
Строительные и дорожные машины. Основы автоматизации
.pdf
385
скорости зависит от состояния обрабатываемой поверхности (чем выше твердость, тем больше должна быть скорость). Сменные стальные лопасти в зависимости от требований к качеству обрабатываемой поверхности изготовляются разной ширины. Широкие лопасти применяют для затирки, а узкие – для железнения поверхности бетона. Дисковая заглаживающая машина (рис. 9.11, а) состоит из затирочного диска 1, электродвигателя 3, червячного редуктора 4, узла управления и ходовой части 5. Откидной болт 2 предназначен для натяжения клиноременной передачи. Ходовая часть используется только для транспортирования машины в пределах объекта, в процессе работы ее снимают. Вращение затирочному диску (пуск машины в работу) передается от электродвигателя клиноременной передачей и червячным редуктором через фрикционную муфту, срабатывающую при превышении расчетного момента и обеспечивающую защиту оператора. Дисковые заглаживающие машины имеют меньшую производительность по сравнению с лопастными, но позволяют получить более качественную поверхность обработки.
Рис. 9.11. Машины для отделки полов: а — дисковая заглаживающая; б −шлифовальная мозаичная: 1− диск; 2− откидной болт; 3− двигатель;
4− червячный редуктор; 5− ходовая часть; 6− корпус; 7,8, 9− зубчатые колеса; 10− амортизатор; 11− державка; 12− трехгранный абразив; 13− планшайба; 14− траверс из листовой резины
Вибрация, создаваемая машиной в процессе работы, благодаря более уравновешенному режиму работы, также много меньше, чем у лопастных. Монолитные покрытия полов обрабатывают мозаично-шлифовальными машинами (рис. 9.11, б), состоящими из корпуса 6, редуктора, электродвигателя 3, узла управления и ходовых колес 5. Шлифуют поверхности шестью трехгранными абразивами 12, закрепленными в державках на планшайбах 13. Планшайбы соединены через амортизаторы 10 из листовой резины с траверсами 14. Амортизаторы способствуют равномерному износу абразивов и более плавной работе машины. Траверсы получают вращение от зубчатых колес. Зубчатое колесо 8 зацепляется с шестерней 7 и с шестерней 9, установленной на валу электродвигателя. Такая конструкция дает возможность передавать траверсам вращение в разные стороны и сообщать машине прямолинейное поступательное движение. При обработке больших площадей

386
на съемной раме к трактору или электрокаре монтируют несколько машин, которыми управляет с рабочего места оператор.
Шлифование производится с охлаждением водой, которая подается по шлангу из водопровода в зону шлифования. В помещениях с большой площадью пола применяют различные самоходные шлифовальные агрегаты. Частота вращения рабочих органов мозаично-шлифовальных машин 250...750 мин-1, а линейная скорость абразивных элементов составляет 5...20 м/с. Она зависит от вида обрабатываемой поверхности, качества абразивных камней и характера обработки. Наименьшие скорости применяются при грубой обдирке поверхностей, наибольшие − при тонком шлифовании и полировании. Для острожки дощатых полов применяется строгальная машина (рис. 9,12), корпус которой опирается на передний ролик 1 и два задних 9, свободно насаженных на оси траверсы 8, шарнирно соединенной с корпусом. Траверса тягой 7 связана с рукояткой 5, поворотом которой изменяется положение траверсы и тем самым изменяется глубина строгания.
