁槽鋼，兩凸起之間距離大于模具內(nèi)兩排軌枕最外側(cè)寬度，保證軌枕脫落后可正常行進(jìn)，如圖2 所示。

圖2 振動(dòng)臺(tái)樣式

4）限位平臺(tái)：限位平臺(tái)主要起到兩種作用，防止振動(dòng)過(guò)程模具產(chǎn)生較大位移；作為基礎(chǔ)承載平臺(tái)保證翻模機(jī)機(jī)械臂的正常抓取，形式設(shè)定為兩端凸起，中間留有軌枕行進(jìn)空間。

5）平臺(tái)基礎(chǔ)加固：一般軌枕廠生產(chǎn)時(shí)間較久時(shí)，脫模臺(tái)位可能會(huì)發(fā)生不均勻沉降，可在各平臺(tái)底座加墊大尺寸厚鋼板，增大各平臺(tái)與脫模臺(tái)位基礎(chǔ)的受力面積。

6）標(biāo)高控制：為保證整個(gè)脫模流程的順利進(jìn)行，軌枕脫落過(guò)程保持水平，安裝過(guò)程應(yīng)做好標(biāo)高控制。首先確認(rèn)限位平臺(tái)標(biāo)高，高度設(shè)定同翻模機(jī)機(jī)械臂抓取模具翻轉(zhuǎn)180°后模具底部標(biāo)高。其次確認(rèn)成品輥道標(biāo)高，滾筒上表面標(biāo)高應(yīng)低于限位平臺(tái)兩端凸起頂面標(biāo)高。最后確定振動(dòng)臺(tái)標(biāo)高，振動(dòng)臺(tái)上平面標(biāo)高應(yīng)低于成品輥道頂面標(biāo)高，保證軌枕脫模后可順利行進(jìn)；振動(dòng)臺(tái)上平面兩端凸起標(biāo)高應(yīng)高于限位平臺(tái)兩端凸起標(biāo)高，保證模具翻轉(zhuǎn)后兩側(cè)主梁受力槽鋼可落于振動(dòng)臺(tái)凸起之上。當(dāng)重模落于振動(dòng)臺(tái)上之后，對(duì)振動(dòng)臺(tái)彈簧壓縮的高度應(yīng)大于振動(dòng)臺(tái)凸起與限位臺(tái)凸起的高差。振動(dòng)臺(tái)之間相對(duì)標(biāo)高、限位平臺(tái)之間相對(duì)標(biāo)高應(yīng)盡量保證一致，偏差不大于1 cm。

1.3 使用操作流程

軌枕養(yǎng)護(hù)結(jié)束后將待脫模軌枕運(yùn)抵至脫模臺(tái)位，旋轉(zhuǎn)全部桁架鋼筋卡扣，通過(guò)翻模機(jī)機(jī)械臂將模具翻轉(zhuǎn)180°使模具翻轉(zhuǎn)至限位平臺(tái)與振動(dòng)臺(tái)，利用氣動(dòng)扳手將定位螺栓全部取下，開(kāi)啟振動(dòng)4～6 s（如振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)應(yīng)調(diào)整振動(dòng)頻率），檢查軌枕有無(wú)全部脫落、桁架鋼筋卡扣有無(wú)阻礙軌枕脫落，檢查無(wú)誤將模具翻轉(zhuǎn)回原位置后將已脫出軌枕輸送至下一臺(tái)位。工作流程見(jiàn)圖3。

圖3 脫模流程

1.4 注意事項(xiàng)

造成軌枕?yè)跫缌鸭y的原因往往是多方面的，并不是說(shuō)解決某一項(xiàng)問(wèn)題即可徹底根除裂紋問(wèn)題，往往更應(yīng)注重軌枕生產(chǎn)整個(gè)流程中的各個(gè)細(xì)節(jié)，比如套管固定、脫模劑噴涂、軌枕養(yǎng)護(hù)、擋漿夾安裝、半成品桁架鋼筋質(zhì)量等等，只有各個(gè)流程符合規(guī)范要求，再改善生產(chǎn)設(shè)備，才能使軌枕質(zhì)量得到很大程度的改善。為使此脫模方式達(dá)到理想的脫模效果，以下問(wèn)題應(yīng)在生產(chǎn)過(guò)程中得以重視：

1）套管固定裝置：建議采用螺栓固定，與定位銷(xiāo)固定方法相比，首先螺栓固定方法在脫模過(guò)程可杜絕因定位銷(xiāo)性能不一造成的軌枕兩端脫模阻力不同；其次采用螺栓固定方法套管下沉現(xiàn)象發(fā)生概率極低。固定螺栓選用長(zhǎng)度應(yīng)適中，過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)都將影響使用效果；底部螺母應(yīng)在機(jī)床上精加工處理，保證螺桿和螺母的垂直，否則影響預(yù)埋套管的歪斜；頂部螺紋避免過(guò)于尖銳而損傷套管。螺栓固定方法的缺點(diǎn)是增加了安裝拆卸時(shí)間，但由于脫模工效的提高，脫模崗位整體節(jié)拍依舊可控制在3～4 min。

