Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Факторы, влияющие на ровность дорожного покрытия 9
1.2 Анализ систем автоматизации асфальтоукладчика 17
1.3 Анализ исследований по формированию полотна асфальтобетонного покрытия 27
Выводы 32
2. Теоретические исследования процесса формирования асфальтобетонной полосы 33
2.1 Моделирование процесса формирования асфальтобетонного слоя 33
2.2 Моделирование привода системы управления выглаживающей плитой 44
Выводы 57
3. Экспериментальные исследования процессов формирования асфальтобетонного слоя полотна 58
3.1 Методика автоматизированного сбора экспериментальных данных 58
3.2 Создание измерительного комплекса на основе ЭВМ 63
3.3 Результаты испытаний выглаживающей плиты с системой автоматического управления 74
Выводы 83
4. Разработка системы автоматического управления процессом формирования асфальтобетонного слоя дороги 84
4.1 Методы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика 84
4.2 Разработка алгоритма расчета выглаживающей плиты с системой автоматического управления 92
4.3 Внедрение результатов исследований 96
Выводы 96
Основные выводы и результаты работы 97
Список использованных источников
- Факторы, влияющие на ровность дорожного покрытия
- Моделирование процесса формирования асфальтобетонного слоя
- Методика автоматизированного сбора экспериментальных данных
- Методы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика
Введение к работе
Актуальность работы. Автомобильные дороги имеют стратегическое значение для Российской Федерации. Асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог являются наиболее распространенными в Российской Федерации и во многих странах мира. Одним из главных направлений научно-технического прогресса в области устройства дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием остается проблема повышения их качества.
В значительной степени качество дорожного полотна при устройстве асфальтобетонного покрытия определяется ровностью. Ровность дорожного полотна формируется асфальтоукладчиками за счет установки угла атаки выглаживающей плиты. Настройка угла атаки, фиксированная, и выполняется машинистом-оператором перед началом производства дорожных работ. Это не позволяет оперативно учитывать текущее состояние напряженно-деформированного состояния уплотняемой среды для обеспечения современного качества дороги.
Современные асфальтоукладчики оснащаются системами
автоматического управления (САУ) рабочего оборудования, для обеспечения заданной ровности и угла наклона дорожного полотна. Последние достижения в этой области принадлежат зарубежным фирмам, таким как 1R-ABG, Moba. Однако известные САУ не учитывают неоднородность плотности основания дороги, влияющую на качество дорожного покрытия. Поэтому в процессе формирования дорожного покрытия необходимо обеспечивать управление рабочим оборудованием, как по ровности полотна, так и по плотности грунтового основания дороги.
Существующие проблемы управления технологическими процессами асфальтоукладчика - управляемой технической системы, определили необходимость совершенствования САУ. Разработка автоматизированной системы управления процессом формирования слоя асфальтобетонного
покрытия регулированием угла атаки выглаживающей плиты, на основе информации о динамике рабочего процесса асфальтоукладчика, обеспечивающей повышение качества функционирования управляемых технических систем, является актуальной задачей автоматического управления, имеющей важное практическое значение.
Цель диссертационной работы - повышение качества дорожного покрытия на основе автоматизированного управления режимами процесса формирования асфальтобетонной смеси.
Задачи исследования:
1. провести анализ существующих технологий дорожного
строительства и систем автоматического управления асфальтоукладочных
машин;
2. установить в ходе теоретических исследований, лабораторных и
производственных экспериментов закономерности протекания
колебательных процессов при формировании асфальтобетонного покрытия
дороги;
3. разработать систему автоматического управления процессом
формирования асфальтобетонного дорожного покрытия, уплотняющим
рабочим органом асфальтоукладчика, обеспечивающим заданную плотность
и ровность асфальтобетонного покрытия;
провести теоретические и экспериментальные исследования САУ процессом формирования асфальтобетонного дорожного покрытия;
разработать управляющий модуль регулирования угла атаки путем автоматического управления приводом выглаживающей плиты в зависимости от плотности предварительного уплотнения.