Рис.9.12. Машина для обработки полов: 1− передний ролик; 2− электродвигатель; 3− штепсельный разъем; 4−пускатель; 5 − ручка; 6−стойка; 7−тяга; 8− ось траверса;
9 − задний ролик; 10 − барабан с ножами
Пружина служит для подъема ножевого барабана с ножами 10 при освобождении тяги траверсы. К корпусу прифланцована стойка 5, на которой установлен пускатель 4 с подведенным к нему кабелем, оканчивающимся штепсельным разъемом 3. Рабочим органом машины является ножевой барабан, укрепленный на поверхности обращенного ротора электродвигателя 2. Вал статора электродвигателя неподвижно закреплен в двух опорах корпуса. Ножевой барабан снабжен тремя ножами, которые помещены в его пазах и прочно зажаты сухарями. Установка ножей регулируется упорными винтами ползунов (по два ползуна на каждый нож). Нож представляет собой стальную закаленную пластину с заточенной режущей кромкой. Угол заточки режущей кромки 38...40°. Режущие кромки ножей должны выступать над поверхностью барабана не более чем на 3 мм. Для правильной установки ножей служит специальная линейка, прилагаемая к машине. Ножи следует закреплять особенно тщательно, так как центробежная сила при вращении ножевого
387
барабана, стремящаяся вырвать ножи, достигает 2000...3000 Н. Строжка машиной производится в два приема. При первом проходе снимается стружка толщиной 1,0...2,5 мм, а при втором (поперечном) проходе толщина чистовой стружки должна быть 0,5...1,0 м. Производительность машины до 40 м2/ч. Для шлифования паркетных и дощатых полов применяют шлифовальные машины, которые могут быть барабанного и дискового типов. Машина барабанного типа (рис. 9.13,) состоит из корпуса 2, опирающегося на два передних и одно заднее колесо 7 рояльного типа. Ходовые колеса снабжены механизмом регулирования степени прижатия барабана к шлифуемой поверхности, соединенного тягой 10 с рукояткой управления. На стойке 6, прифланцованной к корпусу машины, имеются пускатель 4 и мешок для сбора древесной стружки 9. От электродвигателя 11 посредством клиноременной передачи обеспечивается вращение барабана 15 с натянутой на него шкуркой 14 и

387
вентилятора. Отводной ролик 12, закрепленный на откидывающейся крышке 13, ограничивает приближение машины к стене при работе.
Рис.9.13. Машины для обработки полов: а − строгальная; б – шлифовальная; 1,7− передние и задние колеса;2− корпус; 3− штепсельный разъем; 4−пускатель;
5− ручка; 6−стойка; 8-−механизм регулирования; 9−мешок;10−тяга;11− двигатель; 12− отводной ролик; 13− крышка; 14− шкурка; 15− барабан
Наружная поверхность барабана выполнена из резины, что улучшает сцепление с абразивной лентой, обеспечивает равномерное распределение нагрузок на рабочий орган, а также смягчает удары и уменьшает его вибрацию при работе машины.
Окружная скорость шлифовального барабана колеблется 10...22 м/с. Выбор окружной скорости барабана зависит также от типа и качества применяемых шкурок. Концы абразивной шкурки заправляются в косой паз барабана и затягиваются двумя эксцентриковыми валиками. Древесная пыль, образующаяся при работе машины, засасывается вентилятором и удаляется в сборный мешок через отводную трубу. Для получения ровной и гладкой поверхности шлифовку пола достаточно производить в два приема: первый – в прямом и второй – в поперечном направлении. Производительность машины – до 40...60 м2/ч. Для шлифования пола в стесненных местах (под приборами отопления) применяют машины дискового типа. В них рабочим органом является диск с закрепленной на нем абразивной шкуркой. Эти машины имеют небольшую (до 5 м/ч) производительность и разнообразное конструктивное исполнение. Для сварки полотнищ рулонных мАтериалов (линолеума) в заводских и построечных условиях применяют аппараты и машины с инфракрасным излучателем, выполненным в
виде нагревательного утюжка (рис. 9.13). В утюж-
ке смонтированы две кварцевые инфракрасные |
|
лампы, установленные в фокусе двух параболи- |
Рис.9.13.Аппарат для сварки: |
ческих отражателей, формующая пластина 4, |
линолиума: 1− утюжок; 2− руко- |
защитный кожух, с рукояткой 2 и средняя пли- |
ятка;3− свеирфильтр;4- формиру- |
та 5. Лучистая энергия, направ ленная от кварцевых ющая пластина; 5− плита
388
ламп в зону разогрева отражателями, преобразуется в тепловую и нагревает до 140...150 °С (до вязкотекучего состояния) кромки свариваемых полотнищ, которые прижимаются друг к другу формующей пластиной. Скорость сварки регулируют изменением расстояния между формующей и средней пластинами. Перед сваркой на кромки свариваемых полотнищ укладывают целлофановую или фторопластовую ленту. Для наблюдения за хо дом сварки в зоне центральной прорези пластин установлен защитный светофильтр 3. При малых объемах работ излучатель перемещается вдоль стыка вручную. При выполнении больших объемов работ излучатель монтируют на самоходной четырехколесной каретке с электрическим приводом. С помощью инфракрасных излучателей сваривают 30...70 м/ч линолеума. Прикатку свежеуложенного линолеума для создания прочного сцепления его с основанием осуществляют передвижными двухбарабанными виброкатками, на которых установлен маятниковый электрический вибровозбудитель с вертикально заправленными колебаниями. Виброкатки ручную перемещаются по поверхности линолеума и прикатывают от 100 до 200 м2/ч
Машины для устройства кровель и гидроизоляционных работ. Устройство кровельных покрытий в общем комплексе строительно-монтажных работ занимает одно из важных мест, а их удельный вес в городском строительстве составляет по трудоемкости около 6...9 %. В настоящее время основными видами кровельного покрытия являются рулонная и безрулонная (мастичная) кровли. Для устройства безрулонных кровель из мастичных материалов на полимерной основе применяют передвижные станции, посредством которых механизируется разгрузка мастичных материалов и их разжижение с последующей подачей и нанесением на поверхность распыливанием.
