基于單片機(jī)的石子鋪裝小車的設(shè)計(jì)

李彪 趙希超

摘要：為了完成鋼箱梁橋面的石子鋪裝工作，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)控制技術(shù)的石子鋪裝小車。該小車主要由車身、振動(dòng)布料裝置及控制系統(tǒng)等部分組成。其中，車身采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；振動(dòng)布料裝置主要采用的雙電機(jī)帶動(dòng)偏心塊同步反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的激振力傳遞到料槽上，通過(guò)料槽的振動(dòng)把石子鋪裝到橋面上；控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過(guò)傳感器等輔助部件，可實(shí)現(xiàn)小車的行走速度和料斗出料速度的控制等功能。該小車具有穩(wěn)定可靠的性能，提高了效率，減少了石子鋪裝成本。

Abstract： In order to finish the stone pavement on steel-girder bridge deck， the stone pavement trolley has been designed base on the SCM control technology. The trolley is mainly composed of the body， vibration feeding device and control system and so on. Among them， the body is driven by step motor； vibration distributing device mainly adopts the principle that the double synchronous motor drives the eccentric block to rotate in the opposite direction， then the excitation force is transmitted to the trough， and through its vibration， the stone is paved on the bridge deck； the control system is with single chip microcomputer as the core， and through the sensor and other auxiliary parts， can realize the walking speed and the discharge speed control function of the trolley. The trolley has a stable and reliable performance， improves efficiency， and reduces the cost of paving stones.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；振動(dòng)結(jié)構(gòu)；激振力；小車

Key words： single chip microcomputer；vibration structure；exciting force；trolley

中圖分類號(hào)：TH237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）01-0116-02

0 引言

鋼橋是我國(guó)主要的橋型之一，其中鋼箱梁橋的應(yīng)用比較廣泛，鋼箱梁橋有重量輕、抗彎和抗扭剛度大、安裝迅速、跨越能力大等優(yōu)點(diǎn)，在城市立交橋、大型跨江海橋梁工程中應(yīng)用廣泛。

在鋼箱梁橋的建設(shè)過(guò)程中，鋼箱梁橋搭建好以后，進(jìn)行橋面鋪裝的工作，尤其在大跨徑的鋼箱梁建設(shè)中，橋面的鋪裝工程極為重要。橋面的鋪裝的好壞直接影響到行車的安全性、舒服度、橋梁的壽命、社會(huì)效益，橋面鋪裝的好壞成為評(píng)價(jià)鋼箱梁橋的建設(shè)的成功與否標(biāo)準(zhǔn)之一。在橋面鋪裝的過(guò)程中，要先在橋面上鋪裝上一層石子，然后在石子上鋪上環(huán)氧瀝青混凝土[1]。尤其是在石子的鋪裝過(guò)程中，石子鋪裝的效果要達(dá)到單層、均勻、無(wú)間隙。隨著科技水平的迅速發(fā)展，各種生產(chǎn)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)石子的鋪裝，主要采用人工鋪裝，這種鋪裝方式精度低，生產(chǎn)成本高，耗費(fèi)大量人力和物力。而且隨著生產(chǎn)工作環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜化，這種人工鋪裝的方式已經(jīng)不再合適。針對(duì)以上情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了石子鋪裝小車，滿足了生產(chǎn)需要，該石子鋪裝小車效率高，石子可以均勻、整齊、無(wú)間隙地鋪在鋼箱梁的橋面上。

1 石子鋪裝小車的主要組成

石子鋪裝小車主要由車身、振動(dòng)布料機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等部分組成。車身采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鏈傳動(dòng)的方式帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)小車的行走。料斗通過(guò)兩個(gè)氣缸[2]控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)來(lái)控制石子的流量。石子鋪裝小車的振動(dòng)布料機(jī)構(gòu)主要采用，雙電機(jī)帶動(dòng)偏心塊同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生合成的激振力傳遞到料槽上，通過(guò)料槽的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)石子的鋪裝?？刂葡到y(tǒng)以單片機(jī)為核心，控制小車的啟停，以及通過(guò)光電傳感器的檢測(cè)來(lái)判斷石子是否出現(xiàn)卡槽的情況，來(lái)及時(shí)調(diào)整小車的工作狀態(tài)。在小車鋪裝石子的過(guò)程中，通過(guò)CCD傳感器采集石子鋪裝的圖像[3]，進(jìn)行二值化處理，判斷石子鋪的是否均勻，如果沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，通過(guò)調(diào)節(jié)料斗的出料速度和小車的行走速度之間的關(guān)系，以達(dá)到石子均勻、單層、無(wú)間隙的鋪裝在鋼箱梁橋面上。如圖1所示，石子鋪裝設(shè)備由車輪、彈簧、步進(jìn)電機(jī)、偏心塊、料斗、車架等零件組成。

2 振動(dòng)布料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究

該設(shè)備振動(dòng)結(jié)構(gòu)主要采取的是電機(jī)軸帶動(dòng)偏心質(zhì)量塊高速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)產(chǎn)生的離心力得到激振力，振動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了兩個(gè)相同型號(hào)的電機(jī)，兩電機(jī)相對(duì)于機(jī)體縱向?qū)ΨQ面對(duì)稱安裝，前后減震彈簧與質(zhì)心的剛度距相等，轉(zhuǎn)向相反，這樣合成激振力作用線通過(guò)質(zhì)心，振動(dòng)軌跡應(yīng)為一條位于機(jī)體縱向?qū)ΨQ面且與水平方向呈一定夾角的直線[4]，在這種狀態(tài)下料槽的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該為直線振動(dòng)，石子在料槽內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)并且沿著料槽的寬度方向分散，石子最終在料槽出口端均勻單層分布[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)和單片機(jī)控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)，石子鋪裝設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于鋼箱梁的橋面鋪裝，和以往的人工鋪裝相比較，石子鋪裝設(shè)備的工作效率高，減少了勞動(dòng)力，為企業(yè)節(jié)約了成本。實(shí)際表明，該設(shè)備可靠性高、反應(yīng)靈敏、穩(wěn)定性好。

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