Способ автоматического регулирования формованием трубчатых строительных конструкций центрифугированием

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) )) 4 В 28 В 21/00

Ж, ;- " -,, „

/р,"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М

М бич

М (5) 5o,с <,) Б,,ьи

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3748206/29-33 (22) 01. 06. 84 (46) 30.03.86. Бюл. У 12 (71) Белорусский научно-исследовательский и проектно-технологический институт организации и управления строительством (72) Л.Г. Пилипейко, А.И. Тамкович н М.В. Шпак (53) 678.027(088.8) (56) Патент США 9 4360331, кл. В 28 В 21/24, 1971. Заявка Японии У 55-23126, кл, В 28 В 21/00, 1972. (54)(57) 1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ФОРМОВАНИЕМ ТРУБЧАТЫХ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕМ, включающий измерение производительности механизма загрузки форм бетонной смесью.и скорости относительного перемещения механизма загрузки и формы, вычисление отношения изменения производительности механизма загрузки форм бетонной смесью и изменения скорости относительного перемещения механизма загрузки и формы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регу лирования, измеряют путь, пройденный механизмом загрузки по оси формы и фактическую массу бетонной смеси в бункере механизма загрузки, причем изменения производительности механизма загрузки форм бетонной смеси и скорости относительного перемещения механизма загрузки и формы осуществляют по формулам

Vy ("1 у К4ь )

1 где — изменение производительности

0 механизма загрузки форм бе- тонной смеси; — изменение скорости относительного перемещения механизма загрузки н формы;

К„ — коэффициент пропорциональности

К„К,К,К вЂ” масштабные коэффициенты;

К„, 2EpF (М i

<+ =М р+ о™ниц )

Ф фаз МРосч (6)-(М -d+o)

9 гдеьМ вЂ” остаток массы бетонной смеси, требуемый для формования слоя; производительность механизма загрузки форм; фактическая (измеренная) масса бетонной смеси в бункере механизма подачи; общая масса бетонной смеси, требуемая для формования слоя; масса бетонной смеси в бункере механизма загрузки в начале процесса формования слоя; требуемая масса бетонной смеси в функции пути перемещения механизма загрузки по оси формы, общий путь, пройденный механизмом загрузки в -м цикле измерения;

1220802

15

25

35 и .„.)ам, D (2) E — темп торможения, плотность бетонной смеси;

F(S)- поперечное сечение формуемого слоя иэделия в функции пути.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что измеряют угловые скорости вращения формы и роторного механизма разгона и подачи бетонной смеси и изменяют скорость

Изобретение относится к строитель ству и может быть использовано для автоматического управления устройствами при формовании строительных изделий центрифугированием, укладки бетонной смеси и т.п.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На фиг. 1 представлена диаграмма скоростей и сил, действующих на компоненты бетонной смеси, в момент их соприкосновения и взаимодействия с вращающейся поверхностью формуемого изделия; на фиг. 2 — устройство для осуществления способа и функциональная схема системы управления устройством.

Устройство (фиг. 2) для центрифугированного формования изделий кольцевого сечения содержит форму центрифугу 2, приводной двигатель 3 центрифуги, ротор 4, двигатель 5 вращения ротора, привод 6 перемещения механизма загрузки, включающий электродвигатель 7, редуктор 8, барабан 9, импульсный датчик

f0 перемещения, телескопический бетоновод 1 1, гибкий бетоновод 12, механизм 13 изменения положения оси ротора, бетононасос 14, привод 15 бетононасоса, датчик 1б производительности бетононасоса, весовые датчики 17, согдасующий блок 18, конечные выключатели 19, усилительно-преобразовательные блоки (УПБ) 20, 21 и 22, датчик 23 скорости вращения центрифуги, датчик 24 скорости вращения ротора 4, вычислительное устройство (ВУ) 25.

Сущность способа заключается в следующем. вращения роторного механизма разгона и подачи бетонной смеси до достижения отношением угловых скоростей формы и роторного механизма разгона и подачи бетонной смеси эталонного значения, причем эталонное значение рассчитывают по формуле("q>cjoy где, и Rp — радиусы соответственно формуемого слоя и роторного механизма.