Такие станции обеспечивают производительность до 800 м2/ч, дальность подачи по вертикали 50 м, по горизонтали – до 80 м. При устройстве рулонных кровель все чаще применяют рубероид с наплавленным в заводских условиях слоем мастики. Такой материал приклеивают к основанию путем разогрева (подплавления) покровного мастичного слоя до температуры 140°...160°С пламенем горелок и последующего прижима. Устройство кровель из направляемого рубероида, производство которого непрерывно растет, является весьма перспективным, так как при этом отпадает необходимость в битумном хозяйстве, сокращается номенклатура оборудования для доставки на рабочие места кровельных материалов и устройства гидроизоляционного слоя, обеспечивается высокое качество кровли, повышается культура производства кровельных работ, улучшаются условия труда рабочих.
Контрольные вопросы по девятой главе. 1. Назначение , устройство и основные параметры штукатурных станций. 2. Область применения и устройство торкретных установок. 3. Устройство, принцип действия и основные параметры малярных агрегатов. 4. Принцип работы окрасочного агрегата. 5.Устройство и работа машин для подготовки оснований под полы. 6. Каким аппаратом производится сварка линолеума. 7. Как регулируется скорость сварки линолеума ? 8. Что устанавливают в зоне центральной прорези для наблюдения за ходом
389
сварки. 9. Принципиальное устройство машин для обработки полов и их основные параметры. 10. Основные правила техники безопасности при работе машин для обработки полов и их основные параметры.
10. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
10.1. Датчики контроля и регулирования
Датчики – устройства, служащие для извлечения и предварительной обработки информации о состоянии технологического процесса, агрегатов, машин.
Основные функции, выполняемые датчиками, состоят в преобразовании одной физической величины в другую. Первый преобразователь, непосредственно воспринимающий параметр (например, температуру, давление, перемещение машин и их частей), называется чувствительным элементом датчика. Под параметром понимается физическая величина, характеризующая состояние машины, агрегата, технологического процесса. Он может быть представлен как в прямых единицах, например давление в паскалях (Па), так и в косвенных, например давление в пропорциональной величине электрического сопротивления. После основного элемента (воспринимающего органа) в системе датчика устанавливается преобразователь, служащий для получения в удобной форме сигнала о параметре. Вид и физическая сущность сигнала зависят от условий дальнейшего его использования.
В простейшем случае датчик состоит из одного преобразующего элемента, выполняющего две функции: восприятия и преобразования. К таким датчикам относятся, например, термопара, термометр сопротивления. Сложные датчики могут состоять из большого числа преобразующих элементов, каждый из которых в других устройствах может использоваться как самостоятельный датчик. Параметр, поступающий на чувствительный элемент, называется входной величиной датчика, а сигнал последнего преобразующего элемента — выходной величиной.
Датчики классифицируются (по назначению) в зависимости от входной величины, например перемещений, температуры, давления, расхода, уровня. Для измерения одного и того же параметра можно использовать датчики, имеющие различный принцип действия. Принцип действия датчика определяется его выходной величиной, которая может быть, например, механическим (перемещение), электрическим, гидравлическим или пневматическим сигналом. В системах автоматики чаще всего применяются электрические и механические датчики, реже пневматические и гидравлические.
Параметрические датчики — это устройства, в которых неэлектрическая величина преобразуется в параметр электрической цепи, например, сопротив-

390
ление; в генераторных датчиках происходит преобразование в электродвижущую силу.
При использовании датчиков следует учитывать их характеристики, основные из которых: вид зависимости выходной величины х от входной величи-
ны у = f (x); чувствительность датчика s yx , (∆ – приращение); порог чув-
ствительности – минимальное изменение входной величины, способное вызывать изменение выходной величины; погрешность.
Датчики перемещения. Устройства, служащие для получения информации о положении элементов, устройств, механизмов или их частей путем преобразования линейных или угловых перемещений в электрические или другие вели-
чины, называются датчиками перемещения или положения.
Простейшим устройством двухпозиционного (релейного) типа для контроля положения механизмов или их частей служит концевой или путевой выключатель.
Контактный концевой (конечный) выключатель рычажного типа (рис. I0.1,
а) работает следующим образом. При достижении механизмом или его частью какого-либо крайнего положения этот механизм нажимает на рычаг 1 концевого выключателя, который переключает контактную группу 2. Контактная группа чаще всего состоит из двух электрических контактов: закрытого и открытого. Если рычажные выключатели срабатывают при наезде на ролик рычага (линейки), каната или груза, то шпиндельные (рис. I0.1, б) и редукторные (рис. I0.1, в) выключатели действуют после поворота вала механизма на определенный угол. У шпиндельных выключателей винт соединен с валом механизма через зубчатую или цепную передачу, при вращении которого гайка (кулачок) перемещается до наезда на левый или правый выключатель.
Рис. 10.1 Схемы концевых выключателей:
а) −рычажный; б) − шпиндельный; в) − редукторный;1 − рычаг; 2 − контактная группа
В редукторных выключателях вращение от вала механизма передается рычагу, замыкающему или размыкающему контакты, через червячный редуктор и замыкающие или размыкающие шайбы, смонтированные в корпусе выключате-

391
ля. В схемах автоматики помимо контактных датчиков положения применяются индуктивные, индукционные, магнитные, полупроводниковые и другие бесконтактные датчики, а также фотоэлементы и гамма-электронные реле. Применение указанных датчиков имеет ряд преимуществ по сравнению с механическими датчиками вследствие отсутствия непосредственного механического контакта между контролируемым движущимся объектом и чувствительным элементом. На рис. I0.2, а показан общий вид бесконтактного концевого выключателя, функциональная схема которого приведена на рис. I0.2, б.
Преобразователь представляет собой полупроводниковый генератор. Возникновение или отсутствие в схеме генерации зависит от наличия металлического экрана между обмотками его. Для повышения разрешающей способности выключателей, уменьшения габаритов чувствительного элемента и обратного воздействия его на контролируемый элемент, а также для получения большей мощности сигнала на выходе выключателя схема последнего содержит генератор и двухкаскадный усилитель релейного типа, который выполняет также роль преобразователя высокочастотных колебаний в сигнал постоянного тока.
На рис. 10.3, показан реостатный омический датчик перемещения непрерывного действия, представляющий собой реостат с перемещающимся контактом 2.
Рис.10.2. Бесконтактный выключатель: |
Рис.10.3. Реостатный датчик: |
а)- чувствительный элемент; б)- схема |
1−обмотка на каркасе; 2−перемещающийся |
преобразователя; 1- корпус; 2- выводы; |
контакт; 3−пружина; 4−ось; 5,6,7 − выводы |
3- зазор; Г- генератор; В-выпрямитель |
|
Подвижный контакт жестко укреплен на оси 4, которая связана с положением механизма. Каждому угловому положению оси соответствует определенная величина сопротивления реостата. В качестве датчиков перемещения применяют индуктивые и емкости элементы (рис. I0.4), действие которых основано на зависимости реактивного сопротивления от величины зазора между подвижной и неподвижной частями. Для индуктивного датчика величина сопротивления xL (в омах) пропорциональна индуктивности, определяемой по формуле
L WФ ,
I
где L – индуктивность; W– число витков; Ф –магнитный поток, Вб; I – ток, А. Для емкостного датчика величина сопротивления обратно пропорциональна
емкости, определяемой по формуле

392
C S , 4
где C емкость, Ф; S площадь, м2 ; зазор, м; диэлектрическая проницаемость, Ф/м.
