SE502079C2 - Styrning av en packningsmaskin med mätning av underlagets egenskaper - Google Patents

Description

502 079 2 underlag med hjälp av ett vibrerande verktyg.

I den publicerade tyska patentansökningen 33 08 476 anvisas ett sätt för att styra amplituden hos vibrationsvalsar. Styr- ningen utnyttjar inte någon uppskattning av packningsgraden utan ser endast till, att vibrationsvalsens rörelse blir tillräckligt regelbunden, genom att utnyttja signaler från två givare, en vid vardera änden av packningsvalsen.

I en doktorsavhandling, Grabe, Karlsruhe 1992, presenteras ett simuleringsprogram för vibrerande vältar, som utnyttjar oli- ka mekaniska parametrar för ett underlag, vilket skall packas.

Här finns också ett sätt skisserat att numeriskt lösa det inver- sa problemet, dvs att ur välten registrerade signaler beräkna underlagets, i allmänhet jordmaterials, mekaniska parametrar.

Någon konkret metod redovisas dock inte utan det förs ett prin- cipiellt resonemang, vilket skall tjäna som bas för det fortsat- ta arbetet syftande mot automatiskt styrda vältar.

I den svenska patentansökningen SE-A 9300776-3, "Optimal styrning av vält", ingiven 8 mars 1993, beskrivs ett sätt att styra en vibrerande vält på ett effektivt sätt. Vibrationsrörel- sens amplitud och frekvens och eventuellt andra storheter hos välten styrs, så att välttrumans resulterande svängningsrörelse kommer att innehålla en förutbestämd och liten andel harmonisk svängning med en frekvens, som motsvarar halva den vibrations- frekvens, vilken påläggs trumman. Vid denna styrning utnyttjas inte någon direkt mätning av underlagets mekaniska egenskaper.

Redogörelse för uppfinningen Enligt uppfinningen anvisas förfaranden och anordningar av i inledningen nämnt slag, med vars hjälp en automatisk styrning beroende på karakteristika hos ett underlag kan åstadkomas.

Mätning av dessa karakteristika kan utföras så gott som momen- tant, för varje litet passerat avsnitt av underlaget.

En styrning är sålunda avsedd för ett packningsredskap, såsom en motordriven vält, vilket innefattar en av ett excentersystem i vibration försatt packningskropp. Packningskroppen bringas med viss transporthastighet och i en viss riktning att passera över och i kontakt med ett underlag, som skall packas. Den utgörs vanligen av en välttruma eller vals, som rullar över och i kon- takt med underlaget, men kan också vara av annat utförande såsom en platta. Följande steg utförs: 502 079 3 - begynnelsevärden väljs för vibrationens amplitud och frekvens och packningskroppens transporthastighet, dvs vanligen vältens eller välttrummans rullhastighet, - excentersystemet inställs, så att vibrationens amplitud och frekvens får de valda begynnelsevärdena, och packningskroppens transporthastighet över underlaget ges det valda begynnelsevär- det, - packningskroppen framförs ett stycke över underlaget och härunder bestäms karakteristiska storheter såsom särskilt skjuv- modulen hos och en plastisk parameter för det överfarna stycket av underlaget, - beroende av värdena på de karakteristiska storheterna, sär- skilt den bestämda skjuvmodulen och den plastiska parametern, bestäms nya värden på vibrationens frekvens och/eller amplitud och/eller packningskroppens transporthastighet över underlaget, - i de olika fallen inställs excentersystemet, så att detta - nya värde resp dessa nya värden för vibrationens amplitud och frekvens uppnås, resp inställs packningskroppens transporthas- tighet och i det speciella fallet välttrummans rullhastighet vid det nya värdet, varefter de tre sista stegen upprepas under packningskroppens hela överfart över underlaget.

Ett nytt värde för vibrationens frekvens väljs med fördel ur relationen f = fnom (G/Gn°m)q, där fnom är en från början in- ställd frekvens hos vibrationssystemet, Gnom är en för underla- get antagen nominell skjuvmodul, G är en skjuvmodul, som har bestämts vid överfarten av ett~stycke av underlaget, och q är ett positivt tal mellan 0 och 1. Exponenten q ligger företrädes- vis mellan 0,25 och 0,40 och är särskilt väsentligen lika med 1/3. Ett nytt värde på vibrationens amplitud väljs sedan så stort som möjligt med hänsyn till de mekaniska påkänningarna på packningsredskapet och särskilt dess lager.

