Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕЗКИ МАССИВА СЫРЦА ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к производству строительных материалов, и может быть использовано, например, в производстве изделий из ячеистого бетона по резательной технологии.

Известен способ изготовления ячеисто-бетонных изделий, при котором ячеисто-бетонный массив располагают на поддоне, устанавливают на передвижную тележку и подают на рабочее место, оборудованное приводом подачи массива сырца, пневмоцилиндрами и струнами, одним концом жестко закрепленными к опоре станка для резки сырца, а другим - к штоку пневмоцилиндра. Принят за прототип /Патент RU 2245786 (опубл. 2005.02.10)/.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в способе не предусмотрен контроль за натяжением и силой, возникающими в режущем органе-струне, это ведет к быстрому износу и частым обрывам струны во время резки массива, что ведет в свою очередь к отбраковке производимых строительных изделий.

Сущность изобретения заключается в повышении производительности станка для резки сырца, в повышении качества производимых изделий и в сокращении технологического отхода.

Технический результат - увеличение срока службы струны станка для резки сырца и сокращение технологического отхода при производстве строительных изделий.

Технический результат достигается тем, что в известном способе резки массива сырца ячеистого бетона, путем подачи сырца на рабочее место, оборудованное приводом подачи массива сырца, пневмоцилиндрами и струнами, одним концом жестко закрепленными к опоре станка для резки сырца, а другим - к штоку пневмоцилиндра, особенность заключается в том, что дополнительно подключают систему автоматического управления натяжением струны, состоящую из тензометрического датчика, датчиков давления пневмоцилиндров, задатчика, формирующего сигнал, пропорциональный силе натяжения струны, двух устройств сравнения, регулятора силы натяжения струны, регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре, широтно-импульсного преобразователя и пневмораспределителя с электромагнитным управлением, формирующим управляющее воздействие на пневмоцилиндры, при этом до начала резки массива сырца задают матрицу-столбец допустимых значений сил натяжения струн, обусловленную механическими свойствами струн, скоростью резки и реологическими свойствами сырца, измеряют усилие натяжения каждой струны и формируют матрицу-столбец измеренных значений, сравнивают допустимое значение силы натяжения для каждой струны с измеренными значениями, разностный сигнал которого подают на вход регулятора силы натяжения струн, затем измеряют давление в каждом пневмоцилиндре, выходной сигнал регулятора натяжения струн сравнивают с измененными значением давления в пневмоцилиндре, разностный сигнал подают на вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре, выходной сигнал регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре подают на вход широтно-импульсного преобразователя, выходное давление широтно-импульсного преобразователя подают в пневмоцилиндр, который натягивает струну с требуемым усилием.

На фиг. 1 изображена расчетная схема усилий, возникающих в струне при резке. Здесь: 1 - струна, 2 - пневмоцилиндр, 3 - опора, 4 - массив сырца, 5 - пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР), 6 - тензометрический датчик (Д_F).

На фиг. 2 изображена структурная схема устройства натяжения струны, где приняты следующие обозначения: 1 - струна, 2 - пневмоцилиндр, 5 - пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР), 6 - тензометрический датчик (Д_F), 7 - регулятор силы натяжения струны (R_F), 8 - регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д), 9 - широтно-импульсный преобразователь (ШИП), 10 - датчик давления в пневмоцилиндре (Д_Р), 11 - первое устройство сравнения, 12 - второе устройство сравнения, 13 - задатчик (3), U_П - напряжение питания пневмораспределителя с электромагнитным управлением, U_з - сигнал задатчика, U_ocF - сигнал обратной связи по силе, U_ocP - сигнал обратной связи по давлению, U_F - выходной сигнал регулятора силы натяжения, U_R - сигнал, поступающий на ШИП с регуляторов, U₁ - выходной сигнал первого устройства сравнения, U₂ - выходной сигнал второго устройства сравнения, Р - давление, F - сила натяжения струны.

В предложенном изобретении для управления натяжением струны станка для резки массива сырца ячеистого бетона используют систему автоматического управления. Для натяжения струны подается управляющее воздействие - сигнал задатчика U_з, равный требуемой силе натяжения струны. Сигнал задатчика поступает на прямой вход регулятора силы натяжения струны (R_F) 7 и сравнивается с сигналом обратной связи по силе U_ocF, возникающем в тензометрическом датчике (Д_F) 6 в результате его растяжения струной 1 при резке массива, который поступает на инвертирующий вход регулятора силы натяжения струны (R_F) 7. Выходной сигнал регулятора силы натяжения U_F струны 1 поступает на прямой вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8 и сравнивается с сигналом обратной связи по давлению U_ocP, поступающим на инвертирующий вход регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8. Выходные каскады регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8 соединены с широтно-импульсным преобразователем (ШИП) 9, выходной сигнал которого поступает на пневмораспределитель с электромагнитным управлением (ПР) 5. Давление поступает от пневмораспределителя с электромагнитным управлением (ПР) 5 на пневмоцилиндр 2, который натягивает струну 1 до требуемого усилия.

