Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Кудрявцев Юрий Исаакович

Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях
<
Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Кудрявцев Юрий Исаакович. Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.13.06 Москва, 2005 262 с. РГБ ОД, 71:06-5/135

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 Анализ современного состояния вопроса

1.1. Предназначение и разновидности арматурных изделий 11

1.2. Арматура в дорожных и аэродромных покрытиях 14

1.3. Механические свойства арматуры 19

1.4. Свариваемость арматурных сталей 26

1.5. Разновидности арматурных элементов 27

1.6. Арматурные сетки 28

1.7. Промышленное производство 29

1.8. Сборка арматурных сеток и каркасов 33

1.9. Организация процесса сварки 36

1.10. Предварительное напряжение арматуры 39

1.11. Анкерные устройства и зажимы 41

1.12. Механическое натяжение арматуры 43

1.13. Электротермическое натяжение арматуры 45

1.14. Выводы по главе 1 , 48

ГЛАВА 2. Анализ составляющих технологий

2.1. Основные фазы сборки арматурных каркасов 49

2.2. Технический уровень составляющих операций 49

2.3. Общая структура управления 51

2.4. Принцип формирования сварного соединения 54

2.5. Приводы рабочих механизмов 58

2.6. Пневматический привод 60

2.7. Гидравлический привод 62

2.8. Электропривод 64

2.9. Аппаратура управления 67

2.10. Сварочные выпрямители 70

2.11. Стендовая организация технологий 75

2.12. Выводы по главе 2 84

ГЛАВА 3. Математические модели подсистем

3.1. Пневмоприводы 85

3.2. Динамика пневмоприводов 89

3.3. Рабочие фазы процесса 95

3.4. Экспериментальные динамические характеристики . 104

3.5. Управляющие клапаны 106

3.6. Электроприводы 109

3.7. Обоснование параметров 113

3.8. Электродвигатели в сборочных технологиях 118

3.9. Выводы по главе 3 125

ГЛАВА 4 . Применение напряженной арматуры

4.1. Общие соображения 126

4.2. Математическая модель процесса 133

4.3. Моделирующий алгоритм 145

4.4. Результаты моделирования 149

4.5. Обоснование параметров управления 152

4.6. Выводы по главе 4 157

ГЛАВА 5. STRONG Автоматизация сборочных технологий

STRONG 5.1. Общее представление о сборочной технологии 158

5.2. Состав аппаратуры управления 164

5.3. Автоматические линии контактной сварки «АЛИКС» . 171

5.4. Алгоритмы функционирования линий «АЛИКС» 179

5.5. Организация процессов управления 180

5.6. Программное обеспечение системы 187

5.7. Выводы по главе 5 196

ГЛАВА 6. Перспективы арматурных технологий

6.1. Источники сварочного тока 197

6.2. Расширение номенклатуры изделий 202

6.3. Компенсация «паразитных» контуров 204

6.4. Гидроприводы 209

6.5. Электроприводы 216

6.6. Методы контроля 223

6.7. Выводы к главе 6 229

Общие выводы по работе 230

Литература 233

Приложения 247

Введение к работе

Бетон — основа подавляющего большинства строительных конструкций, относится к хрупким материалам, рассчитанным в основном на сжатие, а в отношении растягивающих, изгибающих и прочих напряжений его сопротивление намного хуже. И чтобы строительные конструкции хорошо противостояли неизбежным в процессе эксплуатации изгибу, сдвигу, растяжению, кручению, их укрепляют — «армируют» стальными стержнями, воспринимающими эти нагрузки.

Основной материал для арматуры — стальные стержни (прутки), прошедшие соответствующую обработку для повышения прочности и улучшения сцепления с бетоном.

Диапазон прочностных свойств изделий расширяется при использовании комбинированной арматуры, разного рода каркасов, арматурных сеток. Сетки изготовляются из взаимно перпендикулярных стержней, соединяемых контактной точечной сваркой в местах пересечения. Стержни повышенной прочности, воспринимающие основные усилия, называют «рабочей арматурой», они устанавливаются по направлению главных напряжений. В направлениях, по которым растягивающие напряжения невелики или отсутствуют, применяют менее прочную «распределительную» арматуру. Если изделие подвергается разнообразным деформациям, то рабочая арматура устанавливается по всем «опасным» направлениям.

