可扩展组合式长线台座法预制构件生产线的研发介绍

2021-03-29

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为满足生产工艺要求，考虑原有生产车间特点，研发了可扩展组合式长线台座法预制构件生产线，并重点阐述了振捣和侧翻一体化设备、移动式装备摆渡设备、自行移动式边模、钢筋运输安装一体化设备等可移动式装备的构造要求，以期为预制构件生产线及装备的研发与应用提供参考和借鉴。

0 前言

预制构件的工厂化生产作为工业化建造的关键环节，对提高工程建造效率、提升建造品质、降低能耗起到了至关重要的作用。随着建筑工业化的蓬勃发展，预制构件的生产线及生产装备也正在逐步向自动化、智能化、数字化方向靠拢，预制构件生产设备不断改进，一些传统的生产方式正逐步被智能化生产线所替代，如可扩展式模台数字化生产线、移动式模台数字化生产线、长线模台数字化生产线，智能化生产线使预制构件的生产更加可靠、高效。预制构件生产线的改造应满足生产工艺要求，充分利用现有车间及设施，结合车间特点，明确功能分区、合理布局，并符合相关环保和安全等方面要求。此外，需保证构件运输线路畅通，并减少构件吊运作业。

本文在原有生产车间内，通过引进、消化、吸收国外生产线技术，研发可扩展组合式长线台座法预制构件生产线，以期通过固定模台、移动设备的生产方式，实现设备的灵活组合和双向可扩展，从而实现预制构件的高效生产。

1 生产线布局设计

运用自动化布料技术，对固定模台布料系统进行改造，采用提升运料系统和螺旋布料系统替代传统的提升料斗，从而提高预制构件生产的布料效率。生产线布设3.7 m×9 m固定模台30个，纵向两条生产线分3组布设，每组5个模台，每条生产线布设15个模台，两条生产线之间可通过横向摆渡轨道运输关键装备完成连接。每条生产线模台底部和两侧布设有两条纵向轨道，待模台混凝土浇筑完毕后，振动装备于模台底部可沿纵向移动至指定模台完成构件的振动密实；模台左右两侧轨道可用于生产装备的移动；两条纵向生产线外侧轨道用于桥式混凝土运料罐车的移动。图1为生产线设备的平面布局示意图。

2 生产线装备研发

本文采用工业优化设计理论和模数化、标准化设计方法，主要设计研发了以下生产线设备：振捣侧翻一体化设备、低能耗原位养护设备、清洗脱模划线一体化设备、移动式装备摆渡设备和自行移动式边模及钢筋运输安装一体化设备等。

2.1 振捣侧翻一体化设备

可纵横向自行移动的模台振捣侧翻设备主要包括：框架、翻转架、液压装置、振动装置等部分，如图2所示。针对压实过程，需要垂直提升翻转架，以便让振动器将力直接作用于托盘上。该设备平台允许载荷4 500 kg，单台振动电机频率50 Hz，最/大行走速度10 m/min，单台电机功率0.75 kW，最/大运行总重量10 000 kg。

2.2 低能耗原位养护设备

低能耗原位养护设备包括固定热模台和抹平覆盖设备。固定热模台包括混凝土底框和用于预制构件边模安装固定的模台。混凝土底框的内侧四周贴有保温板，并设有两个空腹洞口，空腹洞口底部布设定位FRP筋，其顶部设有彩钢板，在其上方铺设网片，通过浇筑泡沫混凝土，彩钢板、网片和泡沫混凝土形成隔热层，隔热层将每个空腹洞口分别分割为两个上空腔（3 625 mm×3 100 mm×130 mm）和两个下空腔（3 625 mm×3 100 mm×40 mm），模台通过预埋件焊接安装在钢板底框上。面板和空腹洞口之间形成带空腔保温层，如图3所示。

抹平覆盖设备基于可扩展组合式预制构件生产线，将预制构件表面抹平功能和养护油布覆盖功能集成于一台可移动的智能装置中，如图4所示。

2.3 清洗、脱模剂、划线一体化集成设备

预制构件生产过程中的模板准备工作，包括模板的清洁、脱模剂喷涂以及边模安装操作。本文研发的基于可扩展预制构件生产线的纵横向自行移动式清洗、脱模剂喷涂、划线一体机装置，可将模板清洁、脱模剂喷涂及划线定位等功能集于一台智能化装置，该装置包括框架、刮板、滚刷、盘刷等部件。装置通过可降落的刮板和刷子进行模板面清洁作业，通过旋转式喷油嘴喷涂脱模剂，并可实现预制构件几何数据以及安装件等补充性信息的绘图，如图5所示。

2.4 自行移动式边模及钢筋运输安装一体化设备

自行移动式边模及钢筋运输安装一体化设备主要由基本框架、行走机构、更换用托盘、装卸用吊车及吊车轨道、回转式吊车等组成，可沿行驶轨道移动，在生产线上方运行，通过回转式吊车将边模、钢筋、作业器械以及消耗材料等各种材料部件放置在更换用托盘上，当需要某个部件时，装卸用吊车将其吊起并沿吊车轨道移动到相应生产线模台位置，以进行后续安装，其结构如图6所示。

2.5 移动式摆渡设备

移动式摆渡设备能将设备从一个轨道摆渡到另一轨道，该摆渡设备包括金属框架、定位锁定装置，可实现清扫划线喷涂脱模剂一体化设备、振动侧翻一体化设备、抹平覆盖一体化设备、布料机设备、边模及钢筋运输安装一体化设备等的移动，如图7所示。

针对传统固定模台生产线能耗高、平模流水生产线产品适应性差等问题，研发了可扩展组合式长线台座法预制构件生产线及其配套多功能移动式集成化装备。目前，多功能可移动式集成化装备已完成产品设计和安装，正在进行生产线上调试，如图8所示。经过相关机构评测分析，预计该生产线投产后，预制构件全流程效率比传统平模流水提高60%，养护节能50%，生产成本节约40%左右，具有广阔的应用前景。