Объект исследования - укладчик асфальтобетонной смеси с уплотняющим рабочим органом.
Предмет исследования - управление технической системой при формировании дорожного полотна.
Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы теоретических и экспериментальных исследований. Основные методики теоретических исследований: методы информационного поиска; теория колебаний; численные методы решения систем дифференциальных уравнений, в том числе методы компьютерного моделирования и математической статистики. Исследования проводились с применением пакета визуального моделирования SIMULINK программного обеспечения MATLAB. При экспериментальных исследованиях применялись методы статистической обработки результатов, а также лабораторное оборудование и программное обеспечение.
Основные научные положения, защищаемые автором:
математическая модель процесса формирования асфальтобетонного дорожного покрытия, учитывающая распределение контактных давлений по длине выглаживающей плиты;
регрессионные уравнения, устанавливающие взаимосвязь между частотой колебаний вибратора и реологическими свойствами асфальтобетонной смеси;
зависимости коэффициента интенсивности уплотнения асфальтобетонной смеси от частоты вибрирования выглаживающей плиты, изменения потребной мощности привода в зависимости от массы плиты по времени вибрирования;
4. программное обеспечение системы управления процессом
формирования асфальтобетонного полотна дороги.
Достоверность научных результатов. Достоверность и
обоснованность научных положений и выводов обеспечивается
согласованностью теоретических расчетов на ЭВМ с экспериментальными
данными. Достоверность полученных результатов, в частности при
определении параметров колебательного процесса, достигается
корректностью современных методов испытаний, средств измерения и испытательного оборудования, обеспечивающих достаточную точность
требуемых параметров, а также применением ЭВМ для обработки экспериментальных данных.
Научная новизна работы:
усовершенствована математическая модель процесса формирования асфальтобетонного дорожного покрытия, учитывающая распределение контактных давлений по длине выглаживающей плиты;
уточнены регрессионные уравнения, устанавливающие взаимосвязь между частотой колебаний вибратора и реологическими свойствами асфальтобетонной смеси;
впервые уточнены зависимости коэффициента интенсивности уплотнения асфальтобетонной смеси от частоты вибрирования выглаживающей плиты, а также изменение потребной мощности привода в зависимости от массы плиты по времени вибрирования;
разработано программное обеспечение системы управления процессом формирования асфальтобетонного полотна дороги.
Практическая значимость работы:
новый управляющий модуль системы автоматического управления, позволяет выполнить автоматическую оценку параметров и отработку процесса уплотнения с высокой степенью достоверности, а также обеспечить быстродействие привода механизма изменения угла атаки выглаживающей плиты;
разработанное программное обеспечение, позволяет организовать работу по визуализации процесса формирования асфальтобетонного покрытия дороги, что дает возможность использовать его в качестве тренажера в учебном процессе.
Реализация работы.
Стенд системы автоматизации процесса формирования асфальтобетонного покрытия дороги внедрен в производство объединением ООО «Стройгарант» г. Красноярск.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 26-й региональной научно-технической конференции «Красноярск: Проблемы архитектуры и строительства» в 2008г., пятой Всероссийской научно-технической конференции «Молодежь и наука: начало 21-го века», 2009г., на VI Международной конференции студентов и молодых ученых «Технология: Строительство и архитектура, электротехника, геоинженерия, механика, информационные технологии». -Россия, Томск: ТПУ, 2009г., на научно-технических семинарах кафедры «Механизация и автоматизация строительства» ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (2008-2010гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них: статей в рецензируемых изданиях по списку ВАК - 3; статей в сборниках научных работ - 5.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 122 страницы текста, 53 рисунка и 9 таблиц. Список литературы содержит 140 наименований.
Факторы, влияющие на ровность дорожного покрытия
Общим количественным показателем надежности дорожной одежды является вероятность (обеспеченность) ее работоспособного состояния (по прочности, ровности и сцеплению) в течение установленного срока службы. Обеспеченность каждого отдельного свойства дорожной одежды -прочности, ровности или сцепления - является частным показателем ее надежности.
