Автоматизация строительства асфальтобетонных покрытий

Автоматизация преследует две цели—получить заданные по­перечный и продольный профили покрытия и обеспечить равномер­ное распределение смеси по ширине укладываемой полосы данной толщины слоя.

Наиболее проста следящая система на асфальтоукладчиках с лыжами (рис. 71). При опускании или поднятии лыжи на неровно­стях нижнего слоя датчик дает команду об изменении уровня рабо­чих органов, тем самым соблюдая постоянную ровность покрытия. На автоматизированных асфальтоукладчиках необходимый профиль предварительно задают одним из двух способов: первый—с по­мощью двух копиров в виде натянутой проволоки по обеим сторо­нам проезжей части; плоскость, образованная линиями копиров, должна быть параллельна плоскости будущего покрытия; второй — с помощью одного копира, натянутого с одной стороны укладывае­мой полосы, и поперечного угла наклона рабочего органа асфальто­укладчика. Наилучшие результаты показало применение двух копиров. Автоматическое поддержание асфальтоукладчиком на гусенич­ном ходу профиля в этом случае осуществляют с помощью трех гидроцилиндров, на которые в трех точках подвешена рама маши­ны. Управляют гидроцилиндрами с помощью системы гидрораспре­делителей, связанной с тремя независимыми системами автоматиче­ского регулирования, датчиками которых служат скользящие по копирам рычаги.

Поперечный профиль и поперечный угол наклона рабочего орга­на может задавать один копир, в этом случае на асфальтоукладчи­ке имеется система автоматического регулирования положения ра­бочего органа в поперечной плоскости.

При полной автоматизации асфальтоукладчик оснащают не ме­нее чем двумя независимыми системами автоматического регулиро­вания положения рабочего органа в продольной и поперечной плос­костях. При этом укладчик не только выдерживает заданный проек­том профиль, но и ровность покрытия.

С тем чтобы асфальтоукладчик не влиял на ровность покрытия за счет возможного вертикального смещения машины (при движе­нии по неравнопрочному основанию), применяют автоматические следящие системы. Они поддерживают рабочий орган в положении, обеспечивающем получение заданного продольного профиля. Такие системы требуют задания эталонного профиля, в качестве которого используют копиры различных конструкций—натянутую вдоль кромки покрытия проволоку или тросрейку, предварительно спрофилированную и уложенную краевую полосу шириной 0,5— 0,75 м, заранее уложенный бордюр или полосу покрытия.

Рис. 71 Схема электронного автоматического управления асфальтоукладчиком:

1 — распределитель смеси; 2 — электромагнитный распределитель; 3 — переключающий блок; 4 — гидроцилиндр; 5 — распределительная коробка; 6 — коробка предохранителей; 7 — регулятор, 8 — датчик со щупом уровня; 9 — маятник; 10 — контактная коробка; 11 — направляющая лыжа длиной 2 м; 12 — направляющая лыжа длиной 7 м; 13 — копирная струна; 14 — скользящий щуп

Рис. 72. Схема следящей системы на гусеничном асфальтоукладчике

Датчик следящей системы состоит из чувствительного элемента ЧЭ, реагирующего на внешние возмущения в виде колебаний вертикальных отметок оснований относительно эталонного профиля, и преоб­разователя, получающего соот­ветствующее усиление. Испол­нительный механизм воздейст­вует на рабочий орган, устра­няя несоответствие его поло­жения в отношении копира.

Программные системы автоматически устанавливают рабочий орган машины по заданной программе, которая определяет его по­ложение в каждой точке пути. Блок-схема программной системы от­личается от схемы следящей системы тем, что она имеет программное устройство, задающее в каждой точке пути положение рабоче­го органа асфальтоукладчика, а чувствительный элемент дает ин­формацию о фактическом его положении относительно принятой ба­зы отсчета. В качестве последней могут быть те же средства, что и для задания эталонного профиля. Разница только в том, что при использовании их в качестве базы отсчета они могут не повторять проектный профиль, а занимать произвольное положение. Чтобы не затрачивать работу на учет его положения при составлении прог­раммы, наиболее удобно за базу отсчета взять горизонтальную пря­мую: луч света или оптическую ось специального визирного устрой­ства.

