RU2157756C2

RU2157756C2 - Table vibrator for compaction of concrete mixes in mold

Info

Publication number: RU2157756C2
Application number: RU98117630A
Authority: RU
Inventors: С.Я. Галицков; В.В. Голубев; А.В. Караваев; В.М. Радомский
Original assignee: Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-10-20

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: table vibrator has working member in form of vibrating table connected with vibration exciter and installed on base with help of flexible spacers. Vibration exciter is provided with two controlled coaxially installed and frequency-regulated induction motors, and digital system of automatic control of turning angle of these motors. Automatic system ensures control of frequency and amplitude of vibrating table by preset law. EFFECT: higher quality of compacting of concrete mixes. 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для уплотнения бетонных смесей в форме. The invention relates to the production of building materials and is intended for compaction of concrete mixtures in the mold.

Известен дебалансный вибровозбудитель со встроенным электродвигателем, включающий в себя асинхронный двигатель, на валу которого расположены спаренные дебалансы одинаковой массы (см. под ред. Э.Н.Кузина. Строительные машины. Том 1. Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. - М.: Машиностроение, 1991, с.349)[1]. Known unbalanced vibration exciter with a built-in electric motor, including an asynchronous motor, on the shaft of which are paired unbalances of the same mass (see under the editorship of E.N. Kuzin. Building machines. Volume 1. Machines for the construction of industrial, civil structures and roads. - M.: Mechanical Engineering, 1991, p. 349) [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве используется ручное разведение дебалансов для изменения амплитуды колебаний рабочего органа, что в процессе вибрирования невозможно - необходимо прерывать процесс уплотнения и выключать установку, что приведет к нарушению процесса виброуплотнения бетонной смеси, потере времени и электроэнергии. При использовании одного положения дебалансов на валу двигателя, т. е. уплотнении на одной амплитуде невозможно повысить показатели качества бетона по прочности. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the known device uses manual dilution of unbalances to change the amplitude of oscillations of the working body, which is impossible during vibration - it is necessary to interrupt the compaction process and turn off the installation, which will lead to a violation process of vibration compaction of concrete mix, loss of time and electricity. When using one position of unbalance on the motor shaft, i.e., compaction at the same amplitude, it is impossible to increase the quality indicators of concrete in strength.

Известен одновальный дебалансный вибровозбудитель с круговой вынуждающей силой, включающий в себя асинхронный двигатель, на концах вала которого закреплено по одному одинаковому дебалансу (см. Вибрации в технике. Том 4. Вибрационные процессы и машины. М.: Машиностроение. 1981, с.236)[2]. A single-shaft unbalanced vibration exciter with a circular driving force is known, which includes an asynchronous motor, at the ends of the shaft of which one identical unbalance is fixed (see Vibrations in technology. Volume 4. Vibration processes and machines. M .: Mechanical engineering. 1981, p.236) [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве используются неспаренные дебалансы, масса которых не изменяется в процессе вибрирования, а следовательно, регулирование амплитуды колебаний рабочего органа невозможно, т.е. повысить показатели качества бетона по прочности невозможно. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that in the known device unpaired unbalances are used, the mass of which does not change during vibration, and therefore, it is impossible to regulate the amplitude of vibrations of the working body, i.e. it is impossible to increase concrete quality indicators by strength.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является резонансная виброплощадка для уплотнения бетонных смесей в форме, включающая рабочий орган - вибростол, соединенный с возбудителем колебаний и установленный посредством упругих прокладок на основании (см. авт. свид. СССР N 2051790, кл. В 28 В 1/08, 1982). [3] -принято за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a resonant vibration pad for compacting concrete mixtures in the form, including a working body - a vibrating table connected to an exciter of vibrations and installed by means of elastic gaskets on the base (see ed. Certificate of the USSR N 2051790, C. B 28 V 1/08, 1982). [3] - adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что виброплощадка работает в резонансном режиме, что позволяет получить высокие амплитуды колебаний рабочего органа с бетонной смесью на начальной стадии виброуплотнения. На конечной стадии при этих амплитудах в бетоне начнут происходить деструктивные процессы (расслоение смеси), избежать которые можно снижением амплитуды колебаний, что известное устройство не предусматривает, а, следовательно, нельзя повысить качественные показатели бетона, сэкономить строительные материалы, входящие в состав смеси и сократить время виброуплотнения. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the vibrating plate operates in resonance mode, which allows to obtain high amplitudes of vibrations of the working body with the concrete mixture at the initial stage of vibration compaction. At the final stage, at these amplitudes, destructive processes (delamination of the mixture) will begin to occur in concrete, which can be avoided by reducing the oscillation amplitude, which the known device does not provide, and therefore it is impossible to improve the quality of concrete, save the building materials that make up the mixture and reduce vibration compaction time.

