Способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя (его варианты) и устройство для его осуществления (его варианты)

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

961550

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 11.03.77 (21) 2462304/29-33 (23) Приоритет — (32) 03. 08. 76 (3) ) 7608709-7 (33) Швеция

Опубликовано 23. 09. 82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 23. 09. 82 (51) М. Кл.

В 28 В 1/08

G 01 М 33/38

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК691. 328 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Хайнц Турнер (Австрия) (71) заявитель (54) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗА

РАБОТОЙ BAJIKOBOI О ВИБРОУПЛОТНИТЕЛЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к виброуплотнителям и к способам управления и контроля за их работой.

Известен способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающий измерение составляющей вибрационного движения од-. ного валка уплотнения и вычисления параметра, характеризующего качество уплотнения, и известно устройство для автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающее датчик или датчики вибрации одного валка, соединенные с первым предварительным усилителем, и блок регистрации (1 .

В известном способе предлагается оптимизировать степень уплотнения, обеспечиваемую уплотнителем грунта, путем выбора частоты вибрации, равной резонансной частоте системы, состоящей иэ самого устройства и грунта. С этой целью вертикальное ускорение части уплотнительного устройства определяется с помощью датчика, причем оператор, настраиваниций уплотнительное устройство, добивается максимального выходного сигнала этого датчика. В этом способе не предлагается вывод прямых результатов измерения или указания результирующей степени уплотнения.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающему измерение составляющей вибрационного движения одного валка уплотнителя и вычисление параметра, характеризукицего качество уплотнения, на основе измерений составляющих вибрационного движения вычисляют амплитуды колебаний уплотнителя первой и второй гармоник, а качество уплотнения определяют иэ - отношения амплитуды колебаний второй rapМоННКН к амплитуде колебаний первой гармоники или вычисляют амплитуды колебаний уплотнителя первой, второй и третьей гармоник, а качество уплотнения определяют из отношения взвешенной суммы амплитуд колебаний второй и третьей гармоник к амплитуде колебаний первой гармоники.

963550

Кроме того, измеряют составляющую вибрационного движения второго валка,на основе измеренных составляющих вибрационного движения вычисляют для каждого валка амплитуды колебаний первой, второй и третьей гармоник и 5 относительную степень уплотнения путем суммирования с весовыми коэффициентами амплитуд на выделенных частотах, а в качестве параметра, характеризующего качество уплотнения, используют отношение разности вычис ленных относительных степеней к их сумме.

Устройство для автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающее датчик вибрации одного валка, соединенный с первым предварительным усилителем, и блок регистрации, снабжено фильтрами первой и второй гармоник и двумя измерителями амплитуды, причем выход первого предварительного усилителя соединен с входами фильтров первой и второй гармоник, выходы которых соединены через соответствующие первый и второй измерители амплитуды с блоком регистрации, выполненным в виде первого блока деления.

Кроме того, устройство автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя включающее датчик вибрации одного валка, соединенный с первым предварительным усилителем и блок регистрации, снабжено фильтрами первой, второй и третьей гармоник 35 и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен в виде первого блока суммирования и первого блока деления, причем выход первого предварительного усилителя соединен с gg входами фильтров первой, второй и третьей гармоник, выход фильтра первой гармоники соединен через первый измеритель амплитуды а первым входом первого блока деления, выход Фильтра второй гармоники соединен через второй измеритель амплитуды а первым входом первого блока суммирования, выход фильтра третьей гармоники соединен через третий измеритель амплитуды а вторым входом первого блока суммирования, выход которого подключен к второму входу первого блока деления.