Процесс изготовления арматурных изделий — один из наиболее трудоемких в стройиндустрии, нередко поглощающий более 30% от общих трудовых затрат на строительную конструкцию, поэтому однотипные изделия принято изготавливать на специализированных предприятиях высокой произво- дительности. Централизация производства существенно (более 50 %) снижает его себестоимость — даже с учетом расходов на транспортировку к местам потребления.

Повышение темпов строительства, разнообразие строительных конструкций, рост требований к прочности и долговечности изделий обусловливают необходимость усовершенствования контроля и управления технологиями армирования. Удовлетворить современные требования относительно темпов производства, прочности и однородности арматурных изделий можно только при условии автоматизации технологических процессов, создания автоматизированных систем управления на основе современной электроники — программируемых микропроцессорных устройств. Такие устройства способствуют повышению качества изделий и производительности работ, оперативной адаптации к изменению технических требований к изделиям, к условиям производства, так как обладают высоким быстродействием, позволяют оперировать значительными объемами информации.

Для успешного решения задачи автоматизации проводились целенаправленные исследования производственных технологий и сопутствующих процессов с разработкой и использованием адекватных математических моделей, обоснованием структур управления, разработкой удовлетворительного аппаратного и программного обеспечения.

Актуальность проблемы. Развитие гражданского, дорожного, аэродромного и других видов строительства связано с ростом требований к технологиям, качество исполнения которых влияет практически на все эксплуатационные показатели строительных конструкций. К таким технологиям, безусловно, следует отнести комплекс операций по изготовлению арматурных каркасов для железобетонных изделий (ЖБИ). Рост требований к прочности, долговечности изделий и к темпам производства приводит к необходимости внедрения усовершенствованных методов контроля и управления соответствующими технологическими процессами. Возможность создания многофункциональных, технологически гибких систем, появилась после внедрения в практику автоматизации программируемых устройств — микроЭВМ (микропроцессорных контроллеров). Эти устройства обладают высоким быстродействием, способностью адаптации к изменяющимся техническим требованиям к изделиям и условиям работы, позволяют легко оперировать необходимыми объемами информации.

Исследования данной диссертации, посвященные проблемам обоснования и разработки методов управления технологиями изготовления арматурных каркасов ЖБИ на базе современных алгоритмических и технических средств, своевременны, актуальны и представляют научный и практический интерес.

Цель работы — обоснование методов проектирования автоматизированных систем управления технологиями производства арматурных каркасов на основе современных средств электроники.

Исходя из поставленной цели, необходимы: 1. Анализ современного состояния вопроса и целенаправленные исследования технологий подготовки, подачи материала, сварки, и прочих составляющих и сопутствующих процессов.

На основе проведенных исследований разработка структур управления с обоснованием адекватных математических моделей по подсистемам.

Обоснование выбора прогрессивных технологий изготовления (сборки) арматурных каркасов, наилучшим образом удовлетворяющих задачам автоматизации.

Обоснование методик проектирования, расчетов, коррекции и отладки систем управления сборкой арматурных каркасов.

Обоснование аппаратных средств автоматических регуляторов для системы в целом и по подсистемам.

Разработка и программная реализация алгоритмов управления сборочными технологиями и сопутствующими процессами.

Обоснование информационного обеспечения — комплекса измерительных преобразователей, средств индикации хода технологических процессов и качества выполнения операций, интерфейса «оператор-машина».

Методы исследования. В диссертации используются методы теории алгоритмов, теории автоматического управления, системотехники, имитационного моделирования.

Научная новизна работы. Проведены исследования процессов, составляющих технологии изготовления арматурных каркасов. Разработаны математические модели взаимодействия рабочих механизмов, объекта обработки и операционной среды.

Спроектированы и отлажены алгоритмы автоматизированного управления исследуемыми процессами.

Обоснованы и разработаны методики синтеза автоматизированных систем управления операциями изготовления арматурных каркасов.

Практическая ценность. Сконструированы и технически реализованы автоматизированные системы управления производством арматурных каркасов, внедрен унифицированный ряд промышленных агрегатов, способных к оперативной адаптации в отношении содержания заказов, конструкции и качества изделий. Автоматизация технологических комплексов существенно сокращает затраты на подготовку технологий, обеспечивает максимальную производительность при требуемом качестве изделий.

Разработан унифицированный пакет прикладных программ управления технологическими подсистемами, созданы средства управления, контроля и индикации параметров, отображения текущего состояния работ.

Реализация результатов. Созданный на основании проведенных исследований ряд автоматизированных агрегатов — линий «АЛИКС» успешно прошел лабораторные, производственные испытания и внедрен в практику строительного производства.