Технический результат - повышение показателей качества бетонных изделий по прочности, экономия электроэнергии и строительных материалов, входящих в состав бетонной смеси, сокращение времени виброуплотнения. The technical result is an increase in the quality indicators of concrete products in terms of strength, saving energy and building materials that are part of the concrete mixture, reducing the time of vibration compaction.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной виброплощадке для уплотнения бетонных смесей в форме, содержащей рабочий орган - вибростол, соединенный с возбудителем колебаний и установленный посредством упругих прокладок на основании, причем возбудитель колебаний снабжен двумя управляемыми соосно установленными асинхронными двигателями с дебалансами и системой автоматического управления этими двигателями, причем в систему управления включены задатчик частоты вибрирования, задатчик амплитуды колебаний рабочего органа, первый и второй регуляторы системы управления углом поворота вала первого двигателя возбудителя колебаний, частотный силовой преобразователь первого двигателя, первый и второй регуляторы системы управления углом поворота вала второго двигателя возбудителя колебаний, частотный силовой преобразователь второго двигателя, первый и второй асинхронные двигатели, снабженные датчиками угла поворота вала двигателя, блок суммирования, причем выход задатчика частоты вибрирования соединен с прямым входом первого регулятора системы управления углом поворота вала первого двигателя и с первым входом блока суммирования, выход задатчика амплитуды колебаний рабочего органа соединен со вторым входом блока суммирования, выход блока суммирования соединен с прямым входом первого регулятора системы управления углом поворота вала второго двигателя, выход первого регулятора системы управления углом поворота вала первого двигателя соединен с прямым входом второго регулятора системы управления углом поворота вала первого двигателя, аналогично, выход первого регулятора системы управления углом поворота вала второго двигателя соединен с прямым входом второго регулятора системы управления углом поворота вала второго двигателя, выход второго регулятора системы управления углом поворота вала первого двигателя соединен со входом частотного силового преобразователя первого двигателя, выход второго регулятора системы управления углом поворота вала второго двигателя соединен со входом частотного силового преобразователя второго двигателя, выход частотного силового преобразователя первого двигателя соединен со входом первого двигателя, выход частотного силового преобразователя второго двигателя соединен со входом второго двигателя, выход первого двигателя соединен с датчиком угла поворота вала первого двигателя, выход второго двигателя соединен с датчиком угла поворота вала второго двигателя, выход датчика угла поворота вала первого двигателя соединен с инверсными входами первого и второго регуляторов системы управления углом поворота вала первого двигателя, выход датчика угла поворота вала второго двигателя соединен с инверсными входами первого и второго регуляторов системы управления углом поворота вала второго двигателя. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known vibratory plate for compaction of concrete mixtures in the form containing a working body - a vibrating table connected to the vibration exciter and installed by means of elastic gaskets on the base, and the vibration exciter is equipped with two coaxially mounted asynchronous motors with unbalances and an automatic control system for these engines, and the control system includes a vibration frequency adjuster, the oscillation amplitudes of the working body, the first and second regulators of the angle of rotation control of the shaft of the first engine of the oscillation exciter, the frequency power converter of the first engine, the first and second regulators of the angle of rotation of the shaft of the second engine of the exciter, the frequency of the power converter of the second engine, the first and second induction motors equipped with sensors of the angle of rotation of the motor shaft, a summing unit, and the output of the vibration frequency generator is connected to a direct input the first regulator of the shaft angle control system of the first engine and with the first input of the summing unit, the output of the oscillator amplitude adjuster is connected to the second input of the summing unit, the output of the summing unit is connected to the direct input of the first shaft angle control system of the second engine, the output of the first system regulator controlling the angle of rotation of the shaft of the first engine is connected to the direct input of the second regulator of the control system of the angle of rotation of the shaft of the first engine, similarly, the output of the first regulator of the angle of rotation control system of the second engine is connected to the direct input of the second regulator of the angle of rotation control of the second engine, the output of the second regulator of the angle of rotation of the first engine is connected to the input of the frequency power converter of the first engine, the output of the second regulator of the angle of rotation control the shaft of the second engine is connected to the input of the frequency power converter of the second engine, the output of the frequency power converter the first engine is connected to the input of the first engine, the output of the frequency power converter of the second engine is connected to the input of the second engine, the output of the first engine is connected to the angle sensor of the shaft of the first engine, the output of the second engine is connected to the angle sensor of the shaft of the second engine, the output of the shaft angle sensor the first engine is connected to the inverse inputs of the first and second regulators of the control system of the angle of rotation of the shaft of the first engine, the output of the sensor of the angle of rotation of the shaft of the second engine STUDIO connected to the inverted inputs of the first and second controllers control the rotation angle of the shaft of the second motor system.

