ДВУХМАССОВОЕ ВИБРОУПЛОТНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к механизмам дорожно-строительных машин для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов дорожных покрытий. Также может использоваться в агрегатах для уплотнения, например, бетона или других материалов.
Известна виброплита с гидрообъемным вибровозбудителем для уплотнения асфальтобетонной смеси, действующая в виде двухмассовой колебательной системы (диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук автора Азюкова Николая Алексеевича).
Научная диссертация на тему «Обоснование параметров виброплиты с гидрообъемным вибровозбудителем для уплотнения асфальтобетонной смеси» выполнена и защищена Н.А.Азюковым по специальности 05.05.04 - «Дорожные и строительные машины» в 1986 году в Сибирском автомобильно-дорожном институте им. В.В.Куйбышева, УДК 625.76.08.625.855.3.621.226, материалы диссертации поступили во Всесоюзную библиотеку им. В.И.Ленина (г.Москва) в феврале 1987 г., см. с.120-127, 151 (рис.4.1, рис.4.2, рис.4.3, рис.5.1).
Данная виброплита с гидрообъемным вибровозбудителем для уплотнения асфальтобетонной смеси работает в виде двухмассовой колебательной системы.
Конструкция виброплиты сварная и состоит из подошвы 5 и вибровозбудителя 6. Корпус вибровозбудителя образует боковые стенки 7, которые привариваются к подошве 5, и крышка 8. Внутри корпуса между рукавами высокого давления 9 зажата колеблющаяся масса 10 (рис.5.1, стр.151). Рукава 9 выполняют роль гидравлических камер, в которые поочередно (в верхние и нижние) подается жидкость от пульсатора 11. Пульсирующая подача жидкости в группы верхних, нижних рукавов приводит к колебаниям массы 10. Частота колебаний регулируется частотой вращения коленчатого вала 12. Амплитуда колебаний регулируется дросселем, соединяющим полости пульсатора.
Пульсатор вибровозбудителя выполнен на основе дизельного двигателя Д-21, в котором сняты механизмы подачи топлива и газораспределения. Головка блоков цилиндров заменена крышкой с патрубками, которые соединены с рукавами высокого давления 9.
Последовательной размещение распределительного и уплотняющего оборудования позволяет резко сократить весь технологический процесс устройства битумоминеральных слоев дорожной одежды.
Данное устройство, вместе с тем, имеет следующие недостатки:
1. может быть использовано лишь для уплотнения асфальтобетонной смеси;
2. устройство не имеет системы саморегуляции процесса и режимных параметров уплотнения асфальтобетонной смеси.
Задачей полезной модели является расширение технологических возможностей устройства и обеспечение саморегуляции процесса уплотнения и режимных параметров путем разработки достаточно
универсальной конструкции двухмассового виброуплотняющего устройства с компьютерной системой управления режимными параметрами. При этом система управления должна обладать возможностью выбора оптимального режима работы двухмассовой колебательной системы в устойчивом режиме в зависимости от реологических свойств уплотняемого материала.
Указанный технический результат достигается тем, что к существующей традиционной конструкции устройства для уплотнения материалов, содержащей установленные на раме рабочих органов машины уплотняющую часть и вибровозбудитель, воздействующий на уплотняющую часть через упругий элемент, установленный между вибровозбудителем и уплотняющей частью, дополнительно присоединена компьютерная система управления режимными параметрами устройства.
При этом компьютерная система управления соединена с уплотняющей частью и рамой рабочих органов, что позволяет выбирать компьютеру оптимальный режим работы двухмассовой колебательной системы в устойчивом режиме в зависимости от реологических свойств уплотняемого материала, а критерием оптимизации режимных параметров является по меньшей мере максимум соотношения значений амплитуды колебаний уплотняющей части к амплитуде колебаний рабочих органов устройства.
Непосредственно компьютерная система управления режимными параметрами содержит:
- по меньшей мере два акселерометра, соединенных по меньшей мере с двухканальным аналого-цифровым преобразователем, при этом один акселерометр установлен на уплотняющей части, а другой на раме рабочих органов;
- бортовой процессор, вырабатывающий сигналы по оптимизации режима работы устройства, при этом бортовой процессор выполнен с возможностью управления через цифро-аналоговый преобразователь
частотой колебаний вибровозбудителя или жесткостью упругого элемента и обеспечивающего стабильные и устойчивые колебания двухмассового виброуплотняющего устройства на второй форме колебаний.
