Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях

• Автор: Кудрявцев, Юрий Исаакович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 262 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Предназначение и разновидности арматурных изделий

1.2. Арматура в дорожных и аэродромных покрытиях.

1.3. Механические свойства арматуры .

1.4. Свариваемость арматурных сталей

1.5. Разновидности арматурных элементов .

1.6. Арматурные сетки

1.7. Промышленное производство

1.8. Сборка арматурных сеток и каркасов .

1.9. Организация процесса сварки

1 Предварительное напряжение арматуры
1 Анкерные устройства и зажимы .
1 Механическое натяжение арматуры
1 Электротермическое натяжение арматуры
1 Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
2.1. Основные фазы сборки арматурных каркасов
2.2. Технический уровень составляющих операций
2.3. Общая структура управления .
2.4. Принцип формирования сварного соединения .
2.5. Приводы рабочих механизмов .
2.6. Пневматический привод
2.7. Гидравлический привод
2.8. Электропривод
2.9. Аппаратура управления
2 Сварочные выпрямители
2 Стендовая организация технологий .
2 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОДСИСТЕМ
3.1. Пневмоприводы
3.2. Динамика пневмоприводов .
3.3. Рабочие фазы процесса
3.4. Экспериментальные динамические характеристики
3.5. Управляющие клапаны .
3.6. Электроприводы
3.7. Обоснование параметров
3.8. Электродвигатели в сборочных технологиях.
3.9. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕННОЙ АРМАТУРЫ
4.1. Общие соображения
4.2. Математическая модель процесса
4.3. Моделирующий алгоритм .
4.4. Результаты моделирования
4.5. Обоснование параметров управления
4.6. Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
5.1. Общее представление о сборочной технологии
. Состав аппаратуры управления .
5.3. Автоматические линии контактной сварки АПИКС
5.4. Алгоритмы функционирования линий АЛИКС
5.5. Организация процессов управления .
5.6. Программное обеспечение системы
5 Выводы по главе 5
ГЛАВА 6. ПЕРСПЕКТИВЫ АРМАТУРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
6.1. Источники сварочного тока .
6.2. Расширение номенклатуры изделий.
6.3. Компенсация паразитных контуров.
6.4. Гидроприводы .
6.5. Электроприводы .
6.6. Методы контроля
6.7. Выводы к главе 6
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Бетон основа подавляющего большинства строительных конструкций, относится к хрупким материалам, рассчитанным в основном на сжатие, а в отношении растягивающих, изгибающих и прочих напряжений его сопротивление намного хуже. И чтобы строительные конструкции хорошо противостояли неизбежным в процессе эксплуатации изгибу, сдвигу, растяжению, кручению, их укрепляют армируют стальными стержнями, воспринимающими эти нагрузки.
Основной материал для арматуры стальные стержни прутки, прошедшие соответствующую обработку для повышения прочности и улучшения сцепления с бетоном.
Диапазон прочностных свойств изделий расширяется при использовании комбинированной арматуры, разного рода каркасов, арматурных сеток. Сетки изготовляются из взаимно перпендикулярных стержней, соединяемых контактной точечной сваркой в местах пересечения. Стержни повышенной прочности, воспринимающие основные усилия, называют рабочей арматурой, они устанавливаются по направлению главных напряжений. В направлениях, по которым растягивающие напряжения невелики или отсутствуют, применяют менее прочную распределительную арматуру. Если изделие подвергается разнообразным деформациям, то рабочая арматура устанавливается по всем опасным направлениям.
Процесс изготовления арматурных изделий один из наиболее трудоемких в стройиндустрии, нередко поглощающий более от общих трудовых затрат на строительную конструкцию, поэтому однотипные изделия принято изготавливать на специализированных предприятиях высокой произво
дительности. Централизация производства существенно более снижает его себестоимость даже с учетом расходов на транспортировку к местам потребления.
Повышение темпов строительства, разнообразие строительных конструкций, рост требований к прочности и долговечности изделий обусловливают необходимость усовершенствования контроля и управления технологиями армирования. Удовлетворить современные требования относительно темпов производства, прочности и однородности арматурных изделий можно только при условии автоматизации технологических процессов, создания автоматизированных систем управления на основе современной электроники программируемых микропроцессорных устройств. Такие устройства способствуют повышению качества изделий и производительности работ, оперативной адаптации к изменению технических требований к изделиям, к условиям производства, так как обладают высоким быстродействием, позволяют оперировать значительными объемами информации.
Для успешного решения задачи автоматизации проводились целенаправленные исследования производственных технологий и сопутствующих процессов с разработкой и использованием адекватных математических моделей, обоснованием структур управления, разработкой удовлетворительного аппаратного и программного обеспечения.
Актуальность