För övervakning av packningens stabilitet, dvs om packnings- kroppen har en stabil svängning utan dubbelslag, används pack- ningskroppens acceleration, vilken bestäms som funktion av tiden under packningskroppens förflyttning över underlaget och vilken också kan användas för den nämnda bestämningen av skjuvmodulen och den plastiska parametern. Om ej stabil svängning visar sig föreligga, inställs excentersystemet, så att vibrationens ampli- 502 079 4 tud bibehålls men dess frekvens minskas, till dess att en önskad stabilitetsgrad uppnås. Alternativt inställs excentersystemet, så att både vibrationens amplitud och frekvens minskas, till dess att en önskad stabilitetsgrad uppnås. Ett mått på stabili- teten är den andel harmonisk svängning i packningskroppens och i det särskilda fallet valsens vibrationsrörelse, som har en frekvens motsvarande halva frekvensen hos excentersystemet, el- ler närmare bestämt kvoten mellan amplituderna för de harmoniska svängningar i packningskroppens vibrationsrörelse, som har frek- venser motsvarande dels halva frekvensen, dels frekvensen hos excentersystemet. Sedan jämförs på vanligt sätt denna bestämda andel med ett förutbestämt värde, varvid stabil svängning avgörs föreligga, om andelen eller kvoten ligger under detta förutbe- stämda värde.

När en cylindrisk packningskropp såsom en rullande välttrumma används kan ett nytt värde på packningskroppens transporthastig- het väljas proportionellt mot (packningskroppens radie * maximal plastisk deformation)1/2, dvs väsentligen djupet av den grop, vilken bildas vid eller efter packningskroppens nedsjunkning i underlaget. Alternativt kan det nya värdet på packningskroppens transporthastighet väljas proportionellt mot (packningskroppens radie * underlagets plastiska parameter)1/2', dvs väsentligen bredden i packningskroppens transportriktning av den grop, vil- ken bildas vid packningskroppens nedsjunkning i underlaget under inverkan av enbart den statiska last, med vilken packningsred- skapet inklusive packningskroppen verkar på underlaget. Enligt ett tredje alternativ kan det nya värdet på packningskroppens transporthastighet väljas, så att transportsträckan per cykel hos vibrationssystemets excitering är konstant.

För att mäta karakteristiska storheter såsom skjuvmodulen hos och en plastisk parameter för ett underlag, vilket packas av ett packningsredskap av ovan nämnt slag, utförs följande steg vid packningskroppens överfart över ett ytavsnitt av underlaget: - packningskroppens acceleration som funktion av tiden be- stäms åtminstone i en väsentligen vertikal riktning eller en vinkel, som bildar en förhållandevis liten vinkel, t ex mindre än 45°, med lodlinjen och vinkelrätt mot packningskroppens transportriktning över underlaget, t ex med hjälp av minst en accelerometer anbringad på lämpligt ställe vid packningskroppen 502 079 5 och vanligen alltså vid välttruman och dess axel, - med hjälp av lämpliga givare bestäms excentersystemets amp- litud och fasläge i förhållande till den bestämda acceleratio- nen, - ur den bestämda accelerationen bestäms såsom genom matema- tisk integration motsvarande förflyttning som funktion av tiden, - härur och ur fasta data för packningsredskapet och excen- tersystemet, särskilt packningsredskapets massa och excentersys- temets massa och amplitud, bestäms underlagets skjuvmodul.

Hed fördel används två accelerometrar placerade för att av- känna packningskroppens acceleration i två vinkelräta riktning- ar, vilka dessutom båda är vinkelräta mot packningskroppens transportriktning över underlaget.

Vid bestämningen av de karakteristiska storheterna för under- laget och särskilt underlagets skjuvmodul och även en plastisk parameter kan den bestämda accelerationsfunktionen och/eller förflyttningsfunktionen utvärderas för att fastställa de tid- punkter, vid vilka en tillståndsväxling äger rum för packningen med hjälp av packningsredskapet, dvs när övergång fås mellan de tidsperioder, under vilka - packningskroppen rör sig i huvudsak in i eller bort från underlaget med ett i huvudsak elastiskt eller viskoelastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen packar underlaget med ett också plastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen har ringa eller ingen kontakt med under- laget och rör sig i huvudsak som fritt svängande.