Кроме этого, упругий элемент устройства выполнен с возможностью управления компьютером его жесткостью посредством по меньшей мере одной пневмоподушки с изменяемой величиной давления воздуха в ней и, позволяющей поддерживать колебания всей системы устройства на второй форме колебаний при заданных частотах колебаний всей системы.
На представленном чертеже изображена блок-схема управления предлагаемого двухмассового виброуплотняющего устройства с компьютерной системой управления режимными параметрами.
Предлагаемое устройство содержит следующие агрегаты, узлы и приборы.
На раме рабочих органов 1 установлен вибровозбудитель 2, который через упругий элемент 3, соединен (установлен) на уплотняющей части 4, которая, в свою очередь, воздействует на уплотняемый материал 5.
На раме рабочих органов 1 установлен акселерометр 6, который соединен с двухканальным аналого-цифровым преобразователем 7 (АЦП).
На уплотняющей части 4 установлен акселерометр 8, который, в свою очередь, соединен со вторым каналом двухканальным АЦП 7. АЦП 7 соединен с бортовым процессором 9.
С вибровозбудителем 2 соединен цифро-аналоговый преобразователь 10 (ЦАП), который присоединен к бортовому процессору 9.
С упругим элементом 3 соединен цифро-аналоговый преобразователь 11 (ЦАП), который так же подсоединен к бортовому процессору 9.
Предлагаемое устройство содержит два контура «обратной связи» двухмассовой колебательной системы. Первый контур «обратной связи»
объединяет раму рабочих органов 1, вибровозбудитель 2, ЦАП 10, АЦП 7, акселерометр 6 и бортовой процессор 9.
Второй контур «обратной связи» объединяет упругий элемент 3, ЦАП 11, уплотняющую часть 4, акселерометр 8, АЦП 7 и бортовой процессор 9.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Расположенная на раме рабочих органов 1 уплотняющая часть 4 посредством вибровозбудителя 2 и упругого элемента 3 воздействуют своими колебаниями на уплотняемый материал 5.
При этом в зависимости от реологических и физико-механических свойств уплотняемого материала 5 необходимо задавать определенную частоту и амплитуду колебаний уплотняющей части 4.
Информация о фактическом значении величины колебаний уплотняющей части 4 постоянно поступает через акселерометр 8 на АЦП 7, а затем бортовой процессор 9.
Информация о фактическом значении величины колебаний рамы рабочих органов 1 через акселерометр 6 и АЦП 7 так же постоянно поступает в бортовой процессор 9.
После обработки данных сигналов с первого и второго контуров «обратной связи» двухмассовой колебательной системы бортовой процессор 9 через ЦАП 10 задает оптимальное значение частоты колебаний на вибровозбудитель 2, а через ЦАП 11 задается оптимальное значения амплитуды колебания на упругий элемент 3.
При этом, программа бортового процессора 9 при оптимизации режимных параметров устройства обеспечивает максимум соотношения значений амплитуды колебаний уплотняющей части 4 к амплитуде колебаний рабочих органов 1 устройства.
То есть бортовой процессор постоянно управляет амплитудами колебаний уплотняющей части 4 и рамы рабочих органов 1, обеспечивая
максимальные значения колебаний рабочих органов и максимальные значения колебаний уплотняющей части.
Задаваемые бортовым процессором 9 режимные параметры работы устройства (частота и амплитуда колебаний) позволяют минимизировать воздействие вибрации на раму рабочих органов и оптимизировать воздействие уплотнения на уплотняемый материал через уплотняющую часть.
Таким образом, благодаря наличию компьютерной системы управления режимными параметрами предлагаемое виброуплотняющее устройство функционирует как двухмассовая колебательная система направленного действия, при котором на раму рабочих органов направлен минимум колебаний, а наибольшая часть колебательной энергии передается на уплотняемый материал.