Система управления вибрационным устройством для уплотнения бетонной смеси

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в технологическом процессе производства строительных конструкций , в частности, при вибрационном формовании бетонных и железобетонных изделий. Вибрационное устройство состоит из рабочего органа 1, опирающегося на упругие элементы 2, электромагнитного возбудителя 3. Система управления состоит из датчика 4 вибрации, преобразователя 5 сигнала обратной связи, блока 6 управления частотой вибрации, преобразователя 7 частоты вибрации, преобразователя 8 сигнала обратной связи, элемента 9 сравнения, блока 10 управления амплитудой вибрации, трехфазного выпрямителя 11, датчика 12 мощности, дифференциатора 13, нуль-органа 14, контактора 15, блока 16 переменного коэффициента, управляемого генератора 17 гармонических колебаний, источника 19 постоянного напряжения. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 71 А1 (50 4 В 28 В 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ы — т .1 Д

CR

CO 3

Сп

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4370452/31-33 (22) 25.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. Ф 34 (71) Воронежский инженерно-строительный институт и Всесоюзный научноисследовательский институт транспортного строительства (72) А.А, Вавитов, Л.Г. Гольденберг, А.И. Дмитриев, В.А. Моксин, В.M. Новоженов, В.Т. Перцев и В.Г. Пыпьнев (53) 666.97.033 ° 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 698758, кл. В 28 В 1/08, 1979.

Бауман В.А. и др. Вибрационные машины и процессы в строительстве.

М,: Высшая школа, 1977, с. 161. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЬ1М

УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ

СМЕСИ (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано в технологическом процессе производства строительных конструкций, в частности при вибрационном формовании бетонных и железобетонных изделий. Вибрационное устройство состоит из рабочего органа 1, опирающегося на упругие элементы 2, к электромагнитному возбудителю 3. Система управления состоит из датчика 4 вибрации, преобразователя 5 сигнала обратной связи, блока 6 управления частотой вибрации, преообразователя 7 частоты вибрации, преобразователя 8 сигнала обратной связи, элемента 9 сравнения, блока 10 управления амплитудой вибрации, трехфазного выпрямителя 11, датчика 12 мощности, дифференциатора

13, нуль-органа 14, контактора 15, блока 16 переменного коэффициента, управляемого генератора 17 гармонических колебаний и источника 19 постоянного напряжения. 5 ил. жение нл выходе управляемого генераторл !7 глрмон««ческих колебаний, У,г напряжение на выходе источника 19 постояв««ого ««лпряжекч»я U — напряже5 ние нл выходе сумматора 10. Б — на6 пряжение на выходе датчика 4 вибрации при амплитудной модуляции колебаний рабочего органа 1.

На фиг.5 обозначены: 63 — текущая частота колебаний рабочего органа 1«

Г1„ — частота колеба««ий рабочего органа (несущая частота), численно равная резонансной частоте, устанавливающейся в вибрационном устройстве, Ы - частота напряжения на выходе упрлвляемого генератора 17 гармонических колебаний (модулирующая частoT;«) Н вЂ” амплитуды колебаний напряжений, входящих в состав спектра лмг;литудно-модулированных колебаний.

Система управления вибрационным устройством уплотнения бетонной сме=и работает следующим образом.

Нри включении контактора 15 возниклет первоначальный возмущающий импульс напряжения, поступающий с преобразователя 7 частоты на электромлгнитный возбудитель 3. Перво«»ачальный импульс вызывает движение якоря и статора электромагнитного возбудителя в сторону сжатия упругих элементов возбудителя, переходящее в свободные колебания (фиг.2, кривая о ).

На выходе датчика 4 вибрации возникает сигнал переменного тока, повторяющий по частоте, амплитуде и фазе колебания рабочего органа 1. Этот сигнал в первом преобразователе 5 сигнала обратной связи усиливается по мощности и дифференцируется, что приводит к формированию на его выходе знакопеременного сигнала с11/dt (фиг.2), поступающего нл вход блока 6 управления частотой вибрации. В блоке 6 сигнал d3/dt преобразуется в последовательность однополярных импульсов U» (фиг ° 2), появляющихся на тех интервалах времени, в течение которых якорь и статор возбудителя 3 движутся в сторону уменьшения зазора о, На тех интервалах времени, в течение которых якорь и статор возбудителя

3 под действием упругих элементов движутся в сторону увеличения зазора о напряжение U равно нулю (фиг.2).

В преобразователе 7 часто«ы импульсы усиливаются по мощности и поступают на электромагнитный возбудитель

3 150757!

Изобретение относится к строительству «» г«редназ««аче««о для «»с««о«««.зов««ния в технологическом процессе производства строительных конструкц««й ««

5 частности при вибрационном формовлнш« бетонных и железобетонных изделий.

Целью изобретения является повышение точности управления.