Under dessa olika skeden gäller olika ekvationer för pack- ningskroppens rörelse, vilka kan behandlas för bestämning av de önskade storheterna.

Mätningen kan användas vid den automatiska styrningen av packningsredskapet och också för att oberoende därav visa de beräknade värdena för en operatör av redskapet och för att lagra värdena för dokumentation av packningsarbetet vid packningsred- skapets passage över underlaget.

Eigurbgskrivging Uppfinningen skall nu beskrivas i detalj såsom ett ej begrän- sade utföringsexempel, som åskådliggörs i de bifogade ritningar- na, i vilka 502 079 6 Fig. 1 i blockform visar ett system för att styra en pack- ningsmaskin, Fig. 2 visar monteringen av två rörelsegivare och en excen- terlägesgivare, som används i systemet, Fig. 3 visar ett diagram, i vilket ett arbetsområde för pack- ningsmaskinens inställningsparametrar visas, Fig. 4 visar i ett diagram accelerationen hos en packnings- vals i två riktningar vinkelräta mot valsens axel, Fig. 5 visar schematiskt de olika krafter, som verkar på val- sen i vertikalled, Fig. 6 - 8 visar i diagramform variationen hos den på valsen verkande dynamiska reaktionskraften från underlaget som funktion av valsens avvikelse i vertikalled från ett medelläge, Fig. 9 visar ändringarna hos parametrar för ett typiskt un- derlag, när detta gradvis packas under flera överfarter för pack- ningsmaskinen, Fig. l0a och 10b åskådliggör automatiska styrningsförfaranden för packningsmaskinen i typiska fall, Fig. ll visar en kurva för skjuvmodulen hos ett underlag med en enkel inhomogenitet, Fig. 12 visar ett blockschema för styrförfarandet, Fig. 13 visar i schematisk form den elektriska kopplingen mellan rörelsegivarna och en processor.

Beskrivning av fëgedragen utföringsform I fig. 1 visas i blockform den schematiska uppbyggnaden av styrsystemet enligt uppfinningen. En styrenhet såsom en mikropro- cessor 1 mottar ingångssignaler från två accelerometrar 3 res- pektive 5, som avger en signal representerande accelerationen hos en välttrumma 7 tillhörande en packningsmaskin såsom en vält, se fig. 2, i vertikal respektive horisontell led. Accele- rometrarna 3 och 5 uppmäter alltså accelerationen i två rikt- ningar, som med fördel är vinkelräta mot varandra men i vart fall bör bilda en ej alltför liten vinkel med varandra. De kan vara monterade på en från packningsmaskinens ram avfjädrad la- gersköld 9, såsom visas i fig. 2. Accelerometrarna skall vidare vara placerade, så att de upptar packningstrummans acceleration i riktningar, som ligger vinkelrätt mot valsens axel och vilka också skär valsaxeln.

Mikroprocessorn 1 mottar också ingångssignaler från en rota- 502 079 7 tionsgivare ll, vilken avger en signal indikerande en roterande (ej visad) excentervikts läge och särskilt excenterviktens rota- tionsfrekvens och dess fasläge i förhållande till accelerations- signalerna från accelerometrarna 3 och 5. Rotationsgivaren kan bildas av lämplig elektronik tillsammans med en pulsgivare 2, se fig. 2, som avger en elektrisk puls varje gång, som excentervik- ten passerar. Excentervikten aktiverar vibrationen hos välttrum- man 7. Styrenheten l mottar också en signal från en amplitudgi- vare 13, som avger en signal representerande excenterviktens excentricitet. Till sist mottar mikroprocessorn också en signal från en givare 15, som avger en signal indikerande packnings- maskinens rullningshastighet eller alternativt valstrumans rullningssträcka.

Hikroprocessorn l avger vidare styrsignaler till drivkretsar 17, 19 och 21 för frekvensinställning av excentervikten 23, för inställningsdon 25 för excenterviktens amplitud och inställ- ningsdon 27 för vältens rullhastighet.

Styrenheten 1 avger sålunda inställningssignaler, i första hand för inställning av excentersystemets frekvens och amplitud, så att en så effektiv packning erhålls av varje ytavsnitt vid packningsmaskinens flera överfarter över detta. Styrsignalerna bestäms av styrenheten 1 med utgångspunkt från signalerna från de olika anslutna givarna.