Обследования и диагностика автомобильных дорог показывают, что одной из причин преждевременных повреждений является недостаточная плотность фунта земляного полотна. Это относится ко всем участкам дорог, расположенным на земляном полотне и в насыпях и в выемках. По этим причинам уплотнению подлежат как насыпные грунты, так и основания насыпей и поверхностные слои грунтовых оснований в выемках. Уплотнение земляного полотна является обязательным, и это требование зафиксировано действующими строительными нормами и правилами и технологическими регламентами по строительству земляного полотна автомобильных дорог 191.
При недостаточной плотности структура грунта становится неустойчивой, особенно при ударном уплотнении, а модуль упругости уменьшается. Требования к уплотнению грунта и назначение необходимой плотности устанавливают в соответствии с уровнем напряженного состояния конструкции земляного полотна. При этом учитывают, что верхняя часть насыпи, иногда называемая рабочим слоем, испытывает динамические напряжения от транспортных средств и в наибольшей мере подвержена воздействию атмосферных явлений. Эти напряжения затухают с глубиной. Другая часть напряжений в земляном полотне, вызываемая собственным весом насыпи наоборот увеличивается с глубиной. Таким образом, в средней части насыпи уровень напряжений и соответственно требования к плотности грунта ниже, чем в верхней и нижней.
В соответствии с циклическим изменением величины уплотняющей нагрузки изменяется уровень напряженного состояния уплотняемого материала. В процессе уплотнения циклической нагрузкой свойства уплотняемого материала (плотность, прочность, вязкость, упругость и др.) изменяются в течение одного и того же цикла и при переходе от цикла к циклу. Эффективность и степень уплотнения материала определяют по величине деформации объема уплотняемого материала.
Пластические сдвиги под действием нагрузки сначала происходят в отдельных зонах уплотняемого материала, а затем постепенно с увеличением времени действия нагрузки распространяются на больший его объем. Вследствие неоднородности свойств дорожно-строительных материалов процесс их уплотнения происходит неравномерно.
Асфальтобетонные смеси являются упруго-вязко-пластичными материалами и процесс их уплотнения зависит от скорости изменения напряженного состояния уплотняемого материала.
Для обеспечения качества строительства асфальтобетонного покрытия необходимо периодически производить регулирование положения трамбующего бруса. Оно осуществляется в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Установка трамбующего бруса по отношению к плите в вертикальной плоскости считается правильной, если его нож в крайнем нижнем положении будет, ниже основания плиты на 0,4 мм. Если этот допуск более 0,4 мм, то плита не будет выглаживать поверхность покрытия и на ней останутся следы от трамбующего бруса. Если нож трамбующего бруса выше основания плиты, то происходит налипание смеси к плите и образование трещин на поверхности покрытия.
Положение плиты в зависимости от изменения толщины покрытия показано на рис. 1.3(6). Поперечный уклон дорожного покрытия задается регулятором поперечного профиля, который позволяет изменять угол между левой и правой половинами выглаживающей плиты (рис. 1.4). Вращая муфту 4, можно установить основание выглаживающей плиты в одной горизонтальной плоскости или с необходимым изломом. Положение выглаживающей плиты в зависимости от поперечного профиля покрытия показано на рис. 1.5.