Рис. I0.4. Преобразователи величины перемещения в индуктивное и емкостное сопротивления: а, б − индуктивные элементы; в, г − емкостные элементы
Для передачи на расстояние угла поворота (или скорости) вала от одной машины к другой служит самосинхронизирующаяся электрическая машина – сельсин. Сельсин-датчик (СД) (рис. 10.5) механически связывается с валом, а у электрически соединенных с ним сельсин-приемников СП повороты осей роторов будут синхронно и синфазно следовать за поворотом оси ротора СД. Система СД−СП может работать в трех режимах: индикаторном (а), трансформаторном (б) и дифференциальном (в).
Сельсин имеет две обмотки: трехфазную и однофазную или две трехфазные (для дифференциальных сельсинов). Трехфазная обмотка уложена в пазах статора или ротора со сдвигом 120°. Если однофазную обмотку сельсиндатчика включить в сеть переменного тока (обмотка возбуждения), то во всех трех фазах его трехфазной обмотки (обмотки синхронизации) возникнут электродвижущие силы. При несовпадении осей потоков возбужения СД и СП в каждой машине возникнут вращающие моменты – синхронизирующие моменты, так как обмотки будут пронизываться под разными углами. У СП этот момент будет стремиться повернуть ротор в такое положение, при котором ось потока возбуждения будет совпадать с осью результирующего потока, т. е. перевести ротор СП относительно статора СП в положение, согласованное с положением ротора СД относительно статора СД.
Широкое распространение получили бесконтактные сельсины — сельсины, не имеющие контактов для подвода тока к обмотке ротора. Принцип работы такого сельсина следующий (рис. 10.5, г). При подаче на трехфазную обмотку переменного тока в катушках 3 и 6 возникает магнитный поток Ф, который проходит по цепи: катушка трехфазной обмотки 4, пакет 1 ротора 5, воздушный зазор а, тороидальное кольцо 2, внешний магнитопровод 1, тороидальное кольцо 7, воздушный зазор б, пакет 11 ротора, кольцевой воздушный зазор в и, наконец, катушка трехфазной обмотки. Проходя по этой цепи, магнитный поток

393
пересекает витки однофазных катушек и наводит в них электродвижущую силу
счастотой питающей цепи.
Взависимости от положения ротора меняется сопротивление магнитному потоку и, следовательно, изменяется амплитуда электродвижущей силы, наводимой во вторичной обмотке, от нуля до максимума.
Напряжение на вторичной обмотке сельсина зависит от величины и направления магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, а также от угла поворота ротора
Uвых kUвых sin ,
где U напряжение, В; угол поворота ротора сельсина, рад; k коэффициент трансформации.
Направление магнитного потока сохраняется до поворота ротора на 180°. При дальнейшем повороте ротора до 360° направление магнитного потока меняется на противоположное. В результате этого индуктированная в однофазной обмотке электродвижущая сила будет находиться в I полупериод в фазе с питающим напряжением, а во II полупериод— в противофазе (рис. 10.5, д).
Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки, при повороте ротора сельсина изменяется по синусоидальному закону, т. е. имеет две нулевые точки. Положение их на горизонтальной оси зависит от направления магнитного потока, которое можно менять, изменяя величину и направление тока, протекающего по первичным обмоткам.
Рис.10.5. Схемы включения сельсинов:
а −индикация; б − трансформация; в − дифференциальная ; СД − датчик; СП − приемник; У− усилитель; Р− редуктор; СДВ − серводвигатель; г − схема магнитопровода бесконтактного сельсина; 1 − внешний магнитопровод; 2,7 – тороидальные кольца; 3,6 − однофазные обмотки; 4 − трехфазная обмотка; 5 − ротор сельсина; а,б,в – воздушные зазо-
ры; 1,П−пакеты ротора; д − зависимости выходного напряжения сельсина от угла поворота ротора