На фиг. 1, a, b изображена виброплощадка для уплотнения бетонных смесей, разрез A-A и вид сбоку соответственно; на фиг. 2 показана схема расположения дебалансов; на фиг. 3 изображена структурная схема системы управления. In FIG. 1a, 1b show a vibration pad for compaction of concrete mixtures, section A-A and side view, respectively; in FIG. 2 shows an arrangement of unbalances; in FIG. 3 shows a block diagram of a control system.

Виброплощадка содержит рабочий орган - вибростол 1, опалубку с бетонной смесью 2, установленную на рабочем органе. Вибростол 1 посредством упругих прокладок 3 опирается на основание 4. На нижней части стола закреплен возбудитель колебаний 5 с двумя соосно установленными управляемыми асинхронными двигателями - первым двигателем 6 и вторым двигателем 7, на валу первого двигателя установлен дебаланс 8, на валу второго двигателя - дебаланс 9. Двигатель 6 снабжен датчиком угла поворота 10, двигатель 7 снабжен датчиком угла поворота 11. The vibrating platform contains a working body - a vibrating table 1, a formwork with concrete mixture 2, mounted on a working body. The vibrating table 1 by means of elastic gaskets 3 rests on the base 4. On the lower part of the table, a vibration exciter 5 is fixed with two coaxially mounted controlled asynchronous motors - the first motor 6 and the second motor 7, an unbalance 8 is installed on the shaft of the first engine, and an unbalance on the shaft of the second engine 9 The engine 6 is equipped with a rotation angle sensor 10, the engine 7 is equipped with a rotation angle sensor 11.

На фиг. 2 показана схема расположения дебалансов. Дебалансы одинаковой массы m_oрасположены на одной оси, причем дебаланс 8 установлен на двигателе 6, а дебаланс 9 установлен на двигателе 7.In FIG. 2 shows an arrangement of unbalances. Imbalances of the same mass m _o are located on the same axis, and the unbalance 8 is installed on the engine 6, and the unbalance 9 is installed on the engine 7.