Моделирование процесса формирования асфальтобетонного слоя
При движении по подстилающей поверхности ходовая часть укладчика буксирует выглаживающую плиту за тяговые брусья, причем на пути ходовой части могут встречаться как впадины, или углубления, так и выступы или бугры. Толщину покрытия устанавливают на старте укладчика с помощью подкладок заданного размера, укладываемых под подошву выглаживающей плиты, и небольшого (2-3 гр.) угла атаки между горизонтальной плоскостью продольных осей тяговых брусьев (лонжеронов) и плоскостью подошвы плиты. Установка такого угла с помощью регулировочных винтов призвана поддерживать толщину укладываемого слоя в заданных размерах. Изменение угла атаки винтами вызывает свободное вертикальное перемещение плиты вверх и вниз, обеспечивая, таким образом, регулирование толщины укладываемого слоя. Однако угол атаки необходимо изменять и при движении укладчика, когда на поверхности основания возникает различная плотность. В этом случае угол атаки предложено регулировать специальным гидроцилиндром. Ходовая часть
Работа механизмов рабочего оборудования асфальтоукладчика осуществляется от системы гидравлических приводов. Гидравлическая схема серийного асфальтоукладчика приведена на рис. 2.8. По функциональному назначению гидравлическую систему асфальтоукладчика, можно условно разделить на гидросистему привода трамбующего бруса и гидросистему управления, которая включает в себя управление гидроцилиндрами ЦІ и Ц2 подъема (опускания) рабочего органа, управление гидроцилиндрами ЦЗ и Ц4 боковин бункера, управление гидроцилиндрами Ц5 и Ц6 системы автоматики "Стабилослой", управление гидромуфтами МФ1 и МФ2 привода питателей и шнеков, гидромуфтами МФЗ и МФ4 привода хода.
Гидравлическая схема асфальтоукладчика Гидросхема асфальтоукладчика включает два контура. Первый контур применяется для подъема рабочего органа путем включения тумблером электромагнита ЭМ5 распределителя Р7. Рабочая жидкость поступает через обратный клапан замедлительного клапана Д1 в гидроцилиндры ЦІ и Ц2.
Опускание рабочего органа осуществляется включением электромагнита ЭМ4 распределителя Р7. Рабочая жидкость из полостей гидроцилиндров подъема рабочего органа под давлением собственного веса рабочего органа по сливному каналу распределителя Р7 поступает в сливную магистраль гидросистемы.
Между гидроцилиндрами ЦІ, Ц2 и гидрораспределителем Р7 размещен замедлительный клапан Д1, предназначенный для обеспечения плавного опускания рабочего органа.
Для кратковременной фиксации рабочего органа в поднятом положении необходимо обесточить электромагниты ЭМ5 и ЭМ4 гидрораспределителя Р7. В транспортном положении рабочий орган необходимо зафиксировать упорами.
Положение распределителя Р7 "Опускание" является и положением "Плавающее" рабочего органа. "Плавающее" положение рабочего органа является обязательным при укладке асфальтобетона.
Для подъема и опускания боковин бункера включаются тумблером на пульте соответственно электромагнит ЭМ7 или ЭМ6 гидрораспределителя Рб. Фиксирование створок бункера осуществляется при обесточивании электромаг-нитов распределителя Рб.
Слив из гидроцилиндров ЦЗ и Ц4 соединен через напорный золотник ЗН1 со сливной магистралью, для обеспечения постоянного давления в напорной магистрали гидросистемы управления.
Управление гидроцилиндрами системы автоматики "Стабилослой" осуществляется следующим образом. Движение штоков гидроцилиндров Ц5 и Ц6 "Вверх" и "Вниз" осуществляется включением электромагнитов ЭМ10, ЭМ8 и ЭМИ, ЭМ9 гидрораспределителей Р8 и Р9. Скорость движения штоков гидроцилиндров Ц5 и Ц6 регулируется регуляторами потока РПЗ и РП4 в пределах 4...7 мм/с.
Управление включением гидромуфт МФ1 и МФ2 привода питателей и шнеков осуществляется с помощью гидрораспределителей РЗ и Р4. При отключенных электромагнитах ЭМ1 и ЭМ2 гидрораспределителей РЗ и Р4 рабочие полости цилиндров гидромуфт соединены со сливом. Гидромуфты отключены - и привод питателей и шнеков не работает. При включении электромагнитов ЭМ1, ЭМ2 распределителей РЗ и Р4 рабочая жидкость под давлением настройки напорного золотника ЗН1 поступает в рабочую полость гидроцилиндров гидромуфт МФ1 и МФ2, обеспечивая их работу.
