U型钢板桩整形设备

U型钢板桩整形设备

王岩

上海城投航道建设有限公司  上海   200441

摘要：随着冷弯钢板用量的不断加大，钢板桩租赁业也在兴起，由于钢桩使用的环境及材料成本的影响，在使用过程中钢板桩型状会在不断的插拨过程中变形扭曲，我公司针对这个问题进行长时间的思考和研究，设计出了U型钢板桩整形机。

关键词：U型钢板桩整形机；设备构件；生产规格；生产工艺

0、前言

钢板桩于20世纪在欧洲开始生产，并迅速在世界各地特别是发达工作国家得到广泛应用。主要用于建筑行业，包括港口、码头，河道护岸，挡土墙，地下结构等。

目前全球钢板桩的年消耗量约250～300万吨，其中日本60万吨/年，欧美140万吨/年。我国钢板桩的使用尚处于起步阶段，近年消耗量约1万吨/年。由于我国的地域、地质结构具有使用U型钢板桩的特殊性和广泛性。具专家从事分析，未来的中国将成为一个钢板桩大的使用者，国家加大在工程建设中的投资，特别是在南水北调，铁路公路地铁水坝等项目建设，我国将具备30-40万吨/年钢板桩的年消耗能力。

   钢板桩主要应于以下几个方面：土地的改良、污染的控制中，主要作水槽围场、顶端的斜坡保护；挡水的作用，主要体现在防洪、防止塌方和保护堤岸等方面；公路、铁路等运输线路的建筑物，其中日本新干线建设中就应用钢板桩，最重要的作用是防震、防止沙土液化；水力工程的码头墙、护墩桩、船坞船厂的建造。

  传统钢板桩分为热加工钢板桩和冷弯成型钢板桩，一般来说，热加工钢板桩尺寸规范性能稳定，质量好，已广泛应用到许多工程项目中，但由于设备和工艺的限制单片宽度最大900mm，单片截面模量最大不到400，而且截面换型非常困难，耗资很大。冷弯成型钢板桩在加工方面具有很大的灵活性，可以给客户量身定做，并且节约板材，而且可以成型高强度的钢板，可以轻易生产出单片截面模量大于5000的钢板桩；但是冷弯成型钢板桩在使用过程中钢板桩形状会在不断的插拨过程中变形扭曲，我公司针对这个问题进行长时间的思考和研究，设计出了U型钢板桩整形机。

一、设备构成

此设备由入料台架、整底整钩机架、整腰机架、出料台架、及传动机构五部分构成。

1. 出入料台架，由托辊及托辊架及传动链轮组成，可电动也可手动，根据现场需要增加减速动力。

图1：台架详图

2. 整底整钩机构，由四辊机架组成，由机架的上下辊将变形的底边压住并压平，两侧辊可包容U桩的钩部，通过整底整腰机架的交替作用，使钩部进入侧辊进行钩部的整形，对于不同规格的U桩只需要调整上下辊的定位套及侧立辊的位置，即可实现规格的变换。这大大减少了模具的成本及缩短了U桩使用整形的调形时间，增加了U桩的频率，节约了钢板桩使用厂家施工成本。

