Способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя (его варианты) и устройство для его осуществления (его варианты)

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ 11961550 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ый к патенту 61) Дополнитель 22) Заявлено 11(33) ш 8,7 Гос рственный комитетСССРевам изобретенийн открытийата опубликования описан 72) Автор нвобретени ИностранецХайнц Турнер (Австрия) 71 ель 4) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 3РАБОТОЙ ВАЛКОВОГО ВИБРОУПЛОТНИТЕЛЯ(ЕГО ВАРИАНТЫ)И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) иброупвления ыИзобретение относится к в лотнителям и к способам упра и контроля за их работой.Известен способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающий измерение составляющей вибрационного движения од-. ного валка уплотнения и вычисления параметра, характеризующего качество уплотнения,и известно устройство для автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающее датчик или датчики вибрации одного валка, соединенные с первым предварительным усилителем, и блок регистрации 1.11.В известном способе предлагается оптимизировать степень уплотнения, обеспечиваемую уплотнителем грунта, путем выбора частоты вибрации, равной резонансной частоте системы, состоящей иэ самого устройства и грунта. С этой целью вертикальное ускорение части уплотнительного устройства определяется с помощью датчика, причем оператор, настраивающий уплотнительное устройство, добивается максимального выходного сигнала этого датчика. В этом способе не предлагается вывод прямыхрезультатов измерения или указаниярезультирующей степени уплотнения. Целью изобретения является повшение точности контроля.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающемуизмерение составляющей вибрационного движения одного валка уплотнителя и вычисление параметра, характеризующего качество уплотнения,на основе измерений составляющихвибрационного движения вычисляютамплитуды колебаний уплотнителя первой и второй гармоник, а качествоуплотнения определяют иэ . отношения амплитуды колебаний второй гармоники к амплитуде колебаний первой гармоники или вычисляют амплитуды колебаний уплотнителя первой,второй и третьей гармоник, а качество уплотнения определяют изотношения взвешенной суммы амплитудкОлебаний второй и третьей гармоникк амплитуде колебаний первой гармоники, 961550Кроме того, измеряют составляющую вибрационного движения второго валка,на основе измеренных составляющих вибрационного движения вычисляют для каждого валка амплитуды колебаний первой, второй и третьей гармоник и 5 относительную степень уплотнения путем суммирования с весовыми коэффициентами амплитуд на выделенных частотах, а в качестве параметра, характеризующего качество уплотнения, используют отношение разности вычисленных относительных степеней к их сумме. Устройство для автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающее датчик вибрации одного валка, соединенный с первым предварительным усилителем, и блок регистрации, снабжено фильтрами первой и второй гармоник и двумя измерителями амплитуды, причем выход первого предварительного усилителя соединен с входами фильтров первой и второй гармоник, выходы которых соединены через соответствующие первый и второй измерители амплитуды с блоком регистрации, выполненным в виде первого блока деления.Кроме того, устройство автоматического контроля за работой валковогоф виброуплотнителя включающее датчик вибрации одного валка, соединенный с первым предварительным усилителем и блок регистрации, снабжено фильтрами первой, второй и третьей гармоник 35 и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен в виде первого блока суммирования и первого блока деления, причем выход первого предварительного усилителя соединен с входами фильтров первой, второй и третьей гармоник, выход фильтра первой гармоники соединен через первый измеритель амплитуды с первым входом первого блока деления, выход Фильтра второй гармоники соединен через второй измеритель амплитуды с первым входом первого блока суммирования, выход Фильтра третьей гармоники соединен че" реэ третий измеритель амплитуды с вторым входом первого блока суммирования, выход которого подключен к второму входу первого блока деления.