В схеме, примененной на гусеничном асфальтоукладчике (рис. 72), ровность регулирует датчик 1, щуп 9 которого непрерыв­но опирается на базу 2, представляющую собой натянутую по ни­велиру струну, или поверхность уложенного слоя покрытия сосед­ней полосы. При попадании укладчика на возвышение или в зани­женное место щуп 9 поднимается или опускается, открывая левое или правое окошко с фотоэлементом в датчике. Возникающий при этом электрический сигнал поступает в блок управления 3, откуда усиленным подается в гидрораспределитель 5. В последнем при помощи соленоида открывается одно из отверстий, через которое масло от насоса 6 идет к гидроцилиндрам 7. Последние соответст­венно приподнимают или опускают рабочие органы 8 асфалыоукладчика относительно его ходовой части, обеспечивая постоянную ровность покрытия, т. е. разность отметок базы и покрытия.

Положение асфальтоукладчика в поперечном направлении регу­лирует датчик 4 поперечного уклона, на котором имеется отвес. Если изменился поперечный уклон основания или асфальтоукладчик одной гусеницей попал в заниженное место, датчик смещается в сторону относительно отвеса. При этом открывается отверстие и срабатывает фотореле. Электрический сигнал, усиленный в блоке управления, подает команду одному из гидрораспределителей, через который поступает масло в один из гидроцилиндров, и наклон ас­фальтоукладчика устраняется.

В последнее время для автоматизации профилирующих и других строительных машин стали применять оптические квантовые гене­раторы—лазеры. Рабочее оборудование получает импульсы от лу­ча, который устанавливают с учетом требуемого продольного укло­на. Усиленные импульсы передаются на органы гидравлического управления, которые выдерживают поперечный и продольный про­фили покрытия. Отклонения в отметках не превышают 0,2—5 мм (рис. 73). Аппаратура работает от автомобильных аккумуляторов при потребляемой мощности 35—60 Вт. С изменением проектного продольного уклона его перестанавливают в новое положение.

При устройстве покрытий на кривых лазерное устройство ис­пользуют с помощью дефлекторов, отклоняющих направляющий луч.

Промышленность выпускает производительные асфальтоуклад­чики ДС-48—самоходные автоматизированные машины на пневмоколесном ходу. Приемный бункер вместимостью 10 т расположен спереди, имеет опрокидывающиеся боковые стенки, что позволяет весь материал, имеющийся в бункере, подавать на питатели без участия рабочих. Подъем стенок осуществляют гидроцилиндры. Питатели и шнеки автоматически выключаются при заполнении смесью шнекового пространства.

В настоящее время автоматизацию асфальтоукладчиков про­водят на основе системы «Стабилослой-2», которая автоматически регулирует продольную ровность и поперечный уклон покрытия. Она стабилизирует положение выглаживающей плиты относитель­но заданных ориентиров, что позволяет соблюдать поперечный и продольный профили. Опытные испытания асфальтоукладчика (ДС-126А) с этой системой показали хорошие результаты.

Рис. 73. Управление асфальтоукладчиком по лучу лазера:

1 — лазерный визир, 2 — асфальтоукладчик; 3 — уложенный слой асфальтобетона

Принцип работы системы «Стабнлослой-2» состоит в следую­щем. Посредством датчиков производят сравнение действительно­го положения рабочего органа асфальтоукладчика с требуемым для поддержания заданных продольного и поперечного профилей покрытия. Сигнал рассогласования поступает на пульт управле­ния, откуда посылается импульс исполнительному устройству—реверсивным золотникам, которые управляют гидроцилиндрами привода рабочего органа, изменяя их положение до исчезновения сигнала рассогласования. При автоматической работе асфальто­укладчика положение его рабочего органа определяют два гидроцилнндра (левого и правого несущих брусьев). Поэтому для автоматической стабилизации рабочего органа одновременно в работу должны быть включены два датчика. В зависимости от требуемой технологии это могут быть либо два датчика продоль­ного профиля, реагирующие на изменение положения шарниров несущих брусьев, либо один из датчиков продольного профиля и датчик угла, реагирующий на изменение поперечного уклона ра­бочего органа. Стабилизацию положения рабочею органа в продольном направлении производят с помощью щуповых датчиков продольного профиля, смонтированных по одному на шарнире каждого несущего бруса.

При движении асфальтоукладчика щуп перемещается по опор­ной базе, представляющей собой заданный продольный профиль дороги.

Стабилизацию положения рабочего органа асфальтоукладчика в поперечном направлении осуществляют с помощью маятниково­го датчика угла. Датчик угла, смонтированный на рабочем органе, воспринимает его угловые перемещения. Задатчик углового поло­жения рабочего органа находится на пульте управления.