Устройство автоматического контроля валкового виброуплотнителя,включающее два датчика вибрации одного

55 валка, соединенных с первым предварительным усилителем, и блок регистрации, снабжено двумя датчиками вибрации второго валка, соединенными с вторым предварительным усилителем,и 0 для каждого валка фильтрами первой, второй и третьей гармоник и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен в виде четырех блоков суммирования и трех блоков 65 деления, причем выходы первого предварительного усилителя подключены через соответствующие фильтр второй гармоники и первый измеритель амплитуды к первому входу первого блока суммирования, через соответствующие фильтр третьей гармоники и второй измеритель амплитуды — к второму входу первого блока суммирования и через соответствующие фильтр первой гармоники и третий измеритель амплитудык первому входу первого блока деле« ния, к второму входу которого подключен выход первого блока суммирования, выходы второго предварительного усилителя подключены через соответствующие фильтр второй гармоники и первый измеритель амплитуды к первому входу второго блока суммирования, через соответствующие фильтр третьей гармоники и второй измеритель амплитуды — к второму входу вто» рого блока суммирования и через соответствующие Фильтр первой гармоники и третий измеритель амплитудык первому входу второго блока деле-, ния, к второму входу которого подключен выход второго блока суммирования, выходы первого блока деления подключены к первым входам третьего и четвертого блоков суммирования, выходы второго блока деления соединены с вторыми входами третьего и четвертого блоков суммирования, а выходы третьего и четвертого блоков суммирования подключены к первому и второму входам третьего блока деления.

На фиг. 1 дана блок-схема,иллюстрирующая первый вариант реализации согласно изобретению с одним валком; на фиг. 2 — блок-схема, иллюстрирующая второй вариант реализации согласно изобретению с одним валком; на фиг. 3 — блок-схема, иллюстрирующая устройство, предназначенное специально для применения в виброкатках, имеющих два валка.

Узел 1 (фиг. 1) схематически изображает ту.часть виброуплотнителя, которая контактирует с материалом (например, содержащим грунт, гравий, возникающий в результате взрывных работ, или асфальт основания, под;лежащего уплотнению ).

Вибрационное движение, создаваемое вибратором, прикладывается к узлу 1. Вибратор 2 может содержать вращающуюся массу, центр тяжести которой не совпадает с осью вращения. ,Цля аэростаты предположим,что это движени имеет основную частоту, хотя это движение может содержать несколько составляющих с разными основными част от ами .

Результирующее вибрационное движение узла 1 определяется не только движением вибратора, но также свой961550

Третий фильтр 17 (фиг. 2) настроен таким образом, что в его полосу пропускания попадает третья гармоника, сигналы с частотами, существенно выше третьей гармоники (т.е. включающие четвертую гармонику) и существенно ниже третьей гармоники (т.е. включающие вторую гармонику) подавляются. Таким образом, этот полосно-пропускающий фильтр выделяет другую составляющую сигнала составляющей движения, и этот сигнал подводится к измерителю 20 амплитуды.

Сигналы с выходов измерителей 19 и 20 амплитуды подключаются к в".одам блока 21 суммирований, который создает выходной сигнал, представляющий взвешенную сумму амплитуд двух гармонических составляющих, и подводит совместно с выходным сигналом измерителя амплитуды 18 к блоку 22 делений, который работает так же, как блок 9 деления (фиг. 1)„ создавая выходной сигнал, представляющий собой отношение взвешенной суммы амплитуд двух гармонических составляющих к. амплитуде первой гармоники.

Описанные варианты реализации предлагаемого устройства используют сигналы составляющей движения, представляющие вертикальную составляющую, движения и воспринимаемую одним или ствами грунта. Следовательно, при изменении свойств грунта в результате его уплотнения вибрационное движение узла 1 будет меняться.

Датчик 3 воспринимает вибрационное движение во .время уплотнения 5 грунта. Связь между датчиком 3 и узлом 1 изображена параллельными разорванными линиями. Датчик 3 сконструирован таким образом, чтобы воспринимать движение только в одном 10 направлении, и установлен на уплот нителе таким образом, чтобы воспринимать вертикальную составляющую вибрационного движения. Выходной сигналы, представляющий эту составляю- 15 щую (сигнал составляющей движения ), отводится от датчика и показан на фиг. 1 в виде выхода датчика. Сигнал с датчика подается на предварительный усилитель 4, который усиливает 2р этот сигнал до необходимого уровня, и затем этот сигнал поступает на. два полосно-пропускающих фильтра 5 и 6.

Усилитель 4 также служит для согласований сопротивлений. 25

Первый фильтр 5 настроен таким образом, что в его полосу пропус-. кания попадает первая гармоника.Таким образом, первый фильтр отделяет первую гармоническую составляющую от других составляющих движения, и эта выделенная составляющая имеет частоту„ обычно соответствующую основной частоте. Выходной си гн ал первого филь тра, упомянутая составляющая, подводится к измерителю амплитуды 7, как показано на фиг. 1, и выходной сигнал этого измерителя представляет собой амплитуду первой гармонической составляющей.

Второй фильтр 6 настроен так, что .40 в его полосу пропускания попадает вторая гармоника. Таким образом, второй фильтр выделяет вторую гармоническую составляющую из сигнала составляющей движения. 45

Выходной сигнал второго фильтра 6, т. е. гармоническая составляющая, подводится к измерителю 8 амплитуды, который вырабатывает выходной сигнал, соответствующий амплитуде второй гар- 50 монической составляющей.

Сигналы с выходов измерителей 7 и 8 амплитуды подводятся к блоку 9 деления, который вырабатывает выходной сигнал, представляющий собой отношение амплитуд первой и второй гармонических составляющих. Выходной сигнал может либо выводиться на устройство индикации (не показано) для наблюдения оператором уплотняющего механизма, либо к прибору управления (не показан ) для управления одним или более параметрами уплотняющего механизма.

В варианте реализации (фиг. 1) используется только один датчик. В не- 65 которых случаях это может привести к трудностям, например при расположении датчика таким образом, что сигнал составляющей движения от него является оптимальным. Очень часто положение датчика может оказаться несколько несимметричным или смещенным относительно центра по отношению к существенным элементам узла 1.

Иногда это можно частично скомпенсировать применением двух датчиков для восприятия вибрационного движения узла 1, предпочтительно размеценных симметрично относительно этого узла или его существенных элементов.

На фиг. 2 показан вариант реализации предлагаемого устройства, в котором на узле 10 с вибратора 11 используются два датчика 12 и 13, а также две гармонические составляющие с разными частотами. Сигнал составляющей движения выводится из каждого датчика и представляет собой вертикальную составляющую движения. Эти два сигнала составляющих движения суммируются и усиливаются в предваритель— ном усилителе 14, выходной сигнал которого подводится к трем фильтрам

15-17, первые два из которых вместе с измерителями 18 и 19 амплитуды сконструированы и работают, как два фильтра, описанных в .первом варианте реализации п1>едлагаемого устройства (фиг. 1).

961550 более датчиками. Однако в пределах данного изобретения могут также использоваться датчики, вырабатывающие . сигнал составляющей движения, представляищей горизонтальную составляющую движения. Такие датчики полезны, например, когда требуется большая информация, касающаяся степени уплотнения, чем может быть получена с помощью сигнала составляющей движения, представляющей только вертикальную 10 составляющую двйжения одного или более датчиков.

Практическая реализация виброкаткового механизма (фиг. 1), имеющего один валок уплотнителя, показала хорошие результаты. Однако, результаты полученные при использовании виброкаткового механизма с двумя валками, оказались менее удачными, так как вибрационные перемещения грунта„ вызываемые вибрацией одного из катков, накладываются на вибрационные перемещения грунта, вызываемые вибрацией второго валка, кроме того, шасси виброкаткового механизма могут создавать взаимодействия между вибрационными движениями валков. Вследствие этого, устройства (фиг. 2 и фиг. 1)следует считать наиболее применяемыми в уплотнителях, которые не содержат две или более частично независимые части, соc:общающие вибрации основанию.

На фиг. 3 схематически показано устройство, которое практически целесообразно применять с уплотнителями с двумя валками, хотя зто устройство может также использоваться для уплотнителей, содержащих два узла 23

:и 24, которым сообщено, по крайней мере, частично независимое вибрационное движение одинаковых или разных 46 частот. Вибрационное движение узла 23 воспринимается датчиками 25 и 26, конструкция и работа которых аналогична конструкции и работе соответствующих датчиков (фиг. 2 ). Выходные сигналы 45 датчиков 25 и 26 суммируются и усиливаются предварительно усилителем 27, выходной сигнал которого обрабатывается Фильтрами 28-30 и измерителями

31-,33 амплитуды, блоком 34 суммирова- 0 ния и блоком 35 деления так же, как и в варианте реализации, на фиг. 2.