Управление цилиндрами гидромуфт МФЗ и МФ4 привода хода осуществляется гидрораспределителями Р1 и Р2. В исходном положении распределителей Р1 и Р2 рабочие полости цилиндров гидромуфт МФЗ и МФ4 привода хода соединены со сливом. Муфты отключены - и привод хода не работает. При включении распределителей Р1 и Р2 рабочая жидкость под давлением настройки напорного золотника ЗН1 (под давлением 2,5 МПа) поступает в цилиндры гидромуфт привода хода МФЗ и МФ4, гидромуфты включены.
Второй контур гидросистемы служит приводом трамбующего бруса и включает в себя насос Н2, гидромотор Ml, предохранительный клапан КП1 и распределитель Р5. Насос Н2 предназначен для привода гидромотора Ml трамбующего бруса. Клапан КП1 предохраняет систему привода трамбующего бруса от повышенного давления в системе, а также осуществляет пуск и остановку гидромотора при помощи распределителя Р5.
Методика автоматизированного сбора экспериментальных данных
Экспериментальные исследования проводилось на асфальтоукладчике фирмы MARINI MF 805, показанном на рис. 3.1 при ширине укладываемой полосы 7,5 м. Технические характеристики асфальтоукладчиков MARINI MF 805 и TITAN 223 приведены в табл. 3.1. Формирование слоя полотна дороги выполнялось из горячей, плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси тип А, марка I.
Размещение датчиков на асфальтоукладчике показано на рис. 3.1. При измерениях применялись: динамический плотномер ДПУ, датчик перемещения асфальтоукладчика, тензодатчики и нестандартные приборы.
Оценка достоверности экспериментальных данных определяется точностью измерений, выбором числа необходимых опытов, методами обработки результатов исследований и обоснованием сделанных допущений, определением минимального числа измерений, которое позволяет получить значения измеряемых параметров с заданной степенью точности. В нашем случае число необходимых измерений равно 7.
Предполагая, что q = 1, то есть предельное абсолютное отклонение равно стандарту проводимых измерений, а вероятность ожидания /3 = 0,95, определяем минимальное число измерений, которое позволяет получить значения измеряемых параметров с заданной степенью точности. В нашем случае для р = 0,95 и q = 1,00 число измерений п\ = 7 /43/. Потому при проведении экспериментальных исследований все измерения, соответствующие одному опыту, повторялись не менее 7-ми раз. Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась статистическими методами. 3.2. Создание измерительного комплекса на основе ЭВМ
Экспериментальные исследования динамики рабочих процессов асфальтоукладчиков требуют измерения и регистрации параметров системы автоматического управления. Задачи исследований, решаемые в данной работе, вызвали необходимость компьютеризации измерительного оборудования.
Измерительный комплекс содержит ЭВМ, плату аналогового ввода/вывода (плата серии PCL-4711 фирмы "Advantech"), соединенные через порт USB, датчик скорости движения асфальтоукладчика, тензодатчиками на толкателях бруса, частотомер (рис. 3.3). Плата PCL-4711 предназначена для размещения пассивных согласующих элементов (резисторов и конденсаторов) для построения фильтров, и преобразователей токовых сигналов 4.. .20 мА,
Измерительный комплекс работает следующим образом. Перед началом работ в ЭВМ вводятся данные: угол атаки выглаживающей плиты; требуемая степень уплотнения; толщина уплотняемого слоя; тип материала; зависимость величины коэффициента уплотнения от максимального усилия в толкателях трамбующих брусьев. При движении асфальтоукладчика разрыхленная асфальтобетонная смесь распределяется на всю ширину укладываемого покрытия шнеком, установленным перед отражательным щитом. Аналоговые сигналы с датчика скорости, датчика частоты вращения вала привода брусьев, тензодатчиков на толкателях трамбующего бруса поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и, в цифровом виде в ЭВМ. ЭВМ по зависимостям определяет коэффициент уплотнения и сравнивает с заданным. Если требуемый коэффициент уплотнения не обеспечивается, из ЭВМ через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) поступает аналоговый сигнал на исполнительный механизм (ИМ) для корректировки воздействия на смесь за счет изменения угла атаки и частоты вращения вала гидромотора (частоты колебания трамбующего бруса).