Olika fysikaliska villkor begränsar de kombinationer av amp- litud och frekvens, som kan inställas för excentersystemet. Des- sa villkor hänger samman med främst följande: 1. Excentervikternas storlek begränsas av välttrummans fysis- ka dimensioner och av belastningar på lager i packningsmaskinen. 2. Hydraulpumpar och drivmotorer för drivning av excentersys- temet ger en övre gräns för tillåten eller möjlig frekvens. 3. Kombinationer med hög frekvens och hög amplitud kan inte användas eftersom de leder till en överbelastning av välttrum- mans excitationssystem och särskilt på dess lagringar. 4. Vissa speciella frekvenser måste undvikas, eftersom de ger upphov till resonanser i packningsmaskinen. 5. Alltför låga frekvenser hos excentersystemet måste i regel undvikas för begränsning av resonanser i packningsmaskinens ram.

De tillåtna kombinationerna av amplitud och frekvens framgår av diagramet i fig. 3. I diagramet visas det tillåtna området 502 079 8 som liggande på endera sidan av olika begränsningslinjer med ex- citeringens frekvens avsatt som abskissa och dess amplitud som ordinata. Den krökta kurvan 31 med approximativ hyperbelform an- ger villkoret enligt punkt 3. Denna kurva får således inte över- skridas på grund av att utanför denna erhålls alltför stora på- känningar på konstruktionen och särskilt på dess lager. Linjen 33 för maximal frekvens refererar till punkt 2 ovan och den räta linjen 35 för minimal frekvens följer av punkt 5 ovan. Kurvan 37 för maximal amplitud hänger samman med punkt 1 ovan.

Hed amplitud avses i fig. 3 valsvibrationens nominella ampli- tud, när valsen svänger fritt. När valsen vilar mot underlaget, påverkas amplituden och harmoniska och subharmoniska komponenter introduceras på grund av systemets olinjära egenskaper. Det ma- terial, som skall packas, är ofta jord och detta är ett medium med olinjära egenskaper. Dessutom påverkas valsen bara av tryck- krafter och inte av några nämnvärda dragkrafter från underlaget.

I vissa fall, när t ex kornmaterial skall packas, måste också någon begränsning införas på grund av begränsad hållfasthet hos de enskilda kornen för att man skall undvika krossning av dessa.

Det underlag, som skall packas av välten, karaktäriseras pri- märt av en skjuvmodul G och en plastisk parameter p. skjuvmodu- len för jord är egentligen inte en materialkonstant, utan värdet är beroende av bl a deformationens storlek och deformationshas- tigheten. Här avses en genomsnittlig dynamisk G-modul för en genomsnittlig dynamisk deformation i jordlagret vid vältens dy- namiska påverkan. Parametern p motsvarar djupet av den kvarva- rande deformation eller maximala nedtryckning, som man skulle få, om valsen placerades på underlaget och sedan lyftes bort igen, dvs vid belastning av underlaget med en rent statisk last motsvarande vältens massa. I fortsättningen antas en specifik parameterkombination föreligga, som motsvarar ett mellanläge under packningen av ett jordmaterial, dvs situationen efter någ- ra passager av packningsvalsen över materialet. Accelerationen för valstruman i ett plan vinkelrätt mot dess axel ser då i princip ut såsom visas i diagrammet i fig. 4.

Stötarna mot marken och avsaknaden av draghållfasthet i jor- den och i kontaktytan mellan jord och vals ger en deformation av accelerationskurvan jämfört med den rena cirkelform hos kurvan, som man får när valsen svänger fritt eller på ett mycket mjukt 502 079 och elastiskt underlag.

Såsom framgår av fig. 4, får man inte den största accelera- tionen i vertikal riktning utan i en riktning, som bildar en vinkel 6 i förhållande till lodlinjen och framåt eller bakåt sett i vältens körriktning. Detta beror på att valsens kontakt- yta mot underlaget är osymetrisk och på egenskaper hos vibra- tionens excitering. Vid rullningen av valsen över underlaget erhålls en vall framför och bakom valsen och komprimeringen av underlaget gör, att underlagets yta efter valsen, sett i valsens rörelseriktning, ligger lägre än framför valsen. Graden av asym- metri beror framför allt på den aktuella packningsgraden hos underlaget, av materialet och av valsens rullhastighet liksom av excentersystemets rotationsriktning i förhållande till valsens rotationsriktning samt av välttrummans radie i förhållande till underlagets kornstorlek.