На фиг. 3 изображена структурная схема системы управления синхронным вращением дебалансов и их смещением относительно друг друга в процессе вращения. Она включает в себя задатчик частоты вибрирования 12, задатчик амплитуды колебаний рабочего органа 13, блок суммирования 14, узлы сравнения 15 и 16 соответственно в первом и втором каналах, и два идентичных канала управления, каждый из которых содержит интегральный регулятор 17 и 18 соответственно в первом и втором канале, узел сравнения 19 и 20 соответственно в первом и втором канале, пропорционально-дифференциальный регулятор 21 и 22 соответственно в первом и втором канале, частотный силовой преобразователь 23 и 24 соответственно в первом и втором канале, асинхронный двигатель 6 и 7 соответственно в первом и втором канале, датчик угла поворота вала двигателя 10 и 11 соответственно в первом и втором канале. In FIG. 3 shows a block diagram of a control system for the synchronous rotation of unbalances and their displacement relative to each other during rotation. It includes a vibration frequency adjuster 12, an oscillation amplitude adjuster of the working body 13, a summing unit 14, comparison nodes 15 and 16, respectively, in the first and second channels, and two identical control channels, each of which contains an integral controller 17 and 18, respectively, in the first and the second channel, the comparison node 19 and 20, respectively, in the first and second channel, the proportional-differential controller 21 and 22, respectively, in the first and second channel, the frequency power converter 23 and 24, respectively, in the first and second on the side, an induction motor 6 and 7, respectively, in the first and second channel, a rotation angle sensor of the motor shaft 10 and 11, respectively, in the first and second channel.

Выход задатчика частоты вибрирования 12 соединен с прямым входом узла сравнения 15 и с первым входом блока суммирования 14, выход задатчика амплитуды колебаний 13 соединен со вторым входом блока суммирования 14, выход блока суммирования 14 соединен с прямым входом узла сравнения 16. В прямой цепи первого канала управления последовательно установлены узел сравнения 15, интегральный регулятор 17, узел сравнения 19, пропорционально-дифференциальный регулятор 21, частотный силовой преобразователь 23, асинхронный двигатель 6, а в обратной связи установлен датчик угла поворота вала двигателя 10. Аналогично, в прямой цепи второго канала управления последовательно установлены узел сравнения 16, интегральный регулятор 18, узел сравнения 20, пропорционально-дифференциальный регулятор 22, частотный силовой преобразователь 24, асинхронный двигатель 7, а в обратной связи установлен датчик угла поворота вала двигателя 11. Выход датчика 10 соединен с инверсными входами узлов сравнения 15 и 19, а выход датчика 11 соединен с инверсными входами узлов сравнения 16 и 20. The output of the vibration frequency adjuster 12 is connected to the direct input of the comparison unit 15 and to the first input of the summing unit 14, the output of the vibration amplitude adjuster 13 is connected to the second input of the summation unit 14, the output of the summation unit 14 is connected to the direct input of the comparison unit 16. In the direct circuit of the first channel the control unit, the comparison unit 15, the integral controller 17, the comparison unit 19, the proportional differential controller 21, the frequency power converter 23, the asynchronous motor 6 are installed in series, and in the feedback set the angle sensor of the motor shaft 10 is connected. Similarly, in the direct circuit of the second control channel, a comparison unit 16, an integral controller 18, a comparison unit 20, a proportional-differential controller 22, a frequency power converter 24, an asynchronous motor 7, are installed in feedback and installed the angle sensor of rotation of the motor shaft 11. The output of the sensor 10 is connected to the inverse inputs of the comparison nodes 15 and 19, and the output of the sensor 11 is connected to the inverse inputs of the comparison nodes 16 and 20.

Задатчик частоты 12, задатчик амплитуды 13, интегральные регуляторы 17 и 18, узлы сравнения 15, 16, 19, 20, пропорционально-дифференциальные регуляторы 21, 22, выполнены, например, программно. Частотные силовые преобразователи 23 и 24 выполнены, например, в виде стандартных транзисторных широтно-частотно-импульсных преобразователей со встроенными стандартными цифроаналоговыми преобразователями, датчики угла поворота 10 и 11 выполнены, например, в виде фотоэлектрических преобразователей типа BE-178. При программной реализации блоков 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20 может быть использован, например, программируемый контроллер С-60, обладающий необходимым количеством встроенных цифроаналоговых преобразователей и устройств сопряжения с фотоэлектрическими датчиками угла. Frequency adjuster 12, amplitude adjuster 13, integral regulators 17 and 18, comparison nodes 15, 16, 19, 20, proportional-differential regulators 21, 22, are made, for example, programmatically. Frequency power converters 23 and 24 are made, for example, in the form of standard transistor pulse-frequency converters with built-in standard digital-to-analog converters, rotation angle sensors 10 and 11 are made, for example, in the form of BE-178 photoelectric converters. In the software implementation of blocks 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, for example, the S-60 programmable controller can be used, which has the required number of built-in digital-to-analog converters and interface devices with photoelectric angle sensors.