Сечение бетона в железобетонных изделиях во много раз больше, чем арматуры, поэтому допустимые сжимающие напряжения рассчитываются по бетону, а растягивающие по арматуре. Горячекатаные арматурные стали классов А1, АМ и АIII имеют явно выраженную площадку текучести. Стали более высоких классов, а также упрочненные тем или иным методом после проката такой площадки не имеют. Первые условно относят к мягким сталям, вторые к твердым. Пластические свойства арматурной стали оцениваются относительным удлинением в процентах, определяемым по отношению суммарной длины частей после разрыва к исходной расчетной длине образца или 0 мм обозначается, соответственно, или 0о. В отдельных случаях для выявления максимальной деформации образца до образования шейки определяется относительное равномерное удлинение 5Р, на участке вне места разрыва. Вязкость арматурной стали определяют испытанием на ударную вязкость или оценивают косвенными способами, выявляющими способность арматуры сохранять прочностные и пластические свойства после изменения формы в процессе ее заготовки или в условиях работы конструкции. К этим способам относят однократный загиб, многократный перегиб, скручивание и др. Для улучшения механических свойств малоуглеродистых и низколегированных сталей классов А1, АИ и АIII применяют механическое и термическое упрочнение. Основные виды механического упрочнения волочение и вытяжка в холодном состоянии. Волочение это процесс протягивания проволоки через специальное устройство волок, с сечением отверстия, меньшим сечения исходной заготовки в результате пластических деформаций прочность стали повышается в 1, раза. Арматурную сталь, подвергнутую волочению, называют холоднотянутой. Упрочнение вытяжкой заключается в растяжении арматурного стержня усилием, вызывающим напряжения, превышающие предел текучести стали. В результате вытяжки в стали также возникают пластические деформации, предел текучести повышается на и уменьшается пластичность. Чтобы обеспечить требуемые пластические свойства, вытяжку производят либо с контролем величин напряжения и предельного удлинения, либо с контролем только удлинения. Например, для стали марки Ст5 допустимое удлинение равно 5,5 , марки Г2С 3,5 , марки ГС 4,5. По завершении обработки путем холодной пластической деформации происходит дальнейшее постепенное упрочнение стали, снижение пластичности, значительное уменьшение ударной вязкости. Такой самопроизвольный процесс изменения механических свойств называется деформационным старением. В нормальных условиях он протекает довольно медленно, нагрев на 0 0 сокращает время старения до 1,5 2 часов. Термическое упрочнение достигается посредством закалки, изменяющей структуру стали. Для снижения внутренних напряжений, возникающих в результате закалки, металл подвергают отпуску, повышающему пластичность и вязкость. Таблица 1. Класс Предел текучести От о0,2 кгмм Временное сопрот. СтГ2С и СтЗбГС арматурных сталей после термического упрочнения повышается более чем в 2 раза. Поэтому металлургическими заводами организуется массовое производство такой арматуры, с ее упрочнением в процессе проката. Возникновение пластических деформаций в арматурной стали, находящейся в напряженном состоянии, называется ползучестью. Предварительное напряжение арматуры также вызывает необратимые пластические деформации, в результате которых величина напряжений уменьшается релаксация напряжений. Снижение напряжений от релаксации более характерно для холоднотянутой, чем горячекатаной и термически обработанной арматуры и зависит, главным образом, от интенсивности предварительного натяжения, достигая в проволочной арматуре и более. В соответствии с механическими характеристиками и технологическими свойствами арматурных сталей определяется и их предназначение. Обыкновенную арматурную проволоку и горячекатаные стали классов АI, АН и АIII используют в виде сварных сеток и каркасов в качестве арматуры обычных и предварительно напряженных конструкций. Высокопрочная горячекатаная сталь классов АIV, АV, термически упрочненная сталь, а также высокопрочная проволока и изделия из нее используются в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций.