CS252407B1

CS252407B1 - Instrument for compacting checking during vibratory-roller compacting

Info

Publication number: CS252407B1
Application number: CS846030A
Authority: CS
Inventors: Karel Friedmann; Jiri Nemecek; Ladislav Subert
Original assignee: Karel Friedmann; Jiri Nemecek; Ladislav Subert
Priority date: 1984-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS603084A1

Abstract

Jednoduchý, levný přístroj se snadnou obsluhou a nenáročnou metodou kontroly zhutnění, jehož součástí je snímač vibračních rázů. Na výstup snímače, případně následně zapojeného zesilovače napětíj je připojen usměrňovač tlumenýoh kmitu, který je přes integrátor a vzorkovač připojen na převodník napětí-číslo, jehož výstup je spojen s vyhodnocovacím procesorem s indikátorem stavu zhutnění. Snímač má kryt, do jehož dna je zapuětěn elektrodynamický měnič, jehož pružná membrána se dotýká závaží, uloženého v dutině pouzdra uvnitř krytu. Pouzdro je mezi košem elektrodynamického měniče a víkem krytu. Závaží se opírá o víko přes pružinu. Napříč pouzdrem a závažím prochází struna, jedním koncem pevně uchycena k boční stěně krytu a druhým konoem spojena na protilehlé boční stěně s přepínacím šroubem.Simple, inexpensive device with easy operator and easy inspection method compaction that includes a sensor vibration shocks. On the sensor output, optionally a subsequently connected voltage amplifier the attenuator rectifier is connected the oscillation that is through the integrator and sampler connected to a voltage-to-number converter, whose output is associated with the evaluation a processor with a compaction status indicator. The sensor has a cover into which it is embedded an electrodynamic transducer whose flexible membrane touches the weight stored in the cavity housing inside the housing. The case is between the electrodynamic basket basket a cover lid. The weight rests on the lid over spring. It crosses the sleeve and the weight string, fixed at one end to the side wall of the cover and the second can coupled to the opposite side wall with the switch screw.

Description

Vynález se týká přístroje pro kontrolu zhutnění při hutnění vibračním válcem.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compaction control apparatus for compacting a vibrating roller.

Při stavbě silnic, zpevněných ploch a dalších inženýrských objektů se používá vibračních silničních válců. Míra zhutnění vrstvy materiálu závisí na vlastnostech podloží, struktuře a kva lítě'.hutněného materiálu, tlouštce hutněné vrstvy a na účinnosti válce. Charakteristickou veličinou v technologii zhutňováni válcováním je počet přejezdů válce, kdy ještě dochází k podstatnější změně objemové hmotnosti hutněné vrstvy. Po dosažení tohoto optima se objemové hmotnost vrstvy prakticky nezvětšuje, takže další hutnění je neúčelné.For the construction of roads, paved surfaces and other engineering objects, vibratory road rollers are used. The degree of compaction of the material layer depends on the substrate properties, structure and quality of the compaction material, the thickness of the compaction layer, and the efficiency of the roll. The characteristic value in the rolling compaction technology is the number of passes of the roll, when the bulk density of the compacted layer is even more significant. Upon reaching this optimum, the bulk density of the layer is practically not increased, so that further compaction is ineffective.

Dosud známé způsoby nedestruktivního zjišťováni dosažené objemové hmotnosti, to je zhutnění, jsou založeny na principu zjišťování průniku záření radioizotopů, průchodu ultrazvuku, případně vyhodnocování kmitočtového spektra průběhu vibračních rázů zařízením, umístěným na válci. Nedostatkem metody, založené na použití' radioizotopů jsou zejména přísné hygienické předpisy pro manipulaci a provoz sondy, její vysoká cena a nutnost jejího dovozu z devizové oblasti, takže není možno tímto zařízením vybavit potřebný počet pracovišť a zaručit tak průběžnou kontrolu v celém průběhu provádění prací. Metoda, využívající ultrazvuku, je mimořádně náročná na složitost a pracovní rychlost. Navíc vyžaduje soustavné cejchování přístroje na standardním vzorku. Metoda analýzy kmitočtového spektra je založena na poznatku, že s postupujícím zhutňováním podkladu stoupá úroveň harmonických složek ve spektru signálu ze snímače. Tato metoda je náročná na složitost i pracovní rychlost elektronických obvodů a na citlivost a rychlost odezvy použitého snímače^Hitherto known methods of non-destructive determination of the achieved density, i.e. compaction, are based on the principle of detecting the penetration of radiation of radioisotopes, the passage of ultrasound, or the evaluation of the frequency spectrum of vibrational shock waveforms by a device placed on a roller. The drawbacks of the radioisotope-based method are, in particular, the strict hygienic regulations for handling and operating the probe, its high cost and the necessity of importing it from the foreign exchange area, so that the necessary number of workplaces cannot be equipped with this device. The ultrasonic method is extremely demanding in terms of complexity and working speed. In addition, it requires continuous calibration of the instrument on a standard sample. The method of frequency spectrum analysis is based on the knowledge that the level of harmonic components in the spectrum of the sensor signal increases as the substrate is compacted. This method is demanding on the complexity and working speed of electronic circuits and on the sensitivity and response speed of the sensor used

- 2 Výše uvedené nedostatky odstraňuje přístroj pro kontrolu zhutnění při hutnění vibračním Válcem se snímačem vibračních rázů a případně s následně zapojeným zesilovačem napětí podle vynálezu. Jeho podstatou je, že na výstup snímače vibračních rázů nebo v případě zařazení zesilovače napětí na výstup tohoto zesilovače napětí, je připojen usměrňovač tlumených kmitů, který je přes integrátor a vzorkovač připojen na vstup převodníku napětí-číslo. Výstup tohoto převodníku napětí-číslo. je spojen se vstupem vyhodnocovacího procesoru, na jehož, výstup je připojen indikátor stavu zhutnění.The aforementioned drawbacks are eliminated by a compaction control apparatus for compaction with a vibratory roller with a vibration shock sensor and optionally with a voltage amplifier according to the invention subsequently connected. Its essence is that a damping oscillator is connected to the output of the vibration surge sensor or, if the voltage amplifier is connected to the output of this voltage amplifier, which is connected via the integrator and the sampler to the input of the voltage-converter. Output of this voltage-number converter. it is connected to the input of the evaluation processor to which the compaction status indicator is connected.

Snímač vibračních rázů sestává z krytu, do jehož dna je zapuštěn elektrodynamický měnič. Pružné membrána elektrodynamického měniče je v dotyku se závažím, které je uloženo v dutině pouzdra, kde toto pouzdro je umístěno též v krytu a je upevněno mezi koš elektrodynamického měniče a víko krytu. Závaží je opřeno o víko krytu přes pružinu. Napříč· tímto závažím a pouzdrem je vedena struna, jejíž jeden konec je pevně uchycen k jedné boční stěně krytu a druhý konec je na protilehlé boční stěně krytu spojen s předepínacím šroubem.The vibration shock sensor consists of a housing in which the electrodynamic transducer is embedded. The resilient diaphragm of the electrodynamic transducer is in contact with a weight that is housed in a cavity of the housing, which housing is also housed in the housing and is secured between the basket of the electrodynamic transformer and the housing lid. The weight is supported on the cover by a spring. A string is guided across the weight and the sleeve, one end of which is fixedly attached to one side wall of the housing and the other end connected to the biasing screw on the opposite side wall of the housing.

Výhodou tohoto přístroje je jeho jednoduchost, snadná obsluha a cenové přístupnost. Metoda, kterou přístroj pro kontrolu zhutnění pracuje, je nenáročná. Přístroj nevyžaduje soustavné cejchováni na standardním vzorku.The advantage of this device is its simplicity, easy operation and affordability. The method used by the compaction control device is undemanding. The instrument does not require continuous calibration on a standard sample.

Na přiložených výkresech je na obr. 1 naznačen postup úpravy signálu, na obr. 2 je blokové schéma přístroje a na obr. 3 je schematicky uvedeno konstrukční uspořádání snímače vibračních rázů.In the accompanying drawings, Fig. 1 shows the signal conditioning procedure, Fig. 2 is a block diagram of the apparatus, and Fig. 3 schematically shows the structure of the vibration shock sensor.

Přístroj sestává ze snímače 4 vibračních rázů, na jehož výstup je v tomto případě připojen zesilovač *> napětí. Na výstup zesilovače £ napětí je připojen usměrňovač 6, který je přes integrátor 7 a vzorkovač 8 připojen na vstup převodníku % napětí-číslo. Výstup převodníku % napětí-číslo je připojen na vyhodnocovací procesor 10, na jehož výstup je připojen indikátor 11 stavu zhutnění» Vyhodnocovací procesor 10 může být tvořen na252407The device consists of a vibration shock sensor 4, the output of which in this case is connected to an amplifier *> voltage. A rectifier 6 is connected to the output of the voltage amplifier 6, which is connected via the integrator 7 and the sampler 8 to the input of the voltage-to-number converter. The output of the voltage-to-number converter is connected to the evaluation processor 10, to whose output the compaction status indicator 11 is connected.

- 5 příklad paměťovou jednotkou a aritmetickou jednotkou pro výpoěet průměrné hodnoty, na níž navazuje, paměí pro uložení průměrné hodnoty a dále binárním komparátorem s nastavitelnou úrovní komparace a s rozhodovacím obvodem.5 is an example of a memory unit and an arithmetic unit for calculating the average value to which it is connected, a memory for storing an average value, and a binary comparator with an adjustable comparison level and a decision circuit.

Způsob zjištění stavu zhutnění podkladové vrstvy spočívá ve změření efektivní hodnoty elektrického napětí ze snímače £ vibračních rázů a ve vyhodnocení minimální změny této veličiny oproti stavu při předcházejícím pojezdu vibračního válce. Přístroj je umístěn na vibračním válci. Snímají se snímačem·£ vibračních rázů tyto vibrace. Na výstupu snímače 4 vibračních rázů je první signál 1, který má tvar exponenciálně tlumené sinusovky. Amplituda a doba trvání kmitů závisí na tom, jak účinně je utlumen mechanický ráz ve vrstvě zhutňovaného materiálu. Perioda střídavého tlumeného průběhu je dána vlastním rezonančním kmitočtem snímače 4 vibračních rázů a na stavu zhutněného podkladu nezávisí. Dále se první signál 1 zesílí v zesilovači 2 ^a poté je usměrněn usměrňovačem 6, který je bučí jednocestný nebo dvoucestný. Tím jsou získány kladné sinusové půlperiody, tedy druhý signál 2, s klesající amplitudou. V obvodu integrátoru J dojde k jejich sečtení v čase. od počátku rázu do utlumení kmitů, což znázorňuje průběh třetího signálu 2 ¹¹³ výstupu, integrátoru 7· Pak je vzorkovačem 8. odebrán Vzorek naintegrované úrovně napětí a je podržen na vstupu převodníku 2 napětí-číslo. Číslicově vyjádřená informace na výstupu převodníku £ napétí-číslo odpovídá účinku mechanického rázu v hutněném materiálu. Úkolem déle navázaného vyhodnocovacího procesoru 10 je vyhodnotit, zda indikovaný stupeň zhutnění je konečný a dalším zhutněním se již nezvy- i Suje. V jednotce vyhodnocovacího procesoru 10 se porovnává průměrná hodnota ze souboru vzorků, měřených při dopředném pojezdu vibračního válce, s jednotlivými vzorky, získanými při hutnění téže stopy při pojezdu v opačném směru. Je-li'dosaženo přibližné shody s průměrnou hodnotou u většiny vzorků, vyhodnotí vyhodnocovací procesor IQ, že bylo dosaženo konečného zhutnění, což je signalizováno obsluze stroje. Velikost odchylky proti průměru je indikována indikátorem 11 průběžně při každém zpětném pojezdu.The method of determining the compaction state of the base layer consists in measuring the effective value of the electrical voltage from the vibration shock sensor 6 and evaluating the minimum change of this quantity compared to the state during the previous travel of the vibrating roller. The machine is placed on a vibrating roller. These vibrations are sensed by the vibration shock sensor. At the output of the vibration shock sensor 4 there is a first signal 1, which has the form of an exponentially attenuated sine wave. The amplitude and duration of the oscillations depend on how effectively the mechanical shock in the compaction material layer is attenuated. The period of alternating damped waveform is given by the natural resonant frequency of the 4 vibration shock sensor and does not depend on the state of the compacted substrate. Further, the first signal 1 is amplified in the amplifier 2 ^{and is} then rectified by a rectifier 6, either one-way or two-way. This gives positive sine half-periods, i.e. a second signal 2, with decreasing amplitude. They are summed over time in the integrator circuit J. from the beginning of impact to dampen vibrations, which shows the course of the third signal ²¹¹³ output of the integrator 7 · Then the eighth sampler Sample collection naintegrované voltage level and is held at the input voltage of the converter two-number. The numerically expressed information at the output of the voltage-number converter 6 corresponds to the effect of mechanical shock in the compacted material. The task of the longer evaluated evaluation processor 10 is to evaluate whether the indicated degree of compaction is finite and further compaction no longer increases. In the evaluation processor unit 10, the average value of the set of samples measured at the forward travel of the vibratory roller is compared with the individual samples obtained when compacting the same track while traveling in the opposite direction. If an approximate match with the average value for most samples is reached, the evaluation processor 10 judges that the final compaction has been reached, which is signaled to the machine operator. The magnitude of the deviation from the diameter is indicated by the indicator 11 continuously at each reverse travel.