На фиг,! изображена фу««кционлльнля !0 схема предлагаемой системы управ IL ния вибрационным устройством; на фиг.2 — эпюры сигналов нл элементах системы, ««а фиг.3 — кривые зависимостей мощности, потребляемой электромаг- 15 нитным возбудителем при уплотнении, от времени, на фиг . 4 — э«««ары сиг нллов нл эг«ементах системы; нл ф««г.5 спектральный состав полиглрмонических колебаний рлбочего орга««а. 20

Вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси (фиг.1) состоит из рабочего органа 1, опирлющегося на упругие элементы 2, и электромагнитного возбудителя 3. 25

Система управления (фиг.1) содержит датчик 4 вибрации, закрепленный на рабочем органе, преобрлзовлтель 5 сигнала обратной связи, блок 6 управления частотой вибрации, преобрлзова- 30 тель 7 частоты вибрации, преобразователь 8 сигнала обратной связи, элемент 9 сравнения, блок 10 управления амплитудой вибрации, трехфазный выпрямитель 11, датчик 12 мощности, дифференциатор 13, нуль-орган 14, контактор 15, блок 16 переменного коэффициента, управляемый генератор 17 гармонических колебаний, сумматор 18 и источник 19 постоянного напряжения. зр

На фиг.2 обозначены: ie, — импульсы тока, протекающего через электромагнитный возбудитель 3; g — величина зазора в электромагнитном возбудителе 3; »13/С1 — скорость изменения за- 45 зора в возбудителе 3; U< — напряжение на выходе блока 6 управления частотой вибрации.

На фиг.З обозначены: N — мощность, потребляемая возбудителем 3, t — вре50 мя; 1 z» 2 — кривые зависимостей мощности от времени, причем кривая 1 получена при жесткости бетонной смеси, равной 30с, а кривая 2 — при жесткости, равной 60с.

На фиг.4 обозначены: U — напряжение на выходе датчика 4 вибрации при отсутствии амплитудной модуляции колебаний рабочего органа 1, U — напря07571

5 15

3. Возникает положительная обратная связь, при которой колебания якоря и статора возбудителя 3 происходят на резонансной частоте системы электромагнитный возбудитель — рабочий орган, т.е. частота импульсов тока (фиг.2) равна частоте собственных колебаний этой системы. Поддержание колебаний рабочего органа в резонансном режиме позволяет снизить установленную мощность возбудителя 3, т.е. обеспечивается повышение энергетических показателей работы вибрационного устройства.

При установке на рабочем органе 1 формы с бетонной смесью происходит уплотнение смеси и формование изделия, соответствующего профилю формы.

Для оптимизации (минимизации) длительности процесса виброуплотнения используется специфическая для устройства зависимость мощности,потребляемой электромагнитным возбудителем 3, от времени (фиг.3) при резонансном режиме колебаний. При уплотнении бетонных смесей любой жесткости потребляемая мощность с течением времени снижается, стремясь к некоторому установившемуся значению (фиг.3), что физически объясняется постепенным снижением энергозатрат на преодоление вязкого трения между компонентами смеси. К концу процесса виброуплотнения бетонная смесь колеблется как единое тело при постоянстве потребляемой возбудителем мощности. Дальнейшая работа устройства нецелесообразна, так как степень уплотнения смеси практически не повышается и даже возможно ее расслоение.

Для отключения устройства при достижении предельной степени уплотнения, т,е. когда мощность, потреб ляемая возбудителем 3, перестает изменяться, используются датчик 12 мощности, дифференциатор 13, нульорган 14 и контактор 15. При достижении предельной степени уплотнения мощность на выходе датчика 12 перестает изменяться, сигнал на выходе дифференциатора 13 становится равным нулю и нуль-орган 14 отключает контактор 15, прекращающий вибрационное воздействие на рабочий орган с бетонной смесью.

По закономерностям, аналогичным кривым на фиг.3. изменяется и резонансная частота системы электромагнитный возбудитель — рабочий орган однако относительное изменение мощности в 5-7 раз превосходит относи5 тельное изменение резонансной частоты, что при использовании датчика мощности позволяет существенно повысить чувствительность устройства к изменению степени уплотнения бетонной смеси.

Предлагаемое устройство не только обеспечивает поддержание резонансного режима на протяжении всего вре— мени виброуплотнения и оптимизирует длительность процесса, но и осушествляет полигармонический режим колебаний рабочего органа.

Для реализации полигармоническо2п го режима в устройство введены управляемый генератор 17 гармонических колебаний, источник 19 постоянного напряжения и сумматор 18.

На выходе генератора 17 формируется знакопеременное напряжение гармонической формы (фиг.4, кривая U ) частотой Q „ изменения которого меньше частоты Q> колебаний рабочего органа. В сумматоре 18 это напряжение суммируется с постоян.ным напряжением (фиг.4, кривая U<), получаемым от источника 19 постоянного напряжения. В результате на выходе сумматора 18 формируется знакопостоянное напряжение (фиг.4, кривая U ), уровень которого изменяется по закону изменения напряжения ЦЭ.