Kurvan enligt fig. 4 upptas med hjälp av accelerometrarna 3 och 5, se fig. 1 och 2. Kurvan upptas för varje excitationscy- kel, dvs för varje varv av excentersystemet. Den riktning, som har den största amplituden, beräknas efter varje sådan cykel, dvs dess vinkel 6 med lodlinjen fastställs. Denna riktning kom- mer att fluktuera något vid beräkningarna och för att avlägsna dessa statistiska variationer kan med fördel en lågpassfiltre- ring eller medelvärdesbildning utföras över flera successiva excitationscykler.

Riktningen med störst amplitud bildar i allmänhet en tämligen liten vinkel 6 med en vertikal riktning och det visar sig, vid de tämligen grova beräkningar som krävs, att det är tillräckligt att accelerationen i vertikal led bestäms. Detta innebär att man kan få en godtagbar bestämning med enbart en enda, lämpligt pla- cerad accelerometer (3). vinkeln 6 är i sig ett mått på under- lagets tillstånd och kan användas som resultatparameter.

Vid bestämningen betraktas krafter, som ligger i riktningen för den maximala amplituden vid vinkeln 6, se fig. 4. För enkel- hetens skull betraktas dock här i fortsättningen de krafter, som verkar på valsen i vertikal led och som visas i fig. 5, men det- ta spelar ingen roll för det principiella resonemanget eller för resultatet av de motsvarande beräkningarna, eftersom riktningen med maximal amplitud vanligen, såsom just påpekats, är nära ver- tikal. Kraften Ef utgörs av gravitationskraften från vältens 502 Û79 10 massa och Ff antas vara konstant. Detta antagande är för det mesta giltigt, eftersom trummans koppling till vältramen är myc- ket mjuk, så att en eventuell dynamisk komponent hos kraften Ff kan försummas. FS är reaktionskraften från underlaget och Fe är den vertikala komponenten av den roterande excenterkraften, som i allmänhet har ett sinusformigt uppförande. Kraftekvationen i vertikal led, längs z-axeln, blir då: nu dzz/dtz = -Ff - md g + re + rs (1) där m¿ är valsens massa och g är tyngdkraftens acceleration.

Kontaktkraften eller reaktionskraften Ps från underlaget pas- serar genom olika faser under en excitationscykel. En sådan cy- kel kan vara en eller två perioder av exciteringsfrekvensen för vibrationssystemet. De olika faserna illustreras i fig. 6, som är en simulerad kurva för ett underlag i början av packningsför- loppet. Diagramet i fig. 6 visar närmare bestämt den dynamiska komponenten Fs¿ hos reaktionskraften eller kontaktkraften FS som funktion av valsens vertikala avvikelse från sitt nominella lä- ge.

Kurvan ABCDEA i fig. 6 återspeglar de olika faserna av pack- ningsförloppet. Punkterna D och E sammanfaller i detta fall men behövs för beskrivningen av mer komplicerade packningsförlopp nedan. Kurvans olika delar utmärks av följande.

I faserna BC och EA rör sig valsen bort från respektive in i underlaget och dessa faser kännetecknas av: - kontakt mellan vals och underlag, - ingen plastisk deformation, - approximativt viskoelastiska samband hos underlaget.

Dessa faser kan beskrivas av följande ekvation, skriven i laplacetransformerad form: ä =A-H(s)-í's (2) där A är en frekvensoberoende amplitudfaktor, som är en funktion av underlagets elastiska (G) och plastiska (p) parametrar och av materialets densitet och Poissons tal samt av valsens dimensio- ner och massa.

Amplitudfaktorn kan uttryckas med ekvationen: k A=1<0l1 J] (za) G fp 502 079 ll där ko och kl är konstanter.

H(s) är en frekvensberoende faktor, som förutom jord- och valsparametrarna även är en funktion av den komplexa frekvensen s. Faktorn H(s) kan med fördel approximeras med en funktion med tvâ poler och med reella koefficienter och kan skrivas på föl- jande sätt: “S = *To 1 + 5 + ígz (21)) 009 f» 2 s där m9 = k; , kz är en konstant och Q s 0,3.