К защите представляются:

Математические модели составляющих технологий арматурных изделий для ЖБИ;

Обоснованные и отлаженные алгоритмы управления технологиями;

Варианты разработанных автоматизированных систем; — результаты испытаний систем на моделях и реальных объектах. Результаты производственного внедрения на промышленных предприятиях.

Апробация работы. Положения диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались в период с 1997 по 2005 гг. на Всероссийских и Международных научно-практических конференциях по сварочным и родственным технологиям, на конференциях строителей РФ, на научно-техническом совете и научно-технических конференциях Госстроя РФ, на научно-методических конференциях МАДИ ГТУ.

Предназначение и разновидности арматурных изделий

Как уже говорилось во Введении, арматура встраивается в строительные детали для повышения прочности бетонных конструкций, улучшения их противодействия разнообразным нагрузкам, таким как растяжение, кручение, сдвиг. Иногда, в зависимости от обстоятельств и конкретного предназначения, применяется армирование изделия неметаллическими материалами — древесиной, стеклопластиком, а также их комбинацией со стальной арматурой. Например, по условиям эксплуатации могут быть недопустимы блуждающие токи, возможные в стальной арматуре, или у производителя попросту нехватка арматурной стали, и при этом условия эксплуатации изделия допускают применение других материалов. При определенных обстоятельствах необходимо применять арматуру, например, из медных или алюминиевых сплавов. Однако в подавляющем большинстве случаев для арматуры используется проволока или стержни из углеродистой или низколегированной стали.

Изделия, укрепленные — «армированные» (от латинского «агглаге» — укреплять) таким способом, становятся «железобетонными». При этом следует заметить, что простое армирование прямыми стержнями далеко не всегда гарантирует высоких прочностных характеристик железобетонных изделий (ЖБИ), так как не избавляет от трещин в бетоне, приводящих к деформации и преждевременному разрушению строительных конструкций. Для улучшения эксплуатационных свойств изделий применяются профилированные стержни («периодический профиль», см. рис. 1.1), арматурные сетки, предварительно напряженные стержни и их структуры различной конфигурации. В таких конструкциях появляется возможность более рационально использовать бетон и дорогостоящую арматуру высокой прочности. Рис. 1.1. Периодический профиль арматуры Сетчатые конструкции, помимо прочего, улучшают сцепление арматуры с бетоном, этой же цели служит и периодический профиль, тогда как гладкую арматуру для сцепления с бетоном приходится «заанкеривать» (anchor — якорь) на концах посредством крюков и т. п., причем и это не всегда дает должный эффект. По технологии производства стальную арматуру принято классифицировать на горячекатаную стержневую и холоднокатаную проволочную. По условию применения в конструкциях различают ненапрягаемую и напрягаемую арматуру, по профилю — гладкую и с периодическим профилем. Стержневая арматура, в зависимости от последующей обработки, подразделяется на: горячекатаную, без упрочняющей обработки; термически упрочненную; упрочненную вытяжкой в холодном состоянии. Холоднокатаную арматуру подразделяют на: арматурную проволоку (обыкновенную и высокопрочную); витую проволочную (пряди и канаты); арматурные проволочные изделия (сварные арматурные сетки, тканые и сварные сетки для армоцементных конструкций).

Пруток большого диаметра поставляется в виде прямолинейных стержней. Стандартная длина прутков от 6 до 12 м; по особому заказу изготовляют стержни длиной 18 и даже 25 м, а также любой заданной — «мерной» длины. Поставка в бунтах (мотках) или на катушках возможна только в случае сравнительно малых диаметров проволоки, а также витой проволочной арматуры. Внутренний диаметр мотков, в зависимости от диаметра арматуры и механических характеристик стали, обычно находится в пределах от 0,6 до 2,5 м. Стержневую арматуру, в соответствии с ее гарантируемыми прочностными характеристиками и пластичностью, подразделяют на классы с условным обозначением «А» для горячекатаной и «Ат» для термически упрочненной. Для марки арматурной стали, упрочненной вытяжкой, после обозначения класса горячекатаной арматуры добавляется индекс «в». Стержни арматурной стали класса A-I — круглые, гладкие, стержни других классов имеют периодический профиль. При прочностных расчетах в качестве номинального диаметра стержня периодического профиля принимается диаметр круглого гладкого стержня, равновеликого по площади попе 14 речного сечения. Арматурные стали разных классов с одинаковым рисунком периодического профиля маркируют цветом окрашенных концов стержней. Для стали класса A-IV и Ат-IV принят красный цвет, для класса AT-V — синий, AT-VI — зеленый, для класса Ат-VII — желтый. Арматурную проволоку, в зависимости от прочностных характеристик, подразделяют на два класса: обыкновенную (низкоуглеродистую) класса В-1 и высокопрочную (углеродистую) класса В-И. Арматурную проволоку изготовляют гладкой и периодического профиля. В последнем случае для обозначения класса к букве «В» добавляется индекс «р» (рифленая). Витую проволочную арматуру подразделяют на арматурные пряди, свитые из проволок — класс «П», и свитые из прядей канаты — класс «К». Количество проволок в прядях обозначают соответствующей цифрой после буквы «П» (например, П-7 — арматурная прядь из семи проволок). Арматурный канат обозначают буквой «К» и двумя числами, первое из которых соответствует количеству прядей, а второе — количеству проволок в прядях (например, К2х19 — арматурный канат из двух прядей, каждая из которых состоит из 19 проволок).

Общая структура управления

Анализ взаимосвязей технологии позволяет выделить четыре основных уровня управляющих подсистем, рис.2.2. На верхнем — организационном уровне решаются общие задачи управления. Это: Ввод технического задания (геометрии каркаса, расположения, диаметров и материалов стержней), Обоснование выбора основного и вспомогательного оборудования, Определение рабочих режимов (по заданию и технологическим нормативам). Формирование алгоритмов управления. КОНТРОЛИРУЮЩИЙ уровень — это: Контроль хода процесса. Обеспечение правильного исполнения алгоритмов, Оперативный контроль качества работ — соблюдения требуемой геометрии, прочности сварки и т. п. Обеспечение безопасности персонала и оборудования. Уровень системный — согласование подсистем: Подачи и перемещения стержней, Позиционирования электродов, Сварки узлов соединения стержней. Нижний уровень — исполнительный — рабочие механизмы и аппаратура: Приводы подачи продольных и поперечных стержней, Механизмы позиционирования электродов, То ко регулирующая аппаратура сварки, Механизмы захвата и сжатия свариваемых узлов, Подача охлаждающей жидкости. Вспомогательные устройства: Захват, очистка, выпрямление, предварительная стыковая сварка (по необходимости) стержней. Резание стержней и сетки. Навивка рулонов, пакетирование. Транспорт. Задачи верхнего уровня, начиная от ввода задания по составу и объему работ, требуют участия человека. Решения на этом уровне ориентированы на обоснование технологических режимов и выбор состава оборудования, если они не диктуются особыми обстоятельствами (например, наличествующей аппаратурой или требованиями заказчика) и возможны варианты. Производится разработка и коррекция алгоритмов в соответствии с технологическими нормативами и рекомендациями заказчика: автоматизация на этом уровне — чисто рекомендательного характера. Для решения задач автоматизации этого уровня целесообразно использование специализированных баз данных по материалам, изделиям, алгоритмам и т. п., для чего необходима достаточно мощная ЭВМ. На контролирующем уровне основная задача — обеспечение определенных (выбранных) на верхнем уровне алгоритмов управления. Прочие задачи — контроль качества сварки и безопасность работ. Автоматизация на этом уровне требует развитого информационного обеспечения. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ Определение исходных данных Выбор вариантов технологии сборки Выбор состава оборудования Назначение рабочих режимов КОНТРОЛИРУЮЩИЙ Исполнение алгоритмов сборки Контроль качества технологии Контроль безопасности работ СИСТЕМНЫЙ Подсистема подачи стержней Подсистема позиционирования электродов Подсистема сварки Подсистема приема готового изделия ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ Приводы продольной подачи Приводы поперечной подачи Механизмы отрезки Механизмы перемещения электродов Источники тока Устройства охлаждения Вспомогательные устройства (закрепления, очистки, выпрямления стержней, приема сетки и т.д.) Системный уровень формируют подсистемы, обеспечивающие конкретные операции. Это установочные (следящие) системы перемещения и позиционирования, подсистемы сварки, охлаждения и т. п. Подсистемы обеспечивают выполнение разнообразных операций по алгоритмам, вырабатываемым на верхних уровнях. Требования к их выполнению также различаются количественно и качественно. Нижний, исполнительный уровень — управления техническими средствами — представлен регуляторами токов, температур, электрическими и прочими приводами, то есть исполнительными устройствами. Задачи здесь в принципе вполне определенны, равно как и характер предъявляемых требований: в основном они состоят в обеспечении требуемых точностей и быстродействия. Как можно видеть, судя по сложности задач, структура системы представляется близкой к иерархической, хотя по характеру взаимодействия иерархия соблюдается далеко не во всем. Дело в том, что в принципе, при чисто иерархическом принципе верхние уровни подсистем не подчинены нижним. В данном же случае, например, при непредвиденных отклонениях технологических режимов на нижних уровнях, неизбежно обращение к подсистемам более высокого — контролирующего уровня, с указанием о необходимости корректировки параметров и алгоритмов. Таким образом, в определенных ситуациях воздействие оказывается снизу вверх, то есть обратно по структуре, что противоречит иерархическому принципу.

