分析了典型立式径向挤压成型装备的结构及其成型工艺原理,介绍了当前国产立式径向挤压装备成形混凝土管的常见缺陷及主要成因,指出了立式径向挤压制管机研发中的关键问题并探讨了其解决方法,最后展望了立式径向挤压制管机的发展方向。

针对目前设计的立式径向挤压制管机成型头,采用SolidWorks软件建立不同拔模斜度的成型头三维模型,运用Hypermesh软件对各模型进行前处理,通过LS-Dyna计算各成型头挤压混凝土成型的力学行为,分析了拔模斜度对混凝土最大应力和应变的影响,拟合出了拔模斜度与混凝土最大应力、应变的关系曲线,确定混凝土成型效果最佳时,成型头的拔模斜度为2.1°。在此条件下,基于数值模拟和正交实验,分析了成型头上升速度、上挤压辊顺时针旋转速度、下挤压辊与抹光环逆时针旋转速度对混凝土成型效果的影响,确定了最佳的工艺参数组合:成型头上升速度为0.1 m/s,上挤压辊顺时针旋转速度为60 r/min,下挤压辊与抹光环逆时针旋转速度为140 r/min。

混凝土管承口成型质量对整管使用寿命及其管连接密封性有重要影响。为提高当前承口成型质量,指导承口振动成型制造工艺改进,在承口成型工艺实现过程分析基础上,建立了立式径向挤压制管机承口振动系统总体模型;并根据承口几何特征变化,研究了承口处水泥质量连续变化规律,进而得到了承口振动成型系统的确定数学模型,此外,还仿真分析了不同成型速度、不同直径下承口振动过程中系统的振动频谱特性及固有频率的演变过程。结果表明,随成型过程中承口质量增加,系统振动固有频率减小,系统阻尼系数增大,需要提供更大的振动激励频率。