Under fasen AB sker den egentliga packningen av underlaget och denna fas kännetecknas av kontakt mellan vals och underlag - pålastning, dvs dïs/dt > 0, dz/dt < 0 - både plastisk och viskoelastisk deformation, - olinjära samband.

Den plastiska delen av underlagets deformation under denna fas kan för en cylinder, som tränger ned i en från början plan yta av ett friktionsmaterial, approximeras med en ekvation: ZP = p- rs/råtafiu <3) där p = den plastiska deformationsparametern definierad som den plastiska deformationen vid belastning av underlaget med enbart packningsredskapets statiska last, u är en konstant exponent, som har ett värde nära 1, och stat Ps del, som härrör enbart av packningsredskapets inklusive valsens är den statiska delen av kontaktkraften FS, dvs den massa.

Med hjälp av ekvation (2) applicerad på fas BC och ekvatio- nerna (2) och (3) applicerade på fas AB beräknas värden på skjuvmodulen G och den plastiska parametern p.

Under fasen CD befinner sig valsen i luft eller med endast ringa kontakt med underlaget och påverkas bara av tyngdkraften och excenterkraften.

Under successiva överfarter av samma avsnitt av underlaget 502 079 12 ökar underlagets styvhet gradvis och då förändras också valsens respons. Om exciteringsamplituden är tillräckligt stor och un- derlagets energiförluster är låga, kan dubbelslag erhållas med ett kraftigt slag mot underlaget under varannan period av exci- teringsfrekvensen. Detta fenomen visas av kurvan i fig. 8. Ett övergångstillstånd mellan normal excitering och den i fig. 8 visade mycket kraftiga exciteringen åskådliggörs av kurvan i fig. 7.

Kurvan i fig. 8 visar till skillnad från kurvorna i fig. 6 och 7 den dynamiska kontaktkraften Fs¿ under två cykler av ex- citeringen. Under fasen AB i fig. 8 syns ett litet ögleformat segment hos kurvan och detta motsvarar ett slag av exciterings- mekanismen, som sker när Valsen har ringa kontakt med underlaget utan att dock helt lämna detta. Valsen gör vid detta segment en tillfällig avlastning och fortsätter sedan med en normal pålast- ningstas. Förloppen under faserna BC och CD överensstämmer i huvudsak med det normala förloppet enligt fig. 6, dock med en ökad slagkraft och större rörelse hos valsen. Punkterna D och E är här åtskilda, så att ytterligare en fas DE uppstår, där val- sen rör sig fritt nedåt (åt höger i kurvan i fig. 8) till skillnad från fasen CD, där valsen rör sig fritt uppåt från un- derlaget. Fasen EA försvinner vidare i detta fall, eftersom punkterna E och A samanfaller.

I fig. 7 visas ett övergångstillstånd utan dubbelslag med en kort fas DE, där valsen faller fritt nedåt, och utan någon fas EA.

Sammanfattningsvis blir beräkningsgången av underlagets ka- rakteristiska parametrar såsom följer. Med utgångspunkt från känd acceleration under ett eller två varv av excentersystemet och kända vältparametrar beräknas kraften i kontaktytan mellan vals och underlag med hjälp av ekvation (1). Sedan utförs föl- jande beräkningssteg: l. Valsens läge beräknas genom dubbel integration av den upp- mätta accelerationskurvan för minst ett eller företrädesvis två excentervarv (jämför nedan) . 2. Tidpunkterna för fasändring lokaliseras t ex med hjälp av den beräknade kurvan eller hellre ur den beräknade förflyttning- kontaktkraftkurvan enligt fig. 6 - 8, dvs punkterna A, B, C, D och E bestäms. 502 079 13 3. Parametrarna p och G beräknas med hjälp av ekvationerna (2) och (3).

Resultaten kan beräknas för varje cykel, som vid normal drift motsvarar ett varv hos excitationssystemet och vid dubbelslag två varv hos excitationssystemet, medan det kan vara praktiskt att alltid utföra beräkningarna för två successiva cykler hos excitationssystemet. De beräknade värdena kommer att uppvisa statistiska fluktuationer beroende på brus av olika slag, etc.