Устройство автоматического контроля валкового виброуплотнителя,включающее два датчика вибрации одного55 валка, соединенных с первым предварительным усилителем, и блок регистрации, снабжено двумя датчиками вибрации второго валка, соединенными с вторым предварительным усилителем,и 60 для каждого валка фильтрами первой, второй и третьей гармоник и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен в виде четырех блоков суммирования и трех блоков 65 деления, причем выходы первого пред варительного усилителя подключены через соответствующие фильтр второй гармоники и первый измеритель амплитуды к первому входу первого блока суммирования, через соответствующие фильтр третьей гармоники и второй измеритель амплитуды - к второму входу первого блока суммирования и через соответствующие Фильтр первой гармоники и третий измеритель амплитудык первому входу первого блока деле ния, к второму входу которого подключен выход первого блока суммирования, выходы второго предварительного усилителя подключены через соответствующие Фильтр второй гармоники и первый измеритель амплитуды к первому входу второго блока суммирования, через соответствующие фильтр третьей гармоники и второй измеритель амплитуды - к второму входу вто рого блока суммирования и через соответствующие Фильтр первой гармоники и третий измеритель амплитуды - к первому входу второго блока деле-, ния, к второму входу которого подключен выход второго блока суммирования, выходы первого блока деления подключены к первым входам третьего и четвертого блоков суммирования, выходы второго блока деления соединены с вторыми входами третьего и четвертого блоков суммирования, а выходы третьего и четвертого блоков суммирования подключены к первому и второму входам третьего блока деления.На фиг. 1 дана блок-схема,иллюстрирующая первый вариант реализации согласно изобретению с одним валком; на фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая второй вариант реализации согласно изобретению с одним валком; на фиг, 3 - блок-схема, иллюстрирующая устройство, предназначенное специально для применения в виброкатках,имеющих два валка.Узел 1 (фиг. 1) схематически изображает ту.часть виброуплотнителя, которая контактирует с материалом (например, содержащим грунт, гравий, возникающий в результате взрывных работ, или асфальт основания, под;лежащего уплотнению ).Вибрационное движение, создаваемое вибратором, прикладывается к узлу 1, Вибратор 2 может содержать вращающуюся массу, центр тяжести которой не совпадает с осью вращения, Для аэростаты предположим,что это движени имеет основную частоту, хотя это движение может содержать несколько составляющих с разными основными частотами.Результирующее вибрационное движение узла 1 определяется не только движением вибратора, но также свойТретий фильтр 17 фиг. 2) настроен таким образом, что в его полосу пропускания попадает третья гармоника, сигналы с частотами, существенно выше третьей гармоники (т.е. включающие четвертую гармонику) и существенно ниже третьей гармоники (т.е. включающие вторую гармонику) подавляются. Таким образом, этот полосно-пропускающий Фильтр выделяет другую составляющую сигнала составляющей выдвижения, и этот сигнал подводится к измерителю 20 амплитуды.Сигналы с выходов измерителей 19 и 20 амплитуды подключаются к в:одам блока 21 суммирований, который создает выходной сигнал, представляющий взвешенную сумму амплитуд двух гармонических Составляющих, и подводит совместно с выходным сигналом измерителя амплитуды 18 к блоку 22 делений, который работает так же, как блок 9 деления (фиг. 1) создавая выходной сигнал, представляющий собой отношение взвешенной суммы амплитуд двух гармонических составляющих к. амплитуде первой гармоники,Описанные варианты реализации предлагаемого устройства используют сигналы составляющей движения, представляющие вертикальную составляющую, движения и воспринимаемую одним или ствами грунта. Следовательно, при изменении свойств грунта в результате его уплотнения вибрационное движение узла 1 будет меняться.Датчик 3 воспринимает вибрационное движение во .