В результате сигнал на выходе блока деления 35 представляет собой отношение взвешенной суммы амплитуд гармонических составляющих к амплитуде первой гармоники. Вибрация узла 24 воспринимается датчиками 36 и 37, имеющими ту же конструкцию и работающими так же, как датчики на Фиг. 2. Сигналы с выходов датчиков 36 и 37 суммируются и усиливаются в предварительном усилителе 38, выходной сигнал которого обрабатывается тремя фильтрами 39-41, тремя измерителями

42-44 амплитуды, блоком 45 суммирования и блоком 46 деления, так же как обрабатывается сигнал с выхода усилителя 27. Следовательно, сигнал на выходе блока 46 деления представляет собой отношение взвешенной суммы амплитуд гармонических составляющих к амплитуде первой гармоники.

Выходные сигналы с блоков 35 и 46 подводятся к блокам 47 и 48 суммирования. Суммарный выходной сигнал $ представляет собой сумму сигналов, а разностный сигнал d на выходе блока

48 суммирования — разность между сигналами. Выходные сигналы d и 8 подводятся . к блоку 49 деления, а выходной сигнал представляет собой отношение между разностью сигналов и их суммой.

Если устройство, показанное на фиг. 3, применяется, например, в двухвалковом уплотнителе для уплотнения асфальта, выходной сигнал будет показывать относительную скорость уплотнения в течение рассматриваемого хода. Увеличение параметра г на протяжении одного хода механизма будет уменьшаться с увеличением числа ходов. Если увеличение уплотнения достаточно мало относительно общего уплотнения, то становится ясным, что достигнутое уплотнение равно почти максимальному, которое может быть достигнуто при неизменных условиях. При известном увеличении уплотнения относительно числа ходов параметр г в сочетании с сигналами к 12 и/или к 22 будет представлять собой меру абсолютной степени уплотнения, причем каждый из сигналов к 12 и к 22 отдельно показывает относительную степень уплотнения, создаваемого узлами 23 и 24 соответственно в течение рассматриваемого хода.

Очевидно, вариант реализации, изображений на фиг. 3, может быть видоизменен.

В одном иэ практических вариантов реализации устройства (Фиг. 1) в качестве датчика 3 использовался аксе- лерометр.типа 4393 Фирмы BrueE x.

K)acr

Это техническое решение позволит повысить точность контроля.

Формула изобретения

1 ° Способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающий измерение составляющей вибрационного движения одного валка уплотнителя и вычисление параметра, характеризующего качествоуплотнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, на основе измерений составляющих вибрационного движения вы961550

1о числяют амплитуды колебаний уплотни- и блок регистрации, о т л и ч а ютеля первой и второ гар ой гармоник а ка- щ е е с я тем, что, с целью повы1 . 1 набжечество уплотнения определяют из шения точности контроля, оно сна жеотношения амплитуды коле баний второй но фильтрами первой, второй и третьей гармоники к амплитуде коле колебаний пер- гармоник и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен в вой гармоники. б с ьми ования и

2. Способ автоматического контроля виде первого блока су р эа работой валкового ви броуплотните- первого блока деления, причем выход ля, включающий измерение ие составляю- первого предварительного усилителя е вой щей вибрационного движе ижения одного соединен с входами Фильтров перво ля и вычисление пара- 10 второй и третьей гармоник, выход валка уплотнителя и вы и и сое нен метра, характеризующе ующего качество Фильтра первой гармоники ди а ю шийся через первый измеритель амплитуды

° уплотнения, о т л и ч а ю щ и ия точнос с первым входом первого блока де летем, что, с целью повышения то ти контроля, на основе измеренных ния выход фильтра второй гармоники