,0, 0

Samotný snímač 4 vibračních rázů v tomto případě sestáváThe vibration shock sensor 4 itself consists in this case

- 4 z krytu 41, do jehož dna 42 je zapuštěn elektrodynamický měnič 42· Pružné membrána 44 tohoto elektrodynamického měniče je v dotyku se závažím 45» které na ni jedním koncem dosedá. Toto závaží 45 je uloženo v dutině 46 pouzdra 42, kde toto pouzdro 42 je uloženo též v krytu 41 a je upevněno mezi koš elektrodynamického měniče 45 a víko 48 krytu 41. Závaží „45 je o víko 48 krytu 41 opřeno pomocí pružiny 49» Napříč závažím 45 a pouzdrem 47 je vedena struna 50. jejíž jeden konec je pevně uchycen k jedné boční stěně krytu 41 a druhý konec je na protilehlé boční stěně krytu 41 spojen s předepínacím šroubem 51.4 of the housing 41, into whose bottom 42 the electrodynamic transducer 42 is embedded. The resilient diaphragm 44 of this electrodynamic transducer is in contact with a weight 45, which abuts against it at one end. This weight 45 is housed in a cavity 46 of the housing 42, which housing 42 is also housed in the housing 41 and is secured between the basket of the electrodynamic transducer 45 and the lid 48 of the housing 41. The weight 45 is supported on the lid 48 of the housing 41 by spring 49 » A string 50 is guided by the weight 45 and the sleeve 47, one end of which is fixedly attached to one side wall of the cover 41 and the other end connected to the biasing screw 51 on the opposite side wall of the cover 41.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION ^r

An apparatus for checking compaction during compaction with a vibratory roller with a vibration shock sensor and optionally a voltage amplifier, characterized in that a damped rectifier (6) is connected to the output of the vibration shock sensor (4) or to the output of a downstream voltage amplifier (5). The oscillator is connected via an integrator (7) and a sampler (8) to the voltage-number converter input, the output of which is coupled to the input of the evaluation processor AO, to which the compaction status indicator (11) is connected.

Apparatus according to Claim 1, characterized in that the vibration shock sensor (4) consists of a housing (41) into which the electrodynamic transducer (45) is embedded in the bottom (42) of which the resilient diaphragm (44) is in contact with the weight. 45), housed in a cavity (46) of the housing (47), which is also housed in the housing (41) and the housing (47). is mounted between the basket of the electrodynamic transducer (45) and the cover (48) of the cover (41), the weight (45) being supported on the cover (48) of the cover (41) by spring (49) and across the housing (47) and weight A string (50), which is fixed at one end thereof, is guided to one side wall of the cover (41) and its other. the end is connected to the pretensioning screw (51) on the opposite side wall of the cover (41) ·

2 Drawings