1. 進(jìn)料速度對(duì)混凝土管成型的影響

在混凝土管生產(chǎn)過程中，承口靠振動(dòng)成型，管主體部分主要靠徑向擠壓成型，在不同的成型階段，應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)各異，為此，需要研究進(jìn)料速度、振動(dòng)強(qiáng)度與主軸制管速度的匹配特性。

由于不同水灰比及骨料顆粒直徑對(duì)混凝土物理性能影響較大，影響混凝土管成型的全過程，可利用有限元軟件LS-DYNA計(jì)算混凝土塑形，同時(shí)考慮石子孔隙率、砂漿拔開系數(shù)等參數(shù)變化對(duì)模型的影響。在水灰比一定的條件下，分析骨料對(duì)混凝土拌合用水量的影響，確定影響混凝土用量。此外，通過將現(xiàn)有立式水泥制管機(jī)的擠壓頭單向旋轉(zhuǎn)改為雙向運(yùn)動(dòng)，可大大減少其對(duì)鋼筋骨架的副作用，使得鋼筋設(shè)計(jì)位置更加容易定位。制管機(jī)的內(nèi)壁使用鋁鎂合金與鋼板復(fù)合的模壁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制內(nèi)壁，也能夠大大提高管壁的光滑度。

2. 鋼筋骨架的回彈作用對(duì)制管質(zhì)量的影響

在不同直徑混凝土管的加工過程中，進(jìn)料速度、插承口振動(dòng)成型的激振力、徑向擠壓成型時(shí)施加力的大小和擠壓輥上升速度等都會(huì)影響鋼筋骨架受力，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋骨架的回彈力影響混凝土管的加工質(zhì)量。

立式徑向擠壓成型過程中，由于采用立式制管以及管子管徑小、高度大（高達(dá)3.5m以上），在重力作用下將不可避免地導(dǎo)致混凝土管產(chǎn)生沉降變形。隨著時(shí)間的變化，沉降變形逐漸累積而使得管身沿軸向方向的混凝土密實(shí)度不完全一致。此外，擠壓時(shí)間和擠壓輥上升速度、擠壓力的大小等也會(huì)對(duì)制管質(zhì)量產(chǎn)生影響。在考慮摩擦因素基礎(chǔ)上，建立擠壓成型物理模型，分析不同主軸轉(zhuǎn)速、上升速度在不同喂料速度下鋼筋骨架的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。通過優(yōu)化鋼筋混凝土管的內(nèi)部鋼筋骨架，加粗鋼筋骨架的縱向和環(huán)向鋼筋。同時(shí)，提升立式徑向擠壓制管機(jī)的定位精度，改進(jìn)其鋼筋骨架防扭定位裝置，使得立式徑向擠壓制管機(jī)能夠更加穩(wěn)定的運(yùn)行。

3. 承口坍塌

成型管承口部分不牢固，在存放過程中容易發(fā)生承口坍塌，主要是由于在制管過程中，成型管是瞬間擠壓成型的，成型時(shí)間短，僅2～3min，故混凝土無法密實(shí)緊固地成型而出現(xiàn)承口坍塌。

通過分析承口振動(dòng)成型機(jī)理和工藝，建立振動(dòng)的拓?fù)潢P(guān)系，應(yīng)用牛頓-歐拉法建立軸向振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程基本形式，將主動(dòng)振動(dòng)激勵(lì)按照隨機(jī)波輸入到運(yùn)動(dòng)方程中，利用過程分析法，對(duì)承口單元進(jìn)行動(dòng)力歷程分析，得到承口單元的軸向位移響應(yīng)和加速度響應(yīng)。使用LS-DYNA軟件建立承口單元成型的有限元模型，并考慮混凝土參數(shù)、工作振幅、振頻等對(duì)承口單元成型的影響。圖1為承口成型過程示意圖。承口主要是通過進(jìn)行左右振動(dòng)為主，上下振動(dòng)為輔制管成型。通過仿真承口部分在生產(chǎn)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，尋找到最合理的振動(dòng)頻率和方向。

圖1 承口成型過程示意圖

4. 前景展望

4.1 立式徑向擠壓制管設(shè)備經(jīng)過近些年的不斷發(fā)展，取得了很大進(jìn)步，徑向擠壓制管工藝的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。相對(duì)于傳統(tǒng)的芯模振動(dòng)方式，立式徑向擠壓制管更能夠滿足大批量的水泥管生產(chǎn)需求，降低勞動(dòng)強(qiáng)度為企業(yè)節(jié)約費(fèi)用。

4.2 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，立式徑向擠壓制管機(jī)應(yīng)向著高效率、高度自動(dòng)化方向發(fā)展；在產(chǎn)品質(zhì)量上，立式徑向擠壓制管機(jī)應(yīng)逐漸克服現(xiàn)有缺陷，大大提高產(chǎn)品的成品率；在功能上，立式徑向擠壓制管機(jī)應(yīng)朝著多功能化發(fā)展，一臺(tái)制管機(jī)能夠制成多種規(guī)格的管材，進(jìn)而大幅度降低制管成本，綠色環(huán)保上，制管材料應(yīng)逐漸走向綠色化、節(jié)能化。