该机构通过上下滑块（件1、4、29、35）支承及固定工作轴（件20），来实现整形辊的转动，工作轴（件20）通过联接法兰（件31）与万向联轴器来实现与传动部分的联接，将电机减速机的动力带入，蜗轮蜗杆升降机通过弹簧压块（件5）及导柱螺栓（件6）与上滑块（件4、35）联接一起，弹簧压块（件5）与蝶簧的组合来消除丝杠（件11）与提升蜗轮（件9，内有螺母）的间隙，并实现不同板厚钢板桩的变换，并提供整形桩底部的下压力。两个上滑块（件4、35）用来支承上轴（件20），下面两个滑块用来支承下轴（件20，上下轴一样）。下轴（件20）通过传动轴与动力相联接，上轴（件20）被动，通过蜗杆升降机的压下，使上辊与钢板桩桩底压下，通过下辊转动，产生滚动摩擦，上下辊传动将钢板桩桩底压平，并将钢板桩向前送出。整钩通过整钩立辊(件36）来完成，整钩立辊与水平机架(件3）通过配合尺寸340滑入水平机架中（件3），使该机构形成四辊机架，四辊机架由上下两辊及两侧辊构成。用过后的桩钩，一般是钩子开口变形、桩钩扭曲不平，桩腰开口变大，侧辊上带有桩钩槽形，调整侧辊位置，将桩钩带入侧辊槽形中，并通上下辊转动产生的张力，来达到拉伸桩钩，达到桩钩整形的目的。两整钩立辊的调整是通过立辊架上的丝杠丝母及与立辊框相联，转动丝杠头部，通过立辊架与立辊盒的导轨，来实现整钩立辊的位置调整。整底整钩的动作：现场测量桩形尺寸，根椐测量通过定位套调整到所需尺寸（尺寸用相应尺寸的定位套及共用的上辊，线下进行安装），由入料台架由人送入，人工转动提升蜗杆(件15）通过丝杠（件11）的下降来压下上滑块（件4、35），带动上工作轴（件20）下降，压住钢板桩底部内圆角，然后转动两整钩立辊的丝杠，调整至两桩钩咬入，传动带动上下辊转动，拖动钢板桩向前运动，送入下一机构。

图2：整底整钩机架详图

3. 整腰机构：由整腰底座（零件2）和立辊架（零件3）通过旋转辊（件7）及纵梁机构上内侧支承辊（部件8）的辗压来实现U桩腰部的整形，旋转辊通过立辊旋转调整机构和旋转辊架组合（部件5、6）动作，可实现50~90度桩连续调整，纵梁机构上的内支承侧辊（部件8）对于相同角度不同宽度时可手动旋转纵梁机构丝杠进行相应调整实现，对于不同角度的U桩，内支辊架需要更换，其余部分不需要更换只要进行相应的按扭操作即可，对于不同宽度的钢板桩需要左右调整机构(部件1）上的电机来进行调整，不同高度的钢板桩由立辊上下调整机构（部件4）的电机来完成，降低了工人的工作强度，提高了生产效率，降低了生产成本，适应了市场的需求。整腰动作的完成过程：根据现场测量所要整形的钢板桩尺寸，空负荷时将对应角度的内支承辊装在纵梁机构上（部件8）并调整至测量尺寸，并通过左右调整机构(部件1），立辊上下调整机构（部件4）及立辊旋转调整机构（部件5）调整至测量尺寸，目测由整底整钩机架送入的钢板桩，根据整形状况对上述机构进行在线调整。

图3：整腰机架图

4. 传动部分：传动部分由变频电机、主减速机、分速箱及传动轴组成，可实现2~18m/s的无级变速调整，可适用不同规格，不同板厚，不同变形程度的U桩整形要求。

二、生产范围

可满足（表1）规格U桩整形机。

表1：钢板桩明细表 

三、生产过程及生产工艺

将设备根据理论的产品断面调整至尺寸要求，把已变形的U桩置于送料台架上，由于已使用的U桩断面的不确定性及动力因素，故未在设备前设置导位装置，由工人根据板形进行人工喂入，进入设备后可根据U桩的实际状况进行整腰机架的实时电动调整，整底整钩机架不做调整，为固定尺寸位置。

生产布置如下系列图：

图4：入料示意图

图5：整底整钩示意图

图6：整腰示意图

四、设备各部分主要技术参数

1.出入料台架：托料辊辊径φ140mm，有效辊长度700mm。

2.整底整钩机构：整底辊轴径φ170mm，有效辊长度900mm，下辊径φ300mm，上辊径φ1020mm，整钩立辊轴径φ70mm，辊径φ260mm。

3.整腰机构：外侧辊轴径φ80mm，辊径φ350mm，内侧辊轴径φ60mm，辊径φ200mm。各部分调整机电及减速机型号及规格

                           表2：设备技术参数

4.传动部分：由1台90KW的变频电机、1台主减速机、四台分速箱及4根传动轴通过5对鼓形齿联轴器，由变频器及PLC关联在一起，可实现2~18M/S的无级变速速度调整，进行生产。

六、结语

通过U桩整形机对使用过钢桩进行整形再利用，可增加钢板桩的多次重复使用，减少钢材的使用，对环境保护有着不可估计的价值，对生产成本的节约也有很大用处。