Напряжение Uq через элемент 9 сравнения и блок 10 управления амплитудой вибрации поступает на перI вый вход трехфазного выпрямителя 11, на выходе которого напряжение также начинает изменяться в соответствии с законом изменения напряжения U> °

45 Соответственно изменяются уровень импульсов напряжения на выходе преобразователя 7 частоты и амплитуда колебаний рабочего органа 1 (фиг.4, кривая U ). Происходит амплитудная модуляция колебаний рабочего органа

1, глубина которой определяется амплитудой напряжения U >, Спектр амплитудно-модулированного колебания содержит гармонические колебания с частотами Q > ()„ — <д „,y)Ä+

Н н

+- Q > (фиг. 5) . Наличие нескольких гармонических составляющих в результате

1507 7!

20 колебаний рабочего органа 1 ингенсифицирует процесс виброуплотнения.

Для более точной отработки модулирующего напряжения введена обратная связь по амплитуде колебаний рабочего органа 1. Для ее реализации сигнал с датчика 4 вибрации поступает на второй преобразователь 8 сигнала обратной связи, в котором он выпрямляется и проходит через фильтр.

Напряжение с выхода второго преобразователя 8 сигнала обратной связи сравнивается в элементе 9 сравнения с напряжением, поступающим с выхода сумматора 18 и являющимся задающим напряжением.

Введение обратной связи по амплитуде колебаний рабочего органа одновременно предотвращает возникновение больших ускорений при колебаниях, приводящих к отрыву бетонной смеси от рабочего органа и ухудшению качества готовых изделий.

В предлагаемом устройстве модулирующая частота не остается постоянной, а изменяется во времени,причем изменение частоты осуществляется в соответствии с законом изменения мощности, потребляемой электромагнитным возбудителем 3 (фиг.3). Для этого сигнал с выхода датчика 12 мощности через блок 16 переменного коэффициента подается на вход управляемого генератора 17 гармонических колебаний. Осуществление переменного частотного режима способствует дальнейшей интенсификации процесса виброуплотнения. Это объясняется тем, что в устройстве в начале процесса уплотнения частоты, входящие в спектр, разнесены друг от друга, а к концу процесса уплотчения разница между частотами сокращается. При этом на уплотняемую бетонную смесь на протяжении времени уплотнения воздействует широкий диапазон частот.

Например, пусть при несущей частоте 50 Гц в начале процесса уплотнения модулирующая частота составляет 30 Гц. Тогда спектр колебаний состоит из трех частот: 20 Гц, 50 и

80 Гц. По мере уплотнения смеси сигнал с датчика мощности снижается и соответственно снижается модулирующая частота. Если, например, в конце процесса уплотнения модулирующая частота равна 10 Гц, то спектр ко25

55 лебаний составят частоты, равные 40, 50 и 60 Гц.

Блок 16 переменного коэффициента позволяет в случае необходимости деформировать зависимость мощности от времени. Например, для некоторых специальных составов бетонных смесей предпочтительно в начале процесса виброуплотнения не изменять модулирующую частоту, а в дальнейшем перейти на ее изменение в соответствии с законом изменения мощности. Эта задача решается соответствующей настройкой блока 16 перемененного коэ<официента °

Изобретение позволяет повысить точность управления.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

Система управления вибрационным устройством для уплотнения бетонной смеси с электромагнитным возбудителем, содержащая датчик вибрации,преобразователь частоты, трехфазный выпрямитель, контактор, блок управления амплитудой вибрации, первый и второй преобразователи сигнала обратной связи, элемент сравнения, блок управления частотой вибрации, дифференциатор и нуль-орган, причем датчик вибрации подключен к входам преобразователей сигнала обратной связи, выход первого преобразователя сигнала обратной связи через блок управления частотой вибрации подключен к первому входу преобразователя частоты, выход которого подключен к электромагнитному возбудителю, второй вход преобразователя частоты соединен с выходом трехфазного выпрямителя, первый вход которого через блок управления амплитудой вибрации подключен к выходу элемента сравнения, второй вход трезфазного выпрямителя через последовательно соединенные между собой компаратор и нуль-орган соединен с выходом дифференциатора, выход второго преобразователя сигнала обратной связи подключен к первому входу элемента сравнения, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения точности управления, она снабжена управляемым генератором гармонических колебаний, сумматором, источником постоянного напряжения, блоком переменного коэффициента и датчиком мощнос1507571 ческих колебаний ти электромагнитного возбудителя, причем датчик мощности подключен к входам дифференциатора и блока переменного коэффициента, выход которого через управляемый генератор гармонивходом сумматора рого подключен к го напряжения, а ключен к второму

H f .ÍÈß . соединен с первым второй вход котоисточнику постоянновыход сумматора подвходу элемента срав1507571

Составитель A. Кузнецов

Редактор А. Лежнина Техред И.Верес Корректор Т. Малец

Заказ 5498/18 Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101