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，適用于生產加工∮1500以內的鋼筋籠。“1500”為鋼筋籠直徑，“HLSGH”為滾焊機規格，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.

關鍵詞：鋼筋籠生產加工;CO2氣體保護焊;機械化程度高;運輸;節能低碳

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）、固定滾筒、上料系統和CO2氣體保護焊系統組成。

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）節距為25.4mm、鏈輪齒數為18。

2? 主要工作原理

HLSGH-1500型滾焊機是通過上料系統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，然后通過調節固定滾筒和移動滾筒旋轉伺服電機參數實現同步旋轉，再調節移動小車伺服電機實現移動滾筒勻速行走，從而實現移動滾筒、固定滾筒、行走系統三同步。CO2氣體保護焊系統通過人工焊接操作將鋼筋籠箍筋與主筋焊接成型。

3? 滾焊機結構優化

由于廠方的設計缺陷，鋼筋籠滾焊機的操作安全性和生產效率較低，鋼筋籠的制作進度跟不上灌注樁施工進度。根據現場實際情況，對鋼筋籠滾焊機的部分結構進行了優化和改進。通過結構優化滿足了灌注樁施工的進度，提高了設備操作的安全性，也降低了鋼筋籠制作成本，取得了良好的經濟效益和社會效益。

3.1 使用中存在的問題

①上料系統的鏈輪結構設計不合理，端頭固定軸承強度不夠，軸承下繞跑偏導致滾焊機在運行中上料鏈條經常脫落，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，導致螺栓容易斷裂或滑絲，無法固定鋼筋籠主筋。（設計為4.8強度，∮14mm螺栓）。

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

3.2 結構優化及改進措施

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，上料系統的鏈條不會脫落，滿足連續生產，保證生產進度。

②對固定套尾部進行擴孔后調換方向，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，而且提高了設備運行的安全性。從原來的人工用扳手緊固固定螺栓到現在用氣動扳手緊固螺栓，不僅提高了鋼筋籠生產效率，也提高了設備操作的安全性。

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致鋼筋籠主筋跑位，提高了鋼筋籠加工的質量，保證了生產進度。

④增加了一套鋼筋籠滾輪托架，調整滾輪托架間距為4米左右。

改進效果：改進后，生產加工好的鋼筋籠在滾輪托架上存放時沒有出現整體彎曲下撓，提高了鋼筋籠的加工質量。

4? 經濟效益分析

通過前述分析，優化改進后的數控鋼筋籠滾焊機提高了操作安全性和設備整體穩定性、提高了產品質量，降低了生產成本，提高了生產效率（原先每套∮1.2m長度12m的鋼筋籠生產需要5名工人2小時，改進后需要3名工人1.2小時，節約了2名工人及0.8小時），滿足整個工程進度需求且創造了良好的經濟效益和社會效益。

①青島地鐵R3線六工區鉆孔灌注樁總共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5套鋼筋籠，改進后3名工人一天（10小時）可以生產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，節約人工成本：527700-190734=336966元。

②由于工期緊，最高峰時的生產任務一天需要將近20套鋼筋籠，通過討論分析決定投入兩套數控鋼筋籠滾焊機即可滿足生產需要，（一套數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，節約成本217000元。

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

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

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

⑥與傳統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點：1）在相同的資源配置下，生產效率提高3-4倍;2）鋼筋籠成型美觀，焊接質量好，無焊渣，驗收通過率高;3）生產自動化程度高，可以根據工藝要求調節工藝參數，安全易操作;4）占地少，容易實現工廠化生產;5）加工質量穩定可靠，主筋、纏繞筋的間距均勻，鋼筋籠直徑一致，產品質量完全達到質量要求;6）箍筋拉緊不需要搭接，較之手工作業，節省了材料，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，節省了安裝時間。

5? 節能減排效益分析

①具體分析計算節能減排：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，節約人工成本：527700-190734=336966元，相當于節約電能336966元/1.1元=306333kWh;生產1759個鋼筋籠節約的時間為（每個鋼筋籠節約0.8小時）：1759*0.8=1407.2小時，每小時用電量為40kWh，節約電能為1407.2*40=56288kWh。

總計節約電能：306333kWh+56288kWh=362621kWh;

總計節約標準煤：362621kWh/10000*1.229=44.57噸;

總計節能減排量為：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為0.0001229;2）節約1千克標準煤=減排2.493千克“二氧化碳”=減排0.68千克“碳”。

②單位節能量投資額：（公式：總投資額÷設備壽命=年平均投資額，年平均投資額÷年節能量=單位節能量投資額;單位：元/噸標準煤）：設備使用壽命按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場，一次可以運輸3節鋼筋籠（12m）。現場運距最遠為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）;鋼筋籠安裝下放約90分鐘（3節），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量為：10小時*60分鐘÷140分鐘*3節=12.8節。因此，要滿足現場最高峰的生產任務每天運輸20節鋼筋籠的話，需要使用最少兩臺13.5m長的平板車。

7? 結束語

地鐵工程施工具有周期長、流動性、露天作業多且大多數是在市區施工的特點。所以對文明施工要求高，工期要求緊。多數采用旋挖鉆和沖擊鉆相結合的施工方案同時施工，作業面最多可達二十多個孔位同時施工，幾乎同時成孔;地質較好的地區多數采用旋挖鉆施工，成孔時間短，短期內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，需要不斷創新與探索，選擇適合自身的生產工藝。在設備改造的同時需要考慮節能減排及環保，本次工藝改造達到了很好的節能減排效果。青島地鐵R3線不僅降低了鋼筋籠加工成本，創造了良好的經濟效益，還創造了良好的社會效益，響應了國家節能減排、綠色低碳的基本政策。

參考文獻：

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