Совмещение процесса послойной укладки бетонной смеси с центрифугированным ее уплотнением требует точного распределения бетонной смеси по сечению формируемого слоя в функции пути перемещения принудительно вращаемого роторного механизма по оси формы, вовнутрь которого подается бетонная смесь, например, с помощью бетононасоса. В этом случае не может происходить распределение бетонной смеси эа счет ее пластических свойств, так как компоненты бетонной смеси после соприкосновения с вращающейся поверхностью формируемого изделия вовлекаются в процессе центрифугированного уплотнения, Точное распределение бетонной смеси важно при формовании изделий переменного сечения, а также традиционным способом при укладке ее на скорости распределения формы, так как сокращается продолжительность и повышается точность распределения бетонной смеси по сечению формы.

Расчетная масса бетонной смеси, требуемая для формования слоя (изделия), может быть представлена в виде

>à и(й (е-((,y-5 <(.)Ã(û айp(q))5 (1) где F (G) — поперечное сечение формуемого слоя в функции пути.

Масса бетонной смеси, поступившая в форму за время й, может быть представлена в виде

802 4

Скорость перемещения механизма эагрузкн относительно формы изменяется в зависимости от Я и ) ° F(5). При достаточно высоких скоростях перемещания механизма загрузки при максимальной его производительности важное значение имеют вопросы точного позиционирования при переменных нагрузках на привод. Для точного позиционирования механизма без перерегулирования в режиме торможения скорость перемещения должна изменяться с постоянным ускорением Y = Y),-66 (E — ускорение). Путь и скорость при 6 = соей связаны зависимостью

1220

5 (3) 10

15 ь,, v 2E. (6) 20

= bQd<. (4) где Я вЂ” производительность механизма загрузки бетонной смеси.

Условием точного распределения бетонной смеси может быть где V — скорость относительного перемещения механизма загрузки и формы; — плотность бетонной смеси.

Механизм подачи бетонной смеси (например, бетононасос) в начале процесса может быть представлен динамическим звеном с запаздыванием (время задержки случайная величина, зависимая от начального заполнения бетоновода, его геометрических размеров, производител)-ности бетононасоса и т.п.), кроме того, могут иметь место разрывы непрерывности подачи смеси, пробки и т.п., поэтому в качестве задающего канала следует использовать канал управления приводом механизма загрузки бетонной смеси и формировать управляющее воздействие на привод перемещения механизма подачи бетонной смеси по оси формы в зависимости от производительности механизма загрузки.

При изменении управляющих воздействий на привод перемещения органа подачи скачком, а также при других возмущающих воздействиях на приводы возникает нарушение отношения (3) в переходных режимах, что приводит к накоплению рассогласования по массе ьМ М,„(s)-(М,-аМ,): (р F(s) Ч-Q>)dt=

Повышение точности укладки бетонной смеси можно обеспечить за счет введения в управляющее воздействие на привод перемещения составляющей, пропорциональной рассогласованию по массе (4), т.е. интегральной составляющей от ьЯ, что ведет к повышению порядка астатиэма системы управления. Требуемую скорость перемещения механизма загрузки из соотношений (3), (4) можно представить в виде (Q ааИ) щ-Ч JAdt (5) с последующим охватом привода перемещения обратной связью по скорости.

Остаток массы смеси, требуемый для заполнения формы, в функции остатка пути имеет вид М = ° (О)

P Р(в), < (7) м де Км 2Ep F(s)

Из выражения (7), следует, что для точного позиционирования механизма загрузки относительно формы при соблюдении условия (3) управляющее воздействие на привод механизма подачи бетонной смеси должно изменяться в квадратичной зависимости от остатка массы бетонной смеси, требуемой для укладки в форму и пропорционально толщине укладываемого слоя и ускорению Я

При изменении задающего воздействия на привод перемещения механизма загрузки скачком (0 „ ),а также при других возмущающих воздействиях ввиду инерционности механизма скорость его перемещения скачком измениться не может, что приводит к нарушению условия (3), т.е. неравномерной укладке смеси.

