1. 進料速度對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)變特點各異，為此，需要研究進料速度、振動強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計算混凝土塑形，同時考慮石子孔隙率、砂漿拔開系數(shù)等參數(shù)變化對模型的影響。在水灰比一定的條件下，分析骨料對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)有立式水泥制管機的擠壓頭單向旋轉(zhuǎn)改為雙向運動，可大大減少其對鋼筋骨架的副作用，使得鋼筋設(shè)計位置更加容易定位。制管機的內(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制管質(zhì)量的影響

在不同直徑混凝土管的加工過程中，進料速度、插承口振動成型的激振力、徑向擠壓成型時施加力的大小和擠壓輥上升速度等都會影響鋼筋骨架受力，進而導(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度不完全一致。此外，擠壓時間和擠壓輥上升速度、擠壓力的大小等也會對制管質(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，提升立式徑向擠壓制管機的定位精度，改進其鋼筋骨架防扭定位裝置，使得立式徑向擠壓制管機能夠更加穩(wěn)定的運行。

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，成型時間短，僅2～3min，故混凝土無法密實緊固地成型而出現(xiàn)承口坍塌。

通過分析承口振動成型機理和工藝，建立振動的拓?fù)潢P(guān)系，應(yīng)用牛頓-歐拉法建立軸向振動的動力學(xué)方程基本形式，將主動振動激勵按照隨機波輸入到運動方程中，利用過程分析法，對承口單元進行動力歷程分析，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。承口主要是通過進行左右振動為主，上下振動為輔制管成型。通過仿真承口部分在生產(chǎn)時的運行狀態(tài)，尋找到最合理的振動頻率和方向。

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，取得了很大進步，徑向擠壓制管工藝的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。相對于傳統(tǒng)的芯模振動方式，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，降低勞動強度為企業(yè)節(jié)約費用。

4.2 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，立式徑向擠壓制管機應(yīng)向著高效率、高度自動化方向發(fā)展；在產(chǎn)品質(zhì)量上，立式徑向擠壓制管機應(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應(yīng)朝著多功能化發(fā)展，一臺制管機能夠制成多種規(guī)格的管材，進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。