SU1507571A1 - Система управлени вибрационным устройством дл уплотнени бетонной смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  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, опирающегос  на упругие элементы 2, электромагнитного возбудител  3. Система управлени  состоит из датчика 4 вибрации, преобразовател  5 сигнала обратной св зи, блока 6 управлени  частотой вибрации, преобразовател  7 частоты вибрации, преобразовател  8 сигнала обратной св зи, элемента 9 сравнени , блока 10 управлени  амплитудой вибрации, трехфазного выпр мител  11, датчика 12 мощности, дифференциатора 13, нуль-органа 14, контактора 15, блока 16 переменного коэффициента, управл емого генератора 17 гармонических колебаний, источника 19 посто нного напр жени . 5 ил.

Description

СП

о

СП

I

31

Изобретение относитс  к строител1 - ству и предназначено дл  использона- ни  в технологическом процессе произ- волстпа строительных конструкц, и частности при вибрационном формовании бетонных и железобетонных изделий.

Целью изобретени   нл етс  повышение точности управлени .

На фиг.) изображена функциональна  схема предлагаемо системы управлени  пибрационным устройством; на фиг.2 - эпюры сигналов на элементах системы; на фиг.3 - кривые зависимостей мощности,потребл емой электромагнитным возбудителем при уплотнении, от времени на фиг.4 - эпюры сигналов на -элементах системы; на фиг. 5 - спектральный состав полигармонических колебаний рабочего органа.

Вибрационное устройство дл  уплотнени  бетонной смеси (фиг.1) состоит из рабочего органа 1, опирающегос  на упругие элементы 2, и электромагнитного возбудител  3,

Система управле1Н1  (фиг.1) содержит датчик 4 вибрации, закрепленный на рабочем органе, преобразователь 5 сигнала обратной св зи, блок 6 управлени  частотой вибрации, преобразователь 7 частоты вибрации, преобразователь 8 сигнала обратной св зи, элемент 9 сравнени , блок 10 управлени  амплитудой вибрации, трехфазный выпр митель 11, датчик 12 мощности, диф- ференциатор 13, нуль-орган 14, тор 15, блок 16 переменного коэффициента , управл емый генератор 17 гармонических колебаний, сумматор 18 и источник 19 посто нного напр жени .

На фиг.2 обозначелы: i импульсы тока, протекающего через электромагнитный возбудитель 3; и - величина зазора в электромагнитном возбудителе 3; dS/dt - скорость изменени  зазора в возбудителе 3, U - напр жение на выходе блока 6 управлени  частотой вибрации.

На фиг.З обозначены: N - мощность, потребл ема  возбудителем 3 t - врем ; 1 и 2 - кривые зависимостей мощности от времени, причем крива  1 получена при жесткости бетонной смеси, равной 30с, а крива  2 - при жесткости , равной 60с.

На фиг.4 обозначены: Uj - напр жение на выходе датчика 4 вибрации при отсутствии амплитудной модул ции колебаний рабочего органа 1} Uj - напр 

г

ю 5 0

5

30 0

0

571

жение на выходе управл емого генератора 17 гармонических колебаний , U4 - напр же1П1е на выходе источника 19 посто шгого напр жени ; Uj - напр жение на выходе сумматора 10; U, - напр жение на выходе датчика 4 вибрации при амплитудной модул ции колебаний рабочего органа 1.

На фиг.З обозначены: U - текуща  частота колебаний рабочего органа 1} СО к - частота колебаний рабочего органа (несуща  частота), численно равна  резонансной частоте, устанавливающейс  в вибрационном устройстве , (л)дд- частота напр жени  на выходе управл емого генератора 17 гармонических колебаний (модулирующа  частота ) ; и - амплитуды колебаний на- пр жени, вход щих в состав спектра амплитудно-модулированных колебаний.

Система управлени  вибрационным устройством уплотнени  бетонной смеси работает следующим образом.