Därför lågpassfiltreras resultaten med fördel, dvs en medelvär- desbildning kan utföras för beräkningar över några efter varand- ra direkt följande cykler, för att dämpa dessa statistiska vari- ationer. ' Under packningen av ett underlag såsom jordmaterial ändras givetvis båda parametrarna p och G. Materialet blir styvare, dvs G ökar och samtidigt minskar de plastiska deformationerna vid varje överfart. Materialet kommer då att uppföra sig mer och mer elastiskt. Parametern p kommer alltså att minska. Sambanden vi- sas i principiell form i fig. 9. Siffror inom cirklarna anger numret på vältpassagen, så att värdet vid l motsvarar förhållan- dena vid en första överfart över ett visst ytavsnitt, värdet vid 2 motsvarar förhållandena, när packningsmaskinen andra gången passerar över samma ytavsnitt, etc.

Parametrarna p och G beräknas eller bestäms kontinuerligt un- der vältens överfart över underlaget, exempelvis på det sätt, såsom angetts ovan, och ger upplysning om i vilket skede av pack- ningsförloppet, som man befinner sig. Detta gäller även den be- räknade vinkeln 6. Både skjuvmodulen G och den plastiska parame- tern eller endera av dessa kan på lämpligt sätt indikeras för föraren av välten, t ex genom att deras siffervärden kontinuer- ligt visas på en display i förarhytten. Detta möjliggör en manu- ell styrning av välten, som kan användas då det inte är lämpligt eller önskvärt att använda det nedan beskrivna automatiska styr- ningsförfarandet. Dessa kontinuerligt bestämda värden kan också lagras i en databank för en dokumentation och/eller senare ut- värdering av den utförda packningen.

För en viss vält och ett visst underlag finns en optimal frekvens, vilken är ungefär det förhållande, som efter mångåriga erfarenheter har visat sig vara en optimal inställning av välten för ett medeltillstånd för ett typiskt underlag. Denna optimala 502 079 14 frekvens kallar vi vältens nominella frekvens fnom. Ett sådant underlag, för vilket denna frekvens är optimal, antar vi vidare karaktäriseras av en nominell G-modul Gnom och en nominell amp- litud Anon hos vibrationssystemet antas ge bästa packningseffekt för denna nominella frekvens och det betraktade underlaget.

Undersökningar av packningseffekt och svängningstillstånd för välten med hjälp av simulerade modeller har visat, att det finns ett samband, som beskriver hur man bör ändra frekvensen, när den beräknade skjuvmodulen G avviker från den nominella mdulen Gnom. Sambandet kan approximeras med funktionen: f = fnom (G/Gnom)q (4) där exponenten q är en konstant med ett värde mellan 0 och 1 och vanligen väsentligen lika med eller av storleksordningen 1/3.

I praktiska fall kan en operatör uppskatta egenskaperna hos ett underlag i förhållande till detta nominella underlag och kan då vid styrningen välja att inmata manuell information om under- laget, t ex i tre steg med beteckningarna "MJUKT, MEDEL, HÅRT", som anger underlagets uppskattade hårdhet. En sådan inmatad kor- rekt information kan då minska annars onödigt långa insväng- ningstider för systemet. Om någon sådan information emellertid skulle saknas, får styrsystemet starta med nominella värden på frekvens och amplitud enligt ovan.

Ett automatiskt styrförfarande för packningsmaskinen skall beskrivas i samband med kurvorna i fig. 10a och l0b, som motsva- rar fig. 3 och vari de olika begränsningskurvorna är inritade.

Först antas, att vi vet att materialet är opackat från början och relativt homogent. Packningsförloppet illustreras då av kur- van i fig. 10a, i vilken siffrorna inom cirklarna anger olika tillstånd, där vältens arbetsparametrar ändras. Den första över- farten börjar med arbetsparametrar vid det med 1 markerade läget i fig. 10, dvs med en låg frekvens men med maximal amplitud.