Установка работает следующим образом. По заданному закону изменения частоты колебаний вибростола ν_зад и амплитуды колебаний X_зад на выходе задатчика частоты 12 формируется сигнал задания угла поворота вала первого двигателя α_1зад= ψ(ν_зад) , а на выходе задатчика амплитуды 13 формируется сигнал задания угла рассогласования дебалансов φ_зад= ψ(X_зад) , далее сигнал φ_зад суммируется c α_1зад в узле суммирования 14, что дает на его выходе сигнал задания угла поворота вала второго двигателя α_2зад
Выходные сигналы с задатчика 12 и сумматора 14 поступают соответственно на входы следящих приводов первого и второго двигателей. Сигнал с выхода сумматора 15 подается на вход интегрального регулятора 17, который необходим для придания следящей системе требуемого быстродействия. Сигнал с выхода сумматора 19 поступает на вход пропорционально-дифференциального регулятора 21, который предназначен для компенсации наибольшей постоянной времени объекта управления. Сигнал с регулятора 21 подается на вход частотного силового преобразователя 23, который изменяет частоту и амплитуду напряжения питания асинхронного двигателя 6 и тем самым регулирует его скорость вращения и угол поворота вала двигателя и, соответственно, угол поворота дебаланса 8. На выходе первого двигателя формируется действительное значение угла поворота его вала α₁, которое контролируется с помощью датчика 10.Installation works as follows. According to the given law of changing the vibration frequency of the vibrating table ν _rear and vibration amplitude X _rear at the output of the frequency adjuster 12, a signal for setting the angle of rotation of the shaft of the first engine α _1set = ψ (ν _rear ) is generated, and at the output of the amplitude adjuster 13, a signal for setting the angle of unbalance mismatch φ _rear = ψ (X _back ), then the signal φ _{back is} summed with c α _{1 back} in the summing node 14, which gives its output a signal to set the angle of rotation of the shaft of the second engine α _{2 back}
The output signals from the setter 12 and the adder 14 are respectively supplied to the inputs of the servo drives of the first and second engines. The signal from the output of the adder 15 is fed to the input of the integral controller 17, which is necessary to give the tracking system the required speed. The signal from the output of the adder 19 is fed to the input of the proportional-differential controller 21, which is designed to compensate for the greatest time constant of the control object. The signal from the controller 21 is fed to the input of the frequency power converter 23, which changes the frequency and amplitude of the supply voltage of the induction motor 6 and thereby regulates its rotation speed and the rotation angle of the motor shaft and, accordingly, the rotation angle of the unbalance 8. The actual value is generated at the output of the first motor the angle of rotation of its shaft α ₁ , which is controlled using the sensor 10.

Сигнал с выхода сумматора 16 подается на вход интегрального регулятора 18, который необходим для придания следящей системе требуемого быстродействия. Сигнал с выхода сумматора 20 поступает на вход пропорционально-дифференциального регулятора 22, который предназначен для компенсации наибольшей постоянной времени объекта управления. Сигнал с регулятора 22 подается на вход частотного силового преобразователя 24, который изменяет частоту и амплитуду напряжения питания асинхронного двигатели 7 и тем самым регулирует его скорость вращения и угол поворота вала двигателя и, соответственно, угол поворота дебаланса 9. На выходе второго двигателя формируется действительное значение угла поворота его вала α₂ , которое контролируется с помощью датчика 11. Разность α₁ и α₂ дает действительный угол φ разведения дебалансов 8 и 9 (фиг.2), который должен быть близким по значению с φ_зад.The signal from the output of the adder 16 is fed to the input of the integral controller 18, which is necessary to give the tracking system the required speed. The signal from the output of the adder 20 is fed to the input of the proportional-differential controller 22, which is designed to compensate for the greatest time constant of the control object. The signal from the controller 22 is fed to the input of the frequency power converter 24, which changes the frequency and amplitude of the supply voltage of the induction motors 7 and thereby regulates its rotation speed and the angle of rotation of the motor shaft and, accordingly, the angle of rotation of the unbalance 9. The actual value is generated at the output of the second motor the angle of rotation of its shaft α ₂ , which is controlled by the sensor 11. The difference α ₁ and α ₂ gives the actual angle φ of the dilution of unbalances 8 and 9 (figure 2), which should be close in value to φ _back .