время уплотнения 5 грунта. Связь между датчиком 3 и узлом 1 изображена параллельными разорванными линиями, Датчик 3 сконструирован таким образом, чтобы воспринимать движение только в одном 10 направлении, и установлен на уплот нителе таким образом, чтобы воспринимать вертикальную составляющую вибрационного движения. Выходной сигналы, представляющий эту составляю щую сигнал составляющей движения ), отводится от датчика и показан на фиг. 1 в виде выхода датчика. Сигнал с датчика подается на предварительный усилитель 4, который усиливает 20 этот сигнал до необходимого уровня, и затем этот сигнал поступает на. два полосно-пропускающих фильтра 5 и б. Усилитель 4 также служит для согласований сопротивлений. 25Первый фильтр 5 настроен такимобразом, что в его полосу пропус-. кания попадает первая гармоника.Таким образом, первый фильтр отделяет первую гармоническую составляющую от других составляющих движения, и эта выделенная составляющая имеет частоту обычно соответствующую основной частоте. Выходной си гн ал первого Филь тра, упомянутая составляющая, подводится к измерителю амплитуды 7, как показано на фиг. 1, и выходной сигнал этого измерителя представляет собой амплитуду первой гармонической составляющей.Второй фильтр б настроен так, что .40 в его полосу пропускания попадает вторая гармоника. Таким образом, второй фильтр выделяет вторую гармоническую составляющую из сигнала составляющей движения. 45Выходной сигнал второго Фильтра б, т.е. гармоническая составляющая,подводится к измерителю 8 амплитуды, который вырабатывает выходной сигнал, соответствующий амплитуде второй гар монической составляющей.Сигналы с выходов измерителей 7 и 8 амплитуды подводятся к блоку 9 деления, который вырабатывает выходной сигнал, представляющий собой отношение амплитуд первой и второй гармонических составляющих. Выходной сигнал может либо выводиться на устройство индикации не показано) для наблюдения оператором уплотняющего механизма, либо к прибору управления ( не показан ) для управления одним или более параметрами уплотняющего механизма.В варианте реализации фиг, 1) используется только один датчик. В не которых случаях это может привести к трудностям, например при расположении датчика таким образом, что сигнал составляющей движения от него является оптимальным. Очень часто положение датчика может оказаться несколько несимметричным или смещенным относительно центра по отношению к существенным элементам узла 1. Иногда это можно частично скомпенсировать применением двух датчиков для восприятия вибрационного движения узла 1, предпочтительно размеценных симметрично относительно этого узла или его существенных элементов.На фиг. 2 показан вариант реализации предлагаемого устройства, в котором на узле 10 с вибратора 11 используются два датчика 12 и 13, а также две гармонические составляющие с разными частотами. Сигнал составляющей движения выводится из каждого датчика и представляет собой вертикальную составляющую движения. Эти два сигнала составляющих движения суммируются и усиливаются в предварительном усилителе 14, выходной сигнал которого подводится к трем Фильтрам 15-17, первые два из которых вместе с измерителями 18 и 19 амплитуды сконструированы и работают, как два фильтра, описанных в .первом варианте реализации щэедлагаемого устройства ( Фиг. 1).более датчиками. Однако в пределахданного изобретения могут также использоваться датчики, вырабатывающие,сигнал составляющей движения, представляищей горизонтальную составляющую движения. Такие датчики полезны, 5например, когда. требуется большая информация, касающаяся степени уплотнения, чем может быть получена с помощью сигнала составляющей движения,представляющей только вертикальную 10составляющую двйжения одного или более датчиков,Практическая реализация виброкаткового механизма (фиг. 1), имеющегоодин валок уплотцителя, показала хорошие результаты. Однако, результатыполученные при использовании виброкаткового механизма с двумя валками,оказались менее удачными, так каквибрационные перемещения грунта вызываемые вибрацией одного из катков,накладываются на вибрационные перемещения грунта, вызываемые вибрациейвторого валка, кроме того, шасси виброкаткового механизма могут создаватьвзаимодействия между вибрационнымидвижениями валков, Вследствие этого,устройства (фиг. 2 и Фиг. 1)следуетсчитать наиболее применяемыми в уплотнителях, которые не содержат две илиболее частично независимые части, соообщающие вибрации основанию.