悬辊机的工作原理及设计制造

正常混凝土C20水灰比0.56左右，而用悬辊式水泥制管机制作的排水管混凝土水灰比0.35左右，减少用水量35%，经过工作轴碾压，孔隙率减少，密度增大，抗渗效果增强，抗压强度增加，抗冻能力大大提高。我公司研究设计制造的水泥制管机，运行状况良好，制作的Φ1500mm、Φ1000mm、Φ800mm混凝土排水管均达到质量强度要求，广泛应用到水利水保工程中的泄洪洞、渠道防渗工程，以及市政工程的排污管道、交通工程的过水桥等工程项目之中，施工方便快捷，为工程建设节省了资金，加快了工程施工进度，保证了工程质量。
1 设计依据和标准

1.1 悬辊机工作原理

根据悬辊机带动水泥管模具旋转产生偏心力作用，将混凝土甩在水泥制管模具内壁上，当混凝土料填到超出跑圈时，工作轴对混凝土进行均匀碾压，水泥浆压出表面，达到混凝土排水管密实度，管内壁光滑，形成了一个完整的管体。

1.2 设计标准

首先应遵照国标《GB/11836-2009》钢筋混凝土排水管设计规范要求和各种钢材及电器设备的各项技术指标进行设计。按照国标设计悬辊机性能，生产钢筋混凝土排水管径Φ800㎜、Φ1000㎜、Φ1500㎜三种规格，壁厚分别为Н80㎜、H100㎜、Н125㎜。管长2000㎜。制作平口、企口、承插口三种结构形式。

1.3 管径的确定

按照国标《GB/11836-2009》钢筋混凝土排水管规范要求规定参数如下表：

管径mm	管长mm	壁厚mm	配筋mm/单、双	混凝土标号	裂缝荷载KN/m	破坏荷载KN/m	备注
Φ800	2000	80	Φ4/单	C20	33	50
Φ1000	2000	100	Φ5/单	C20	40	60
Φ1500	2000	125	Φ6/双	C20	60	90

1.4 工作轴的转速确定

工作轴的转速见下表：

管径mm	电机额定转速	调整后转速	工作轴转速	钢模转速	主动轮径mm	从动轮径mm	工作轴径mm	备注
Φ800	1450	800	500	160	200	300	300
Φ1000	1450	900	600	180	200	300	300
Φ1500	1450	1450	1000	200	200	300	300

1.5 配套功率确定

管径	配套功率kw	钢模重量kg	混凝土重量kg	两项合计kg	备注
Φ800	13	700	1100	1800
Φ1000	17	900	1625	2525
Φ1500	27	1200	2750	2750

1.6 设计工况确定

根据上述分析结果，悬辊机的设计工作能力，可加工制作Φ800㎜～Φ1500㎜钢筋混凝土排水管，管长2000㎜，设计工况确定为加工制作Φ1500㎜的钢筋混凝土排水管，进行设计悬辊机主机和配套功率。确保悬辊机运行安全工作。材料是按最大工作能力和最不利状态确定材料规格尺寸及技术参数指标进行选用，安全系数达到1.5。

1.7 材料选择

选用Φ200㎜和Φ28㎜圆钢；壁厚5㎜、Φ200㎜和Φ300㎜无缝钢管；厚度Н3、10、20、30、40㎜钢板；120×50×5㎜槽钢；50㎜×5㎜带钢。轴承型号238园粒两盘、7236E一盘。轴承盒自行设计尺寸铸造加工。

1.8 电器设备确定

配电设备选用50kva变压器一台及其它变电设备，低压开关柜一套，YCT－－三相异步电磁调速电动机27kw一台及其它配套设施等。

2 悬辊机结构设计制作

悬辊机整体结构分为：基础、支架、主轴、工作轴、门等5个部分组成，分述如下：

2.1 基础

悬辊机基础是连接固定支架、门的主要环节，其它构件安到支架和门上，形成一个整体结构，使悬辊机能够运转，达到制作混凝土排水管的目的。基础结构是在所安装的位置，从地面向下挖深1.5m，长、宽按设计尺寸各外加1.0m，基础底层采用M7.5浆砌石砌筑0.5m厚，找平作为垫层。在垫层上按设计几何尺寸放出各底脚螺丝的位置，底脚螺丝的位置上分别配置钢筋骨架。横向采用Φ6.5㎜，0.5m×0.5m箍筋，间距0.2m，纵向上下各配置Φ16㎜钢筋三根。将底脚螺丝固定在钢筋骨架上，C20混凝土浇筑固定。底脚钢筋选Φ30㎜元钢，螺纹处加工到Φ28㎜，螺纹长100mm，总长800mm，下端弯钩长100mm，垫一园垫，用Φ28㎜螺母固定。