Дебалансы 8 и 9 вращаются синхронно с равной скоростью. Скорость их вращения регулируется автоматически задатчиком 12. Угол φ разведения дебалансов (фиг.2) регулируется автоматически при вращении дебалансов с помощью задатчика 13. В результате автоматически регулируются частота и амплитуда колебаний вибростола. Imbalances 8 and 9 rotate synchronously with equal speed. The speed of their rotation is automatically adjusted by the adjuster 12. The angle φ of the unbalance dilution (Fig. 2) is automatically adjusted when the unbalances are rotated by the adjuster 13. As a result, the frequency and amplitude of vibrations of the vibrating table are automatically adjusted.

Источники информации
1. Строительные машины. Том 1. Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. Под ред. Кузина Э.Н.- М.: Машиностроение, 1991, с.349.Sources of information
1. Construction vehicles. Volume 1. Machines for the construction of industrial, civil structures and roads. Ed. Kuzina E.N.- M .: Engineering, 1991, p. 349.

2. Вибрации в технике. Том 4. Вибрационные процессы и машины. М.: Машиностроение, 1981, с.236. 2. Vibration in technology. Volume 4. Vibration processes and machines. M.: Mechanical Engineering, 1981, p. 236.

3. Патент РФ N 2051790, кл. В 28 В 1/08, 1982. 3. RF patent N 2051790, cl. B 28 B 1/08, 1982.

Claims

A vibrating platform for compacting concrete mixtures in the form, containing a working body - a vibration table connected to an vibration exciter and mounted by means of elastic gaskets on the base, characterized in that the vibration exciter is equipped with two coaxially mounted asynchronous motors with unbalances and an automatic control system for these engines, the control system includes a vibration frequency adjuster, an oscillation amplitude adjuster of the working body, the first and second controllers of the control system the angle of rotation of the shaft of the first engine of the exciter of oscillations, the frequency power converter of the first engine, the first and second controllers of the angle of rotation of the shaft of the second engine of the exciter of oscillations, the frequency power converter of the second engine, the first and second asynchronous motors equipped with sensors of the angle of rotation of the motor, summing unit moreover, the output of the vibration frequency adjuster is connected to the direct input of the first controller of the shaft rotation angle control system of the first engine I and with the first input of the summing unit, the output of the oscillator amplitude amplitude adjuster is connected to the second input of the summing unit, the output of the summing unit is connected to the direct input of the first regulator of the angle of rotation control of the second engine, the output of the first regulator of the angle of rotation control of the first engine is connected to direct input of the second regulator of the angle of rotation control of the shaft of the first engine, similarly the output of the first regulator of the angle of rotation of the shaft of the second engine The atelier is connected to the direct input of the second regulator of the angle of rotation control of the second motor shaft, the output of the second regulator of the angle of rotation control of the first engine is connected to the input of the frequency power converter of the first engine, the output of the second regulator of the angle of rotation control of the second engine is connected to the input of the frequency power converter the second engine, the output of the frequency power converter of the first engine is connected to the input of the first engine, the output is frequency about the power converter of the second engine is connected to the input of the second engine, the output of the first engine is connected to the angle sensor of the shaft of the first engine, the output of the second engine is connected to the angle sensor of the shaft of the second engine, the output of the angle sensor of the shaft of the first engine is connected to the inverse inputs of the first and second regulators the control system of the angle of rotation of the shaft of the first engine, the output of the sensor of the angle of rotation of the shaft of the second engine is connected to the inverse inputs of the first and second controllers of the system systematic way rotation angle of the shaft of the second motor.