На фиг. 3 схематически показаноустройство, которое практически целесообразно применять с уплотнителямис двумя валками, хотя зто устройство З 5может также использоваться для уплотнителей, содержащих два узла 23и 24, которым сообщено, по крайнеймере, частично независимое вибрационное движение одинаковых или разных 46частот. Вибрационное движение узла 23воспринимается датчиками 25 и 26, кон.струкция и работа которых аналогичнаконструкции и работе соответствующихдатчиков фиг. 2 ). Выходные сигналы 45датчиков 25 и 26 суммируются и усиливаются предварительно усилителем 27,выходной сигнал которого обрабатывается Фильтрами 28-30 и измерителями31-,33 амплитуды, блоком 34 суммирования и блоком 35 деления так же, каки в варианте реализации, на Фиг. 2,В результате сигнал на выходе блокаделения 35 представляет собой отношение взвешенной суммы амплитуд гармонических составляющих к амплитудепервой гармоники. Вибрация узла 24воспринимается датчиками 36 и 37,имеющими ту же конструкцию и работающими так же, как датчики на Фиг. 2.Сигналы с выходов датчиков 36 и 37суммируются и усиливаются в предварительном усилителе 38, выходнойсигнал которого обрабатывается тремяФильтрами 39-41, тремя измерителями42-44 амплитуды, блоком 45 суммиро вания и блоком 46 деления, так жекак обрабатывается сигнал с выходаусилителя 27. Следовательно, сигнална выходе блока 46 деления представляет собой отношение взвешенной суммы амплитуд гармонических составляющих к амплитуде первой гармоники.Выходные сигналы с блоков 35 и 46подводятся к блокам 47 и 48 суммирования. Суммарный выходной сигнал 8представляет собой сумму сигналов, аразностный сигнал д на выходе блока48 суммирования - разность между сигналами. Выходные сигналы д и Б подводятся. к блоку 49 деления, а выходной сигнал представляет собой отношение между разностью сигналов и ихсуммой.Если устройство, показанное нафиг. 3, применяется, например, вдвухвалковом уплотнителе для уплотнения асфальта, выходной сигналбудет показывать относительную скорость уплотнения в течение рассматриваемого хода. Увеличение параметра г на протяжении одного хода механизма будет уменьшаться с увеличением числа ходов. Если увеличениеуплотнения достаточно мало относи"тельно общего уплотнения, то становится ясным, что достигнутое уплат"нение равно почти максимальному, которое может быть достигнуто при неизменных условиях. При известном увеличении уплотнения относительночисла ходов параметр г в сочетаниис сигналами к 12 и/или к 22 будетпредставлять собой меру абсолютнойстепени уплотнения, причем каждыйиз сигналов к 12 и к 22 отдельнопоказывает относительную степень уплотнения, создаваемого узлами 23и 24 соответственно в течение рассматриваемого хода.Очевидно, вариант реализации,изображений на фиг. 3, может бытьвидоизменен,В одном иэ практических вариантовреализации устройства (Фиг. 1) в качестве датчика 3 использовался аксе-лерометр.типа 4393 Фирмы Вгйе 0 у.КаегЭто техническое решение позволитповысить точность контроля.Формула изобретения1Способ автоматического контроля за работой валкового виброуплотнителя, включающий измерение составляющей вибрационного движения одного валка уплотнителя и вычисление параметра, характеризующего качество.уплотнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, на основе измерений составляющих вибрационного движения вычисляют амплитуды колебаний уплотни- и блок регистрации, о т л и ч а ютеля первой и второ гарой гармоник а ка- щ е е с.я тем, что, с целью повы 1набжечество уплотнения определяют из шения точности контроля, оно сна жеотношения амплитуды коле баний второй но фильтрами первой, второй и третьейгармоники к амплитуде колеколебаний пер- гармоник и тремя измерителями амплитуды, а блок регистрации выполнен ввой гармоники.