При работе станка для резки ячеистобетонного сырца необходимо поддерживать заданное усилие в струне для того, чтобы не происходило обрыва струны, который приводит к выбраковке массива и остановке станка на неопределенный период (до устранения неполадки и снятия массива со стола). Выполнение данного требования возможно лишь при плавном регулировании и поддержании усилия натяжения струны. Данное требование выполняется в замкнутой по силе и давлению системе автоматического управления натяжением струны станка для резки сырца ячеистого бетона.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением указанного технического результата.

В качестве пневмораспределителя может быть использован пневмораспределитель с электромагнитным управлением SY114 с датчиком давления Mediamate-100. Регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8 (фиг. 1) представляет собой совокупность широтно-импульсного модулятора (а.с. 1478316) и собственно регулятора, сделанного на базе операционного усилителя, а регулятор силы натяжения струны (R_F) 7 представляет собой операционный усилитель, выходные каскады которого соединены со входом регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8. Исполнительный механизм представляет собой пневмоцилиндр Camozzi 42M1N040A0025 и тензометрический датчик Esit ТВ - 1000.

Способ резки осуществляется следующим образом, до начала резки массива сырца задают матрицу-столбец допустимых значений сил натяжения струн, обусловленную механическими свойствами струн, скоростью резки и реологическими свойствами сырца, измеряют усилие натяжения каждой струны и формируют матрицу-столбец измеренных значений, сравнивают допустимое значение силы натяжения для каждой струны с измеренными значениями, разностный сигнал которого подают на вход регулятора силы натяжения струн (R_F) 7, затем измеряют давление в каждом пневмоцилиндре 2. Выходной сигнал регулятора силы натяжения U_F сравнивается с сигналом обратной связи по давлению U_ocP в пневмоцилиндре 2. Полученный разностный сигнал подают на регулятор давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8. Выходной сигнал регулятора давления воздуха в пневмоцилиндре (R_Д) 8 поступает на широтно-импульсный преобразователь (ШИП) 9, который в зависимости от величины пришедшего на него сигнала меняет ширину импульсов на выходе. Импульсы с широтно-импульсного преобразователя (ШИП) 9 поступают на катушку пневмораспределителя с электромагнитным управлением (ПР) 5, и он регулирует расход сжатого воздуха, поступающего в пневмоцилиндр 2. На штоке пневмоцилиндра 2 развивается усилие натяжения, которое регистрируется тензометрическим датчиком (Д_F) 6. Тензометрический датчик (Д_F) 6, в зависимости от величины усилия, развиваемого в струне 1, вырабатывает сигнал обратной связи по силе U_ocF, который поступает на регулятор силы натяжения струны (R_F) 7.

Замкнутый контур управления давлением необходим для регулирования давления в пневмоцилиндре и, как следствие, регулирования силы, развиваемой штоком пневмоцилиндра. Это необходимо для защиты объекта управления системы от перегрузок. Принцип его работы основывается на следующем: усилие в струне складывается из двух сил – силы, развиваемой непосредственно пневмоцилиндром, и силой, развиваемой при воздействии массива на струну, и может быть выражено математическим выражением

где F_Σ - сила действующая на струну;

F_РЕ3 - сила резания;

- сила развиваемая приводом;

m - масса массива сырца;

ν_П - скорость подачи массива.

Исходя из того, что сила натяжения струны должна оставаться постоянной, то необходимо уменьшать давление воздуха в пневмоцилиндре, чтобы уменьшить силу, развиваемую им. Однако при падении давления в пневмоцилиндре до определенной величины, ниже которой давление опускать нельзя, необходимо остановить или уменьшить подачу сырца для предотвращения обрыва струны. Таким образом, при резке сырца струна отклоняется от прямого положения, причем величина отклонения струны от оси зависит от прочностных свойств сырца. Прямое положение струна занимает перед резкой и после ее окончания.

Использование данного способа позволяет повысить производительность станка для резки сырца, повысить качество производимых изделий и сократить технологический отход путем введения системы автоматического управления натяжением струны.