Обработка данных, поступающих ЭВМ, производится с помощью программного комплекса «LabVIEW» - инструментальной среды разработки приложений сбора, обработки и графического представления данных и управления. Программный комплекс «LabVIEW» содержит встроенные функциональные блоки и графические элементы отображения, позволяющие существенно сократить затраты на разработку программного обеспечения для систем промышленной автоматизации, включает в себя встроенную среду программирования на языке сценариев, совместимом с Visual Basic для приложений (VBA).
Параметры рабочего процесса асфальтоукладчиков преобразуются датчиками в электрические сигналы. Для взаимодействия ЭВМ с датчиками применялся многофункциональный модуль USB-4711 2005 фирмы Advantech Co., Ltd. для порта USB. Модуль содержит плату ввода-вывода для считывания аналоговых входных сигналов, записи цифровых сигналов, запрограммировать встроенные в платы счетчики для измерения частоты сигналов (рис. 3.4). Рис. 3.4 Многофункциональный модуль USB-4711
Серия USB 4000 - это портативная система сбора данных с широким набором функций, работающая в режиме «Plug_and_Play». Модули имеют интерфейс USB 2.0 и не требуют внешних источников питания. Подключение к компьютеру осуществляется с помощью одного кабеля со специальным виброустойчивым соединителем. Устройства имеют компактный пластиковый корпус и могут быть смонтированы на ЭШ_рейку или установлены в панель. В комплект поставки входят драйверы для Windows 2000/ХР/СЕ 5.0, а также библиотеки и примеры программирования. Техническая характеристика модуля приведена в табл. 3.3. Таблица 3.3 - Характеристика модуля USB 40 Модель USB 4711А USB 4716 USB 4718
Методы управления выглаживающей плитой асфальтоукладчика
Задачей разработки системы автоматического управления является повышение ровности дорожного полотна при устройстве асфальтобетонного покрытия. На ровность дорожного полотна значительное влияние оказывают характеристики установки угла атаки выглаживающей плиты при формировании слоя асфальтобетонной смеси. Для этого предложена система автоматического управления положением выглаживающей плиты асфальтоукладчика (рис. 4.1). Задачей системы является повышение эффективности автоматического управления положением выглаживающей плиты асфальтоукладчика за счет применения тензометрического преобразователя (датчика) на тяговом брусе, максимально приближенного к передней кромке выглаживающей плиты, обеспечивающего за асфальтоукладчиком заданную ровную поверхность асфальтобетонной смеси и регулирование угла атаки выглаживающей плиты без непосредственного участия в управлении процессом формирования асфальтобетонной смеси машиниста-оператора, а также увеличение производительности и эффективности дорожно-строительных работ.
Система автоматического управления положением выглаживающей плиты асфальтоукладчика, может быть установлена на асфальтоукладчике с рабочим органом, в состав которого входит выглаживающая плита с вибратором (или без него) и трамбующий брус (или без него). Система содержит датчик углового положения 1, имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла, датчик высотного положения 2 с индикатором ошибки, тензометрический преобразователь (датчик) 3, блок управления 4 и дискретные гидравлические приводы 5. Датчик углового положения 1 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа асфальтоукладчика от гравитационной вертикали.
Сигнал ошибки поступает с выхода датчика углового положения 1 на первый вход блока управления 4. Датчик высотного положения 2 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа от положения, заданного копиром. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика высотного положения 2 на второй вход блока управления 4. Тензометрический преобразователь (датчик) 3 вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию в металлоконструкции выглаживающей плиты, который поступает с выхода тензометрического преобразователя (датчика) 3 на третий вход блока управления 4. Блок управления 4 вырабатывает сигналы управления дискретными гидравлическими приводами 5 для сведения текущих ошибок к нулю. Длительность и частота управляющих сигналов зависит от величины ошибки.