При включении контактора 15 возникает первоначальный возмущающий импульс напр жени , поступающий с преобразовател  7 частоты на электромагнитный возбудитель 3. Первоначальный импульс вызывает дв1шение  кор  и статора электромагнитного возбудител  в сторону сжати  упругих элементов возбудител , переход щее в свободные колебани  (фиг.2, крива  о ). Па выходе датчика 4 вибрации возникает сигнал переменного тока, повтор ю- 1ЦИЙ по частоте, амплитуде и фазе колебани  рабочего органа 1. Этот сигнал в первом преобразователе 5 сигнала обратной св зи усиливаетс  по мощности и дифференцируетс , что приводит к формированию на его выходе знакопеременного сигнала do/dt (фиг.2), поступающего на вход блока 6 управлени  частотой вибрации. В блоке 6 сигнал dS /dt преобразуетс  в последовательность однопол рных импульсов и (фиг.2), по вл ющихс  на тех интервалах времени, в течение которых  корь и статор возбудител  3 движутс  в сторону уменьщени  зазора о , На тех интервалах времени, в течение которых  корь и статор возбудител  3 под действием упругих элементов движутс  в сторону увеличени  зазора ( напр жение U, равно нулю (фиг.2). В преобразователе 7 част(пы импульсы и, усиливаютс  по мощности и поступают на электромагнитный возбудитель

5 .

3. Возникает положительна  обратна  св зь, при которой колебани   кор  и статора возбудител  3 происход т н резонансной частоте системы электромагнитный возбудитель - рабочий орган , т.е. частота импульсов тока i (фиг.2) равна частоте собственных колебаний этой системы. Поддержание колебаний рабочего органа в реЭонанс- ном режиме позвол ет снизить установленную мощность возбудител  3, т.е. обеспечиваетс  повышение энергетических показателей работы вибрационного устройства.

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

Дл  оптимизации (минимизации) длительности процесса виброуплотнени  используетс  специфическа  дл  устройства зависимость мощности,потребл емой электромагнитным возбудителем 3, от времени (фиг.З) при резонансном режиме колебаний. При уплотнении бетонных смесей любой жесткости потребл ема  мощность с течением времени снижаетс , стрем сь к некоторому установившемус  значению (фиг.З), что физически объ сн етс  постепенным снижением энергозатрат на преодоление в зкого трени  между компонентами смеси. К концу проце са виброуплотнени  бетонна  смесь колеблетс  как единое тело при посто нстве потребл емой возбудителем мощности. Дальнейша  работа устройства нецелесообразна, так как степень уплотнени  смеси практически не повышаетс  и даже возможно ее расслоение .

Дл  отключени  устройства при достижении предельной степени уплотнени , т.е. когда мощность, потреб л ема  возбудителем 3, перестает измен тьс , используютс  датчик 12 мощности, дифференциатор 13, нуль- орган 14 и контактор 15. При достижении предельной степени уплотнени  мощность на выходе датчика 12 перестает измен тьс , сигнал на выходе дифференциатора 13 становитс  равным нулю и нуль-орган 14 отключает контактор 15, прекращающий вибрационное воздействие на рабочий орган с бетонной смесью.

По закономерност м, аналогичным кривым на фиг.З. измен етс  и резо075716

нансна  частота системы электромаг- нитньи возбудитель - рабочий орган однако относительное изменение мощности в 5-7 раз превосходит относительное изменение резонансной частоты , что при использовании датчика мощности позвол ет существенно повысить чувствительность устройства к

д изменению степени уплотнени  бетонной смеси.

Предлагаемое устройство не только обеспечивает поддержание резонансного режима на прот жении всего вре )5 мени виброуплотнени  и оптимизирует длительность процесса, но и осуше- ствл ет полигармонический режим ко- лебаниГ) рабочего органа.

Дл  реализации полигармоническо20 го режима в устройство введены управл емый генератор 17 гармонических колебаний, источник 19 посто нного напр жени  и сумматор 18.

На выходе генератора 17 форми25 руетс  знакопеременное напр жение гармонической формы (фиг.4, крива  и) частотой СО изменени  которого меньше частоты СО колебаний рабочего органа. В сумматоре 18 это

20 напр жение суммируетс  с посто нным напр жением (фиг.4, крива  U), получаемым от источника 19 посто нного напр жени . В результате на выходе сумматора 18 формируетс  знакопосто нное напр жение (фиг.4, крива  Uj), уровень которого измен етс  по закону изменени  напр жени  и.

Напр жение 1)5 через элемент 9 сравнени  и блок 10 управлени  амплитудой вибрации поступает на первый вход трехфазного выпр мител  11, на выходе которого напр жение также начинает измен тьс  в соответствии с законом изменени  напр жени  V

Соответственно измен ютс  уровень

импульсов напр жени  на выходе преобразовател  7 частоты и амплитуда колебаний рабочего органа 1 (фиг.4, крива  Ug). Происходит амплитудна 

модул ци  колебаний рабочего органа 1, глубина которой определ етс  амплитудой напр жени  U зСпектр амплитудно-модулированного колебани  содержит гармонические колебани  с частотами СО СОн м Q U (фиг. 5) . Наличие нескольких гарг

монических составл юших в результате

40

колебаний рабочего органа 1 интенсифицирует процесс пиброуплотнени .

