Система управления вибрационным устройством для уплотнения бетонной смеси Советский патент 1989 года по МПК B28B1/08 

СП

о

СП

I

31

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

Целью изобретения янляется повышение точности управления.

На фиг.) изображена функциональная схема предлагаемо системы управления пибрационным устройством; на фиг.2 - эпюры сигналов на элементах системы; на фиг.3 - кривые зависимостей мощности,потребляемой 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 для уплотнения бетонной смеси (фиг.1) состоит из рабочего органа 1, опирающегося на упругие элементы 2, и электромагнитного возбудителя 3,

Система управле1Н1я (фиг.1) содержит датчик 4 вибрации, закрепленный на рабочем органе, преобразователь 5 сигнала обратной связи, блок 6 управления частотой вибрации, преобразователь 7 частоты вибрации, преобразователь 8 сигнала обратной связи, элемент 9 сравнения, блок 10 управления амплитудой вибрации, трехфазный выпрямитель 11, датчик 12 мощности, диф- ференциатор 13, нуль-орган 14, тор 15, блок 16 переменного коэффициента, управляемый генератор 17 гармонических колебаний, сумматор 18 и источник 19 постоянного напряжения.

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

На фиг.З обозначены: N - мощность, потребляемая возбудителем 3 t - время; 1 и 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: Uj - напряжение на выходе датчика 4 вибрации при отсутствии амплитудной модуляции колебаний рабочего органа 1} Uj - напря

г

ю 5 0

5

30 0

0

571

жение на выходе управляемого генератора 17 гармонических колебаний , U4 - напряже1П1е на выходе источника 19 постояшгого напряжения; Uj - напряжение на выходе сумматора 10; U, - напряжение на выходе датчика 4 вибрации при амплитудной модуляции колебаний рабочего органа 1.

На фиг.З обозначены: U - текущая частота колебаний рабочего органа 1} СО к - частота колебаний рабочего органа (несущая частота), численно равная резонансной частоте, устанавливающейся в вибрационном устройстве , (л)дд- частота напряжения на выходе управляемого генератора 17 гармонических колебаний (модулирующая частота) ; и - амплитуды колебаний на- пряжени, входящих в состав спектра амплитудно-модулированных колебаний.

Система управления вибрационным устройством уплотнения бетонной смеси работает следующим образом.

При включении контактора 15 возникает первоначальный возмущающий импульс напряжения, поступающий с преобразователя 7 частоты на электромагнитный возбудитель 3. Первоначальный импульс вызывает дв1шение якоря и статора электромагнитного возбудителя в сторону сжатия упругих элементов возбудителя, переходящее в свободные колебания (фиг.2, кривая о ). Па выходе датчика 4 вибрации возникает сигнал переменного тока, повторяю- 1ЦИЙ 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 do/dt (фиг.2), поступающего на вход блока 6 управления частотой вибрации. В блоке 6 сигнал dS /dt преобразуется в последовательность однополярных импульсов и (фиг.2), появляющихся на тех интервалах времени, в течение которых якорь и статор возбудителя 3 движутся в сторону уменьщения зазора о , На тех интервалах времени, в течение которых якорь и статор возбудителя 3 под действием упругих элементов движутся в сторону увеличения зазора ( напряжение U, равно нулю (фиг.2). В преобразователе 7 част(пы импульсы и, усиливаются по мощности и поступают на электромагнитный возбудитель

5 .

3. Возникает положительная обратная связь, при которой колебания якоря и статора возбудителя 3 происходят 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 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.З) при резонансном режиме колебаний. При уплотнении бетонных смесей любой жесткости потребляемая мощность с течением времени снижается, стремясь к некоторому установившемуся значению (фиг.З), что физически объясняется постепенным снижением энергозатрат на преодоление вязкого трения между компонентами смеси. К концу проце са 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, нуль- орган 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.З. изменяется и резо075716

нансная 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 позволяет существенно повысить чувствительность устройства к

д изменению степени уплотнения бетонной смеси.

Предлагаемое устройство не только обеспечивает поддержание резонансного режима на протяжении всего вре)5 мени виброуплотнения и оптимизирует длительность процесса, но и осуше- ствляет полигармонический режим ко- лебаниГ) рабочего органа.

Для реализации полигармоническо20 го режима в устройство введены управляемый генератор 17 гармонических колебаний, источник 19 постоянного напряжения и сумматор 18.

На выходе генератора 17 форми25 руется знакопеременное напряжение гармонической формы (фиг.4, кривая и) частотой СО изменения которого меньше частоты СО колебаний рабочего органа. В сумматоре 18 это

20 напряжение суммируется с постоянным напряжением (фиг.4, кривая U), получаемым от источника 19 постоянного напряжения. В результате на выходе сумматора 18 формируется знакопостоянное напряжение (фиг.4, кривая Uj), уровень которого изменяется по закону изменения напряжения и.

Напряжение 1)5 через элемент 9 сравнения и блок 10 управления амплитудой вибрации поступает на первый вход трехфазного выпрямителя 11, на выходе которого напряжение также начинает изменяться в соответствии с законом изменения напряжения V

Соответственно изменяются уровень

импульсов напряжения на выходе преобразователя 7 частоты и амплитуда колебаний рабочего органа 1 (фиг.4, кривая Ug). Происходит амплитудная

модуляция колебаний рабочего органа 1, глубина которой определяется амплитудой напряжения U зСпектр амплитудно-модулированного колебания содержит гармонические колебания с частотами СО СОн м Q U (фиг. 5) . Наличие нескольких гарг

монических составляюших в результате

40

колебаний рабочего органа 1 интенсифицирует процесс пиброуплотнения.

Для более точной отработки модулирующего напряжения введена обратная связь по амплитуде колебаний ра- бочег о органа 1 . Для ее реализации сигнал с датчика 4 вибрации постуца- ет на второй цреобразователь 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 вы- хода сумматора 18 и являющимся задающим напряжением.

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

В предлагаемом устройстве моду- лирующая частота не остается постоянной, а изменяется во времени,причем изменение частоты осуществляется в соответствии с законом изменения мощности, потребляемой электромаг- нитным возбудителем 3 (фиг.З). 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 уплотнения разница между частотами сокращается. При это на уплотняемую бетонную смесь на про тяжении 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 сос тонт 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 колебаний 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 изме 1ения мощности. Эта задача решается соответствующей настройкой блока 16 перемененного коэффициента.

Изобретение позволяет повысить тоность управления.

Формула изобретения

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 cnrHajia 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 трезфаз ного 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, отличаю шаяся тем, что, с целью повышения точности управления, она снабжена управляемым генератором гармонических колебаний, сумматором, источником постоянного напряжения, блоком переменного коэффициента и датчиком мощноети электромагнитного возбудителя,причем датчик мощности ггодключен к входам дифференциатора и блока переменного коэффициента, выход которого через управляемый генератор гармонических колебаний соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, а выход сумматора подключен к второму входу элемента срап- нения.

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.

-i

Cpu9.2

фи.З

oOff- cijf cOff сОц-f- u) фиг. 5

Фи