Преимущество заявляемого технического решения заключается в повышении эффективности автоматического управления положением выглаживающей плиты асфальтоукладчика вследствие непрерывного процесса формирования дорожного полотна, за счет применения тензометрического преобразователя (датчика) на тяговом брусе, максимально приближенного к передней кромке выглаживающей плиты, автоматически контролирующего неровность поверхности асфальтобетонной смеси и изменяющего угол атаки выглаживающей плиты асфальтоукладчика без непосредственного участия в управлении процессом формирования асфальтобетонного покрытия машиниста-оператора, что в целом свидетельствует об увеличении производительности и эффективности дорожно-строительных работ.
Для обеспечения за асфальтоукладчиком заданной степени уплотнения асфальтобетонной смеси без непосредственного участия в управлении процессом уплотнения машиниста-оператора разработана система автоматического управления рабочего органа асфальтоукладчика (рис. 4.2).
Система автоматического управления рабочего органа асфальтоукладчика, установлена на асфальтоукладчике с трамбующими брусьями и содержит датчик углового положения 1, имеющий индикатор ошибки и переключатели задатчика стабилизируемого угла, датчик высотного положения 2 с индикатором ошибки, тензометрический преобразователь (датчик) 3 и блок управления 4. Рис. 4.2 Структурная схема системы автоматического управления рабочего органа асфальтоукладчика
Датчик углового положения 1 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа асфальтоукладчика от гравитационной вертикали. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика углового положения 1 на первый вход блока управления 4. Датчик высотного положения 2 вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный величине отклонения рабочего органа от положения, заданного копиром. Сигнал ошибки поступает с выхода датчика высотного положения 2 на второй вход блока управления 4. Тензометрический преобразователь (датчик) 3 вырабатывает сигнал, пропорциональный усилию в металлоконструкции трамбующего бруса, который поступает с выхода тензометрического преобразователя (датчика) 3 на третий вход блока управления 4. Блок управления 4 вырабатывает сигналы управления дискретными гидравлическими приводами 5 для сведения текущих ошибок к нулю. Длительность и частота управляющих сигналов зависит от величины ошибки. Преимущество заявляемого технического решения заключается в повышении эффективности автоматического управления рабочим органом асфальтоукладчика вследствие непрерывного процесса уплотнения, за счет применения тензометрического преобразователя (датчика) усилия в металлоконструкции трамбующего бруса, обеспечивающего за асфальтоукладчиком заданную степень уплотнения асфальтобетонной смеси без непосредственного участия в управлении процессом уплотнения машиниста-оператора, что в целом свидетельствует об увеличении производительности и эффективности дорожно-строительных работ.
Для повышения качества строительства дорожного полотна разработан способ управления формированием слоя асфальтобетонной смеси. Для решения поставленной задачи, в способе управления процессом уплотнения асфальтобетонной смеси, осуществляемом электронным блоком управления асфальтоукладчика путем поступления в него информации с датчиков о текущей степени уплотнения, сравнения контролируемого параметра с заданным проектным значением и регулирования режимных параметров работы асфальтоукладчика, автоматическое управление процессом уплотнения осуществляют непрерывно при скоростях движения асфальтоукладчика, соответствующих проектным значениям, в качестве регулируемых режимных параметров работы асфальтоукладчика используют параметры его рабочего органа, а регулирование параметров рабочего органа осуществляют с помощью подсистемы автоматического управления режимами уплотняющего органа.
В этом способе использован асфальтоукладчик с трамбующими брусьями, в качестве регулируемых параметров рабочего органа которого используют частоту вращения эксцентрикового вала привода трамбующих брусьев и усилие в толкателях трамбующих брусьев, а в качестве параметра для оценки степени уплотнения используют коэффициент уплотнения.
В этом способе используются информационные параметры тензометрических датчиков в толкателях трамбующих брусьев, датчика действительной скорости движения асфальтоукладчика, датчика частоты вращения эксцентрикового вала привода трамбующих брусьев, а на основе информации о текущей степени уплотнения и сравнения ее с проектным значением коэффициента уплотнения осуществляется автоматическое управление процессом уплотнения путем изменения частоты вращения эксцентрикового вала привода трамбующих брусьев.
Похожие диссертации на Автоматизация процесса формирования асфальтобетонного покрытия дороги