Дл  более точной отработки модулирующего напр жени  введена обратна  св зь по амплитуде колебаний ра- бочег о органа 1 . Дл  ее реализации сигнал с датчика 4 вибрации постуца- ет на второй цреобразователь 8 сигнала обратной св зи, в котором он выпр мл етс  и проходит через фильтр Напр жение с выхода второго преобразовател  8 сигнала обратной св зи сравниваетс  в элементе 9 сравнени  с напр жением, поступающим с вы- хода сумматора 18 и  вл ющимс  задающим напр жением.

Введение обратной св зи по амплитуде колебаний рабочего органа одновременно предотвращает возникно- вение больших ускорений при колебани х , привод щих к отрыву бетонной смеси от рабочего органа и ухудшению качества готовых изделий.

В предлагаемом устройстве моду- лирующа  частота не остаетс  посто нной , а измен етс  во времени,причем изменение частоты осуществл етс  в соответствии с законом изменени  мощности, потребл емой электромаг- нитным возбудителем 3 (фиг.З). Дл  этого сигнал с выхода датчика 12 мощности через блок 16 переменного коэффициента подаетс  на вход управл емого генератора 17 гармонических колебаний. Осуществление переменного частотного режима способствует дальнейшей интенсификации процесса виброуплотнени . Это объ сн етс  тем что в устройстве в начале процесса уплотнени  частоты, вход щие в спектр, разнесены друг от друга, а к концу процесса уплотнени  разница между частотами сокращаетс . При это на уплотн емую бетонную смесь на про т жении времени уплотнени  воздействует широкий диапазон частот.

Например, пусть при несущей частоте 50 Гц в начале процесса уплотнени  модулирующа  частота составл ет 30 Гц. Тогда спектр колебаний сос тонт из трех частот: 20 Гц, 50 и 80 Гц. По мере уплотнени  смеси сигнал с датчика мощности снижаетс  и соответственно снижаетс  модулирующа  частота. Если, например, в конце процесса уплотнени  модулирующа  частота равна 10 Гц, то спектр колебаний состав т частоты, равные 40 50 и 60 Гц.

Блок 16 переменного коэффициента позвол ет в случае необходимости деформировать зависимость мощности от времени. Например, дл  некоторых специальных составов бетонных смесей предпочтительно в начале процесса виброуплотнени  не измен ть модулирующую частоту, а в дальнейшем перейти на ее изменение в соответствии с законом изме 1ени  мощности . Эта задача решаетс  соответствующей настройкой блока 16 перемененного коэффициента.

Изобретение позвол ет повысить тоность управлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система управлени  вибрационным устройством дл  уплотнени  бетонной смеси с электромагнитным возбудителем , содержаща  датчик вибрации,преобразователь частоты, трехфазный выпр митель, контактор, блок управлени  амплитудой вибрации, первый и второй преобразователи сигнала обратной св зи, элемент сравнени ,блок управлени  частотой вибрации, дифференциатор и нуль-орган, причем датчик вибрации подключен к входам преобразователей cnrHajia обратной св зи, выход первого преобразовател  сигнала обратной св зи через блок управлени  частотой вибрации подключен к первому входу преобразовател  частоты, выход которого подключен к электромагнитному возбудителю , второй вход преобразовател  частоты соединен с выходом трехфазного выпр мител , первый вход которого через блок управлени  амплитудой вибрации подключен к выходу элемента сравнени , второй вход трезфаз ного выпр мител  через последовательно соединенные между собой компаратор и нуль-орган соединен с выходом дифференциатора, выход второго преобразовател  сигнала обратной св зи подключен к первому входу элемента сравнени , отличаю ша с  тем, что, с целью повышени  точности управлени , она снабжена управл емым генератором гармонических колебаний , сумматором, источником посто нного напр жени , блоком переменного коэффициента и датчиком мощноети электромагнитного возбудител ,причем датчик мощности ггодключен к входам дифференциатора и блока переменного коэффициента, выход которого через управл емый генератор гармонических колебаний соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику посто нного напр жени , а выход сумматора подключен к второму входу элемента срап- нени .

   -i

   Cpu9.2

   фи.З

   oOff- cijf cOff сОц-f- u) фиг. 5

   Фи