2.2 支架

支架是安装主轴、电动机传动设施的一个梯形架子，同时起支撑工作轴的作用，实现电动机转动于主轴带动工作轴运转。支架采用120㎜×50㎜×5㎜槽钢焊接制作，每个节点处都做补强处理。四个底脚采用厚30㎜钢板制作，每个底脚上钻Φ30㎜孔两个，焊接支架底脚上，连接处作补强处理，保证牢固安全可靠，满足强度要求。电动机安装在支架内部，距地面高200㎜。具体布置能保证电动机转动轮与主轴转动轮相互平行即可。

2.3 主轴

电动机运转传送给主轴，带动工作轴运转。主轴选用Φ200㎜圆钢，按设计尺寸加工而成。轴中间装皮带轮，轴两端安装轴承盒，内装轴承，固定在支架顶两端。主轴内侧安装法兰盘，用反扣连接在主轴上，用键子固定。法兰盘采用厚30㎜钢板加工，并在外边钻Φ18㎜孔8个，与工作轴法兰盘连接用。轴承盒铸造按设计图尺寸加工，用Φ18㎜×75㎜螺丝固定。达到主轴在支架上正常运转，传递给工作轴。运转方式是由电动机带动主轴和工作轴运转。皮带采用5槽B型三角皮带传动。主动轮Φ200㎜，从动轮Φ300㎜，按设计图尺寸加工制作，分别安装上，挂上三角皮带，带动工作轴运转。

2.4 工作轴

工作轴是挂上钢模带动钢模运转产生偏心力从而碾压混凝土的轴，也称为工作轴。工作轴采用Φ300㎜厚壁无缝钢管，按设计尺寸加工制作而成。工作轴两侧设法兰盘，一侧和主轴连接，另一侧为模挡板法兰盘，两法兰盘的净间距应大于模总长50㎜。在管两侧用厚20㎜钢板卷成和钢管内经相同圆管，长200㎜楔入管内进行补强钢管强度。工作轴另一侧设一小轴，安推力轴承与门结合，这样可使工作轴一侧与主轴连接，另一侧与门架顶推力轴承外套扣接形成一个整体，主轴带动工作轴运转，钢模在工作轴运转，相互之间形成一个运转系统，可以生产混凝土排水管。工作轴的制作加工要按设计要求尺寸，可分两部进行：一是加工法兰两个、补强管两个、小轴毛料一个、工作轴钢管一个，组装校正后，焊接成形。二是将焊接工作轴上车床子校正一刀加工成形，达到设计精度要求。

2.5 门

门是支撑工作轴的一个支架，还能开关。开门可以进出钢模，关上可准确将推力轴承套在外套之内，保证开关自如，平稳运转，带动钢模旋转制作混凝土排水管。门可由门轴、门梁、门柱三个部分组成一体，称为门。门轴分内柱、外套、内环、底座组装形成门轴。内柱和外套分别选用Φ200㎜和Φ300㎜厚壁无缝钢管，门柱两头套内环，将外套套在内柱上。另外在门柱下侧200㎜处焊外环托住外套，底座用厚30㎜方形钢板，四角钻Φ30㎜孔4个，将内柱焊接底座钢板上，但底座与外环之间必须作四处补强，保证底座与门柱强度要求。门梁采用厚10㎜钢板制作，纵向弧形，横向方形，梁中间焊上一个厚20㎜钢板卷成圆管，长250㎜，管内经应小于推力轴承外套外径，留加工量。门梁上下用钢板封口，内部横向用钢板加肋，左右不封与门轴和门柱连接，全部焊接制作。门柱采用厚10㎜钢板制作，分别为底座、下门柱为母、上门柱为公的方形结构。上下门柱用楔子连接形成整体门柱。底座用厚30㎜钢板制作方形，四角钻Φ30㎜孔四个，底座与下门柱焊接一起，四个面作补强，保证强度要求。