Рабочие фазы процесса

Рабочий процесс пневмопривода разбивается на три последовательные фазы: 1. Впуск и выпуск воздуха в соответствующих камерах до начала трогания. 2. Перемещение (при переменных давлениях в камерах). 3. Впуск и выпуск воздуха после остановки привода. 0 500 1000 1500 V, см3 Рис.3.5. Время нарастания усилия проковки V — объем вспомогательной камеры, dy — условный проход выхлопного клапана Первая и заключительная фазы рассчитываются с помощью формул и диаграмм. Система дифференциальных уравнений для рабочего хода привода первого типа (с регулируемым давлением во вспомогательной камере) имеет вид: d2% 1 dx1 N2 da = {ст-аств-рт-$%Щ \([{ j)dT-o,-d%\ + \ у (3.29) [асх - Q уАрв )dr\ j В дополнение к ранее указанным параметрам в систему добавляются: — относительное перемещение поршня, = Х/Н, (3.30) N— конструктивный параметр привода: N = fxs і 2kRT 0т (3.31) т — масса подвижных деталей привода, кг, рТ — относительное значение сил сопротивления (имеет знак, противоположный знаку скорости привода) Рт - (FT + FJ / (PoS). (3.32) Обратный ход пневмопривода первого типа описывается системой уравнений: d2 1 dr2 N d y= к о(1+й-Й к ьо+ь [ p(o)dT+acr-dl } J (3.33) Приведенные уравнения применимы и для приводов второго типа (с постоянным давлением линии питания во вспомогательной камере), в этом случае следует положить: ae = const = 1, dde- 0. При расчете движения привода коэффициенты расхода /у, fje и отношения эффективных площадей каналов О. с достаточной точностью можно принимать такими же, как и при расчете процессов впуска и выпуска при неподвижном поршне. Системы уравнений рабочего процесса привода при рабочем (3.29) и обратном (3.33) ходах привода не могут быть решены в аналитической форме, обычно они решаются методами численного интегрирования, с использованием ЭВМ. Результаты расчетов для пневмоприводов первого типа (с переменным давлением во вспомогательной камере) и второго типа (с постоянным давлением во вспомогательной камере) представлены на рис.3.6 - 3.11. Показаны изменения относительных давлений в камерах пневмоцилиндров при впуске и при выпуске, а также относительные перемещения приводов при рабочем и обратном ходе в зависимости от безразмерного времени г и конструктивного параметра привода N. 1,0 0,5 а„ 0.167 0 2 4 6 8 Г Рис.3.6. Рабочий ход. Изменение относительного давления в рабочей камере N = 0, N = 2, "" N l, " N=5 Из рисунков видны изменения давления в камерах в начале движения привода, конечные значения относительной скорости в момент остановки в крайних положениях и т. п. 1,0 оа= 0,167 — 0,5 0 2 4 6 8 Г Рис.3.7. Изменение относительного давления во вспомогательной камере при рабочем ходе 0 2 4 6 8Т Рис.3.8. Рабочий ход. Движение поршня 100 Графики позволяют судить о характере работы привода и определять безразмерное время его срабатывания по известному конструктивному параметру N 1,0 сд= 0,167 0,5 го=0,45 2 Рис.3.9. Обратный ход. Изменение относительного давления в рабочей камере Анализ процессов показывает, что оптимум конструктивного параметра для приводов по выражению (3.31) близок к: Nom 2. (3.34) При этом обеспечиваются плавное движение и удовлетворительная скорость привода при сравнительно мягкой остановке. Во всяком случае, при проектировании приводов желательно добиваться, чтобы N 1, так как при меньших значениях конструктивного параметра движение привода может сопровождаться толчками и нежелательными колебаниями скорости