)5 соединен через второй измеритель амсоставляющих вибрационного движелитуды колебаний ппитуды с первым входом первого блония вычисляют амплитуды коле и втоРой и тРетьей ка сУммирования, выход фильтра тр уплотнителя перво, второ ство Уплотнения on тьей гармоники соединен crepes Tpe . гармоник, а качество уплот е ошения взвешенной тий измеритель амплитуды с вторым ределяют иэ отношения вэве олебаний второй и 20 входом первого блока суммирования суммы амплитуд коле ани т етьей гармоник к амплиту е к амплитуде колеба- выход которого подключен к втор третьей р входу первого блока деления. ний первой гармоники. контроля эа Работой ово о виб оуплотнителя, включающий из ер и изме ение составуплотнителя, включающее два датчика ляющей вибрационного дви вижения одного вибрации одного валка, соединенных с пеРвым nPeJIBaPHTeJlbHblM ycHJ1HTeJ1eM и вычисление параметра, характеризующего качес у— го качество упи блок регистрации, о т л и ч а юлотнения о т л и ч щ " " щ е е с я тем; что, с целью повыше30 ния точности контроля, оно снабжено контРолЯР Дополнител Р двумя дАтчиками вибрации второго тавлЯющУЮ вибРаЦионного ДвижениЯ вто» валка сое иненными с вторым предРого валка, на основе измеРенных сос варительным усилителем, и для кажтавлЯюших вибРационнаго ДвижениЯ вы дого валка фильтра первой, второй и третьей гармоник и тремя иэмеривалка амплитуды телями амплитуды а блок регистрации выполнен в виде четырех блоков суммирования и трех блоков деления, привыми коэффициентами амплиту вы чем выходы первого предварительного деленных частотах, а в качестве па 40 усилителя подк чены через соответраметра, характеризующего качество ствующие фильтр второй гармоники и упл тнения, используют отношение первый измеритель амплитуды к перразности вычисленных относительных вому входу первого блока суммировастепеней к их сумме. ния, через соответствующие фильтр

4. Устройство для автоматическотретьей гармоники и второй иэмери,го контроля за работой валкового 45 тель амплитуды - к второму входу пер" виброуплотнителя, включающее датчик вого блока суммирования и через соотвибрации одного валка, соединенный .ветствующие фильтр перВОА частоты и первым предварительным усилителем, и третий измеритель амплитуды- к перблок РегистРации, о т л и ч а ю щ е е . вому входу первого блока деления, к с я тем,что, с целью повышения т - Я второму входу которого подключен выности, контРоля, оно снабжено фильт ход первого блока суммирования, выхо. Ры первой и втоРой гармоник и ДВУ д второго предварительного усилителя мЯ измеРителЯми амплитУДы пРиче подк чены через соответствующие хоД пеРвого пРеДваРительного Усили- „льтр второй гармоники и первый изтеля соединен с входами фильтров пер Я меритель ту к первому входу вой И второй гармоник, выходы к т р второго б ока су рования, ч р з соединены через соответствующие персоответствующие фильтр третьей гарвый и второй измерители амплитуды с ным в м оники и второй измеритель амплитублоком регистрации, выполненным ды — к второму входу второго блока виде первого блока деления; суммирования и через соответствую5. Устройство для автоматического щие фильтр первой гармоники и третий контроля за ра ото б ой валкового виб- измеритель амплитуды — к первоМу н к вто роуплотнителя, вк ч лючающее датчик виб- входу второго блока деления, чен выO а соединенный с рому входу которого подключен рации одн го валка, ока с мми ования, выпервым предварительным усилителем, 65 су р

961550

12 ходы первого блока деления подключены к первым входам третьего и четвертого блоков суммирования, выходы второго блока деления соединены с вторыми входами третьего и четвертого блоков суммирования, а выходы третьего и четвертого блоков суммировання подключены K первому и Второму входам третьего блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Патент США Р 3599543„ кл. G 01 N 33/38, 1971.

Составитель В.Алекперов

Редактор P.Öèöèêà ТехредЛ.Пекарь Корректор A,Ãðèöåíêî

Заказ 7327/77 Тираж 604 Подписное

ЖИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4