Повысить точность укладки смеси по сечению изделия можно эа счет взаимосвязного регулирования приводов механизма подачи бетонной смеси и перемещения механизма загрузки по оси формы за счет введения в контур регулирования привода механизма подачи составляющей управлякяцего воздействия, пропорциональной текущему рассогласованию по массе дХ

При этом повышается точность и быстродействие регулирования, так как одновременно регулируются оба

1220802 привода в зависимости от рассогласования по массе а М

Таким образом, для получения высокой точности укладки бетонной смеси по сечению формы при большой производительности механизма загрузки и достаточно высокой точности позиционирования управляющие воздействия на привод механизма подачи бетонной смеси следует формировать в виде

Чч =(" @ р+ "ф

При вращении роторного механизма, вовнутрь которого принудительно подается бетонная смесь (например, с помощью бетононасоса), материальные тела, образующие бетонную смесь, вовлекаются во вращательное движение и под действием центробежных сил движутся к выходным отверстиям роторного механизма. После выхода иэ от30 верстий ротора компоненты бетонной смеси движутся к поверхности формируемого изделия по касательной к точке отрыва от ротора. В момент времени, когда граница движущегося тела имеет хотя бы одну общую точку с поверхностью формуемого изделия, начинается ее взаимодействие с частицами поверхности. Вектор скорости

-ъ

40 движения тела Y в момент в точке

А (фиг. 1) можно разложить на два составляющих его вектора: V„ — вектор скорости тела по касательной к точке A; Vy — вектор скорости тела, перпендикулярный касательной.

Процесс взаимодействия материальных тел, обусловленный скоростью 1 „ в первой фазе сопровождается уменьшением скорости М„ до нуля, так как ш а< m . .После этого возникает сила отталкйвания тела от поверхности, обусловленная упругим взаимодействием материальных тел. Часть импульса движущегося тела р = шЧ расходуется на пластические деформации, разруше- Л ние и сдвиг материальных частиц.

Так как движущееся материальное тело взаимодействует с вращающейся поверхностью формуемого изделия, то в момент t > t на тело дейсто вует центробежная сила.

Допустим, что в момент t > скорость движения тела равна линейной скорости точки на вращаЬщейся поверхности, т.е. М„ = У, тогда центробежную силу, действующую на тело, можно представить в виде (10) в. Vxm

Г ч р

1 < с

При небольших расстояниях точки отрыва тела от роторного механизма до поверхности в момент и скорость щ=Я .Rp> где(а, Йр — .соответственно угловая скорость и радиус роторного механизма.

Из фиг. 1 следует, что 7„

=У Б м=,„R > / й. .. а по условию /„ = Ч = са, - R, где бд, - угловая скорость формы.

Таким образом, Hs соотношения (11) следует что отношение угловых скоростей ротора и формы должно быть обратно пропорционально квадратам радиусов ротора и формуемого слоя.

Сущность способа автоматического регулирования формованием строительных конструкций поясним с помощью устройства (фиг. 2) для его осуществления.

Подготовленная форма 1 устанавливается на центрифугу 2 и разгоняется приводным двигателем 3 до скорости вращения я выше скорости распределения. Вычислительным устройством

25 рассчитывается согласно выражению (11) и задается на УПБ 21 уставка требуемой скорости вращения ротора 4, который перемещается приводом б по оси формы в начальное положение, контролируемое конечными выключателями 19. После разгона ротора 4 по команде BY 25 включается привод

15 бетононасоса 14, который заполняет бетоновод 11. При получении сигнала датчика 16 производительности

ВУ 25 по данным датчиков 16, 10, 17 рассчитывает управляющие воздействия согласно соотношениям (8), (9) и выдает на приводы 6 и 15. Привод б с заданной скоростью перемещает меха1220802 низм загрузки по оси формы. За счет возвратно-поступ механизма заг з ательного в движения а загрузки по оси формы и взаимосвязанного рег ли изво регулирования проводительности меха скорости пе ханизма и одачи и

r зк перемещения механи ру н можно формовать из зма заменного с в ат ь изделия пе р его сечения при собл метрических юдении геоческих размеров и высок ности заг зк ои точгрузки бетонной смес чению фо смеси по сеформуемого изделия. У во (фиг. 2) по я. стройстг. ) позволяет укладывать любое количество слоев в и о е нрованного уплотнения, чем достигается структ родность уктурная одноость формуемых изделий. П о олжительность цен ф деляется н три уги рования опре ется производительностью стью механизчи етонной смеси.

Использование пре ла соба авт едлагаемого споа автоматического регули ов формованием б гулирования

10 конструк ий тру чатых ст ои р тельных укции позволяет авто вать пр оматизирооцесс, повысить ст т однородность о структурную сть ормуемых изделий с— кратить продолжи согирования в 3 4 тельность

15 мовать изделия пе е я в — раза, а также ия переменного сечения.

1220802

Составитель В. Алекперов

Редактор Н. Швыдкая Техред Г.Гербер Корректор С.Черни

Заказ 1520/12 Тираж 555 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4