Моделирующий алгоритм

При разработке математической модели процесса электротермического натяжения арматурных стержней учитывались следующие технологические факторы: Моделирование процесса производится в диапазоне времен нагрева, рекомендуемых технологией для арматурных стержней соответствующих арматурных сталей; физические ограничения на переменные определяются исходя из характеристик существующих установок и парамет 146 ров преобразователей, применяемых при электрон а гре в е стержневой арматуры; структура модели предусматривает возможность изменения управляющего воздействия (тока) в процессе нагрева; сопротивление в зоне то ко под водящих контактов представляется неуправляемой переменной. Схема алгоритма электротермического натяжения представлена на рис.4.6. Модель представлена блоками: 1. Задания начальных и граничных условий; 2. решения основного уравнения теплопроводности; 3. вычисления теплового удлинения; 4. вывода информации на АЦПУ; 5. корректировки параметров процесса; 6. квантования по времени; 7. определения конца нагрева. Блок 1 задает исходные условия процесса электронагрева: начальное распределение температуры по длине, сопротивление стержня при нормальной температуре, напряжение и ток нагрева, значения переходных сопротивлений в зонах токоподводящих контактов. По приведенным параметрам вычисляются граничные условия. Блок 2 предназначен для решения основного уравнения теплопроводности и определения распределения температуры стержня через время Ах. В результате решения на выходе определяется дискретная функция распределения температуры по стержню с фиксированным шагом дискретизации. 147 НАЧАЛО Ввод начальных и граничных условий, расчет параметров Решение основного уравнения теплопроводности, Вычисление теплового удлинения арматуры Вывод на печать Корректировка параметров процесса, зависящих от температуры Квантование по времени т: т + Дт -/ СТОП Рис.4.6. Алгоритм моделирования 148 Блок 3 предназначен для определения теплового удлинения стержня, соответствующего распределению температуры. Абсолютное значение теплового удлинения для дискретной функции распределения температуры определяется по формуле: і=0 где AKj — интервал квантования по длине арматурного стержня. Блок 4 предназначен для выдачи значений функции распределения температуры и теплового удлинения арматурного стержня на печать. Одновременно фиксируется общее время нагрева. Блок 5 предназначен для моделирования изменения параметров процесса электронагрева в зависимости от температуры. Моделируется изменение удельного сопротивления стержня, изменение тока нагрева и перераспределение потоков тепла на концах и в средней части стержня. Блок 6 предназначен для разбиения времени электронагрева на интервалы &т и задания момента времени, для которого решается основное уравнение теплопроводности, с шагом &т. Блок 7 осуществляет условный переход либо к началу алгоритма, либо прекращает моделирование по достижении заданного времени цикла. 149 4.4. Результаты моделирования Моделирование процесса электротермического натяжения арматурных стержней на ПК преследовало следующие задачи: Исследование распределения температуры по длине арматурного стержня в разные моменты времени; получение зависимости температуры стержня от тока, времени нагрева, переходных сопротивлений; определение зависимости относительного удлинения арматуры от напряжения и времени нагрева.

В качестве параметров выбирались исходные параметры установки нагрева и физико-механические характеристики арматурного стержня. К ним относятся: теплопроводность, теплоемкость, плотность, начальное удельное сопротивление, коэффициенты температурного расширения и сопротивления материала стержня, диаметр стержня, длина нагреваемого участка, коэффициент теплоотдачи в окружающую среду, переходные сопротивления в зоне токоподводящего контакта, подводимый ток, напряжения номинальное и холостого хода. Исходные значения выбирались исходя из параметров реальных установок нагрева, используемых на заводах сборного железобетона. На рис. 4.8-4.10 представлены результаты моделирования для стали Ат-V диаметром 12 мм, длиной 6 м, с преобразователем типа СТН-500, с номинальным напряжением 30 В. Анализ полученных функций показывает, что распределение температуры симметрично относительно середины арматурного стержня. Это соответствует реальному процессу 150 электро нагрева арматурных стержней с токоподводом на концах стержня. Основная часть стержня на расстоянии свыше 0,6 - 0,8 м от токоподводящих контактов нагревается равномерно, и ее температура практически определяет тепловое удлинение всего арматурного стержня.

Похожие диссертации на Комплексная автоматизация процессов производства арматурных изделий в строительных технологиях