б с ьми ования и2. Способ автоматического контроля виде первого блока су рэа работой валкового ви броуплотните- первого блока деления, причем выходля, включающий измерениеие составляю- первого предварительного усилителяе войщей вибрационного движеижения одного соединен с входами Фильтров перволя и вычисление пара второй и третьей гармоник, выходвалка уплотнителя и выи и сое ненметра, характеризующеующего качество Фильтра первой гармоники диа ю щ и й с я через первый измеритель амплитудыуплотнения, о т л и ч а ю щ иия точнос- с первым входом первого блока де летем, что, с целью повышения тоти контроля, на основе измеренных ния выход Фильтра второй гармоникиЮ15 соединен через второй измеритель ам"составляющих вибрационного движелитуды колебаний плитуды с первым входом первого блония вычисляют амплитуды колей второй и третьей ка суммирования, выход фильтра треуплотнителя перво , второство уплотнения оп- тьей гармоники соединен через тре"гармоник, а качество уплот еошения взвешенной тий измеритель амплитуды с вторымределяют иэ отношения вэвеолебаний второй и 20 входом пеРвого блока суммирования,суммы амплитуд коле анит етьей гармоник к амплиту ек амплитуде колеба- выход которого подключен к второмутретьей рвходу первого блока деления.ний первой гармоники.контроля за рабо йового виб оуплотнителя, включающий из ерй изме ение составуплотнителя, включающее два датчикаляющей вибрационного двивижения одноговибрации одного валка, соединенныхвалка уплотнителя и выч . с первым предварительным усилителемуи вычисление параметра, характеризующего качес у -го качество упи блок регистрации, о т л и ч а юлотнения, о т л и ч а ю щ и Й с я щ е е с я тем; что, с целью повышетем, что, с целью повыдения тГчнос 30 ния точности контроля, оно снабженоконтроляр дополнительно измеряют двумя дАтчиками вибрации второготавляющую вибрационного движени вто валка, соединенными с вторым предрого валка, на основе измеренных .со варительным усилителем, и для кажтавляющих вибрационного движения вы дого валка фильтрами первой, втоРойчисляют для каждого валка ам Уд 35 и третьей гармоник и тремя иэмеривалка амплитудыколебаний первой, второй и трет телями амплитуды, а блок регистрациигармоник и относительную степень уп выполнен в виде четырех блоков суммилотнения путем суммирования с весо рования и трех блоков деления, привыми коэффициентами амплитуд на вы чем выходя первого предварительногоделенных частотах, а в качестве па- усилителя подключены через соответраметра, характеризующего качествоствующие фильтр второй гармоники иуплотнения, использУют отношеНИЕ ПЕРВЫЙ иэмеРитель амплитУДы к пеРразности вычисленных относительных вому входу первого блока суммировастепеней к их сумме.ния, через соответствующие фильтр4. Устройство для автоматическотретьей гармоники и второй иэмери,го контроля за работой валкового 45тель амплитуды - к второму входу пер"виброуплотнителя, включающее датчиквого блока суммирования и через соотвибрации одного валка, соединенный с .ветствующие фильтр первой частоты ипервым предварительным усилителем, и третий измеритель амплитуды- к переток регистрации, о т л и ч а ю щ е е вому входу первого блока деления, кс я тем,что, с целью повышения точ 50 второму входу которого подключен выности, контроля, оно снабжено фильт ход первого блока суммирования, выхорами первой и второй гаРмоник, и дву- ды второго предварительного усилителямя измерителями амплитуды при " подключены через соответствующиеход первого предварительного усили Ф льтр второй гармоники и первый изтеля соединен с входами ФильтрОВ пер 55 меритель амплитуды к первому входувой И второй гармоник, Выходы которы второго блока суммирования, черезсоединены через соответствующие персоответствующие фильтр третьей гарвый и второй измерители амплитуды сным вмОники и второй измеритель амплитублоком регистрации, выполненнымды - к второму входу второго блокавиде первого блока деления; ф суммирования и через соответствую"5. Устройство для автоматического щие фильтр первой гармоники и третийконтроля за ра отоб ой валкового виб- измеритель амплитуды - к первоМУн к второуплотнителя, вк чЛючающее датчик виб- входу второго блока деления,чен выО а соединенный с рому Входу которого подключенрации одн го валка,ока с мми ования, выпервым предварительным усилителем, 65 ход второго блока су рходы первого блока деления подключены к первым входам третьего и четвертого блоков суммирования, выходывторого блока деления соединены свторыми входами третьего и четвертого блоков суммирования, а выходытретьего и четвертого блоков суммировання подключены к первому и второму входам третьего блока деления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 5 1, Патент США Р 3599543 кл, 0 01 М 33/38, 1971.а ектная, 4 л ППП Патентфф, г. Ужгород, уле 7327/77 ЖИИПИ по 113035, ираж 604дарственного коизобретений и оа, Ж"35, Раушск Голамос Подписнотета СССРрытийнаб., д. 4/5