2）脫模劑噴涂：良好的噴涂效果既可降低脫模過(guò)程軌枕混凝土與模具殼體的摩擦阻力，也可保證軌枕的外觀無(wú)油污、無(wú)黏皮。清模完畢后應(yīng)使用氣槍吹掃殼體內(nèi)存留殘?jiān)c粘灰，脫模劑噴涂應(yīng)做到均勻、全覆蓋，噴涂完畢后人工用抹布擦拭整個(gè)殼體，目的保證無(wú)積液、無(wú)漏噴、無(wú)液滴流淌痕跡。

3）養(yǎng)護(hù)：采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)養(yǎng)護(hù)過(guò)程應(yīng)注意軌枕的保濕，可搭配使用霧化養(yǎng)護(hù)設(shè)備。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后混凝土脫模強(qiáng)度不得低于40 MPa、軌枕表面與環(huán)境溫差應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求不大于15 ℃，如有條件脫模強(qiáng)度可高于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求40 MPa[2]。

4）擋漿夾安裝：不可因操作繁瑣而省去擋漿夾的安裝與拆除工作，擋漿夾可防止混凝土在振動(dòng)過(guò)程中過(guò)多的從桁架鋼筋卡槽處流出。如未安裝或漏拔出，溢出的混凝土漿體經(jīng)養(yǎng)護(hù)硬化后將造成脫模阻力的增加。為方便操作可選用橡膠擋漿夾，尺寸與卡槽寬度應(yīng)匹配，安裝拆除非常省時(shí)省力且不損壞卡槽周邊混凝土。

5）桁架鋼筋制作質(zhì)量：根據(jù)雙塊式軌枕產(chǎn)品圖紙要求，上弦桿鋼筋N3 平行公差為允許公差軸需位于直徑為2 mm 的圓柱體內(nèi)，該圓柱體平行于下弦桿鋼筋；波紋鋼筋N1伸出下弦桿鋼筋N2長(zhǎng)度不得大于2 mm。上弦桿鋼筋的平行度影響著桁架鋼筋在模具內(nèi)的安裝松緊程度，如變形過(guò)大則無(wú)法順利落入模具兩端卡槽底部，強(qiáng)行按入會(huì)不易取出導(dǎo)致脫模過(guò)程阻力增加；波形鋼筋伸出的長(zhǎng)短將影響軌枕在成品輥道上行進(jìn)的順暢度，如果伸出過(guò)長(zhǎng)軌枕在行進(jìn)過(guò)程中容易跑偏，撞到振動(dòng)臺(tái)或限位臺(tái)凸起，影響生產(chǎn)節(jié)奏。

6）脫模設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)：每日班前班后應(yīng)對(duì)振動(dòng)臺(tái)、限位臺(tái)進(jìn)行點(diǎn)檢，檢查臺(tái)面有無(wú)變形、振動(dòng)電機(jī)固定螺栓是否松動(dòng)、振動(dòng)臺(tái)底部地腳螺栓是否松動(dòng)，條件允許可額外配備1～2 套振動(dòng)臺(tái)，在發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)更換保證不影響生產(chǎn)節(jié)奏。當(dāng)軌枕脫模不順暢時(shí)切勿長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)，應(yīng)及時(shí)查找原因：預(yù)埋螺栓是否均已取出、桁架鋼筋卡扣是否旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)臺(tái)基礎(chǔ)是否下沉、振動(dòng)臺(tái)凸起是否開(kāi)焊、振動(dòng)電機(jī)螺栓是否松動(dòng)等等。應(yīng)著重對(duì)脫模不順暢的軌枕進(jìn)行噴涂酒精檢測(cè)，脫模不順暢擋肩裂紋發(fā)生的概率往往更大。此外應(yīng)定期對(duì)振動(dòng)臺(tái)、限位臺(tái)標(biāo)高進(jìn)行觀測(cè)，此項(xiàng)工作尤為重要，若各臺(tái)位無(wú)法保證水平則軌枕下落無(wú)法保證水平，應(yīng)保證其相對(duì)高差不大于1 cm。

2 結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)致軌枕產(chǎn)生擋肩裂紋這一癥結(jié)的原因很多，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可確定因?yàn)榛炷翉?qiáng)度要與軌枕脫模，混凝土強(qiáng)度控制方面很容易做到，重點(diǎn)就是在軌枕脫模這一復(fù)雜的過(guò)程。采用振動(dòng)式輔助脫模裝置，通過(guò)振動(dòng)器產(chǎn)生的激振力傳遞給模具，使軌枕與模具分離，大大降低了脫模過(guò)程模具對(duì)軌枕的磕損、避免了傳統(tǒng)重力式脫模模具下落不水平而導(dǎo)致的擋肩裂紋[3]，且脫模作業(yè)效率高、噪聲量小、改裝方便，有助于提高軌枕外觀質(zhì)量、提高工作效率、改善車(chē)間的文明生產(chǎn)[4]。