När välten sedan har rullat några decimeter, har styrsystemet räknat fram värden på parametrarna G och p, som kan användas för beräkning av en lämplig frekvens enligt ekvation (4). För denna frekvens väljs största möjliga amplitud och arbetspunkten flyt- tas då t ex till tillståndet 2 på den mekaniska begränsningskur- van 31. Om det nya tillståndet ger upphov till en instabil svängning, minskas sedan frekvensen med bibehållen amplitud, till dess att svängningen stabiliserats. Om någon instabilitet 502 079 1s inte skulle uppträda, kan tillståndet vid 2 användas. I exemplet i fig. l0a antas dock instabilitet uppträda och då flyttas ar- betspunkten till tillståndet vid 3 med minskad frekvens i nästa steg. Denna inställning kommer då att kunna bibehållas under vältens överfart över hela området med det från början relativt homogena materialet. Vid nästa överfart, när alltså materialet redan är något packat, kommer normalt en arbetspunkt med in- ställningar visade vid punkten 4 i fig. 10a att användas och vid ytterligare överfarter väljs tillstånd vid punkter 5, 6, ...., som ligger på en kurva, som t ex är väsentligen parallell med den mekaniska begränsningskurvan 31 eller har erhållits ur denna genom att för en viss amplitud minskas frekvensen till en be- stämd andel av den av kurvan 31 givna frekvensen. Exciterings- kraften kommer härigenom hela tiden att begränsas till en viss andel av den maximalt tillåtna exciteringskraften.

Om någon instabilitet inte skulle föreligga, kan tillstånden vid de efter den första följande överfarterna fortfarande ligga på maximikurvan motsvarande kurvan 31 i fig. 3, dvs vid punkter- na 4', 5' ... i fig. 10a.

Frekvensen justeras vid övergång till nästa överfart enligt ekvation (4) ovan, allteftersom underlagets styvhet tilltar.

Detta sker i själva verket kontinuerligt och härigenom tas hän- syn till inhomogeniteter i underlaget. Om man så önskar, kan ar- betspunkten efter en övergång till ett stabilare tillstånd til- låtas att successivt närma sig den mekaniska begränsningskurvan 31. Frekvensen får sedan nedjusteras vid behov, så att valsens svängning förblir stabil.

I stället för att vid upptäckande av instabilt tillstånd en- dast minska excitationsfrekvensen kan både denna och vibration- samplituden minskas. Detta innebär en förflyttning längs en ned- åt till vänster lutande linje, t ex vinkelrät mot begränsnings- kurvan 31, i fig. 10a och l0b. I den senare figuren åskådliggörs just detta förfarande vid styrningen. När det sålunda avgörs, att i punkten 2 ett instabilt packningsförlopp erhålls, ändras excentersystemets parametrar till punkten 3 med minskad frekvens och amplitud. Detta kan ge en snabbare omställning av systemet, eftersom inställningsparametrarna totalt måste ändras mindre, vilket antyds av att förflyttningen i diagrammet också är mindre i detta fall. Det kan vara fördelaktigt att vid uppsökandet av 502 079 16 ett tillräckligt stabilt tillstånd förflytta sig längs en rät linje, som är ungefär vinkelrät mot isolinjerna för en stabili- tetsfaktor s, vilka i allmänhet är nära parallella med den meka- niska begränsningskurvan 31. Vid den andra överfarten väljs på samma sätt som ovan tillståndet antytt vid 4, medan om tillräck- lig stabilitet vid packning befinns föreligga, tillståndet vid 4' används.

Underlaget kan också vara inhomogent, t ex ha en på ett stäl- le plötsligt ökande styvhet, såsom åskådliggörs av fallet enligt kurvan i fig. ll, vilken visar det obearbetade underlagets skjuvmodul avsatt mot rullsträckan från vältens utgångspunkt.

Välten startar såsom tidigare med ett tillstånd visat vid punk- ten l i fig. l0a. Snabbt regleras sedan vältens parametrar först till tillståndet vid punkten 2 och sedan till tillståndet vid 3 såsom ovan. När efter en tid välten komer fram till materialom- rådet med förhöjd skjuvmodul, regleras vältens arbetsparametrar vid denna första överfart till tillståndet visat vid t ex 5 i fig. 10a, vilket gäller för hela återstoden av den första över- farten. När välten påbörjar sin andra överfart, vilket antas ske på samma ställe som för den första överfarten, väljs arbetstill- ståndet vid punkten 4 och för området med förhöjd styvhet väljs sedan ett tillstånd t ex vid punkten 6. Motsvarande förlopp upp- repas vid eventuellt följande överfarter.

Som kriterium för "stabil svängning" används “andelen halv- ton", dvs amplituden för en komponent i signalen med frekvens lika med halva exciteringsfrekvensen i relation till grundtonens amplitud. Detta finns utförligt beskrivet i den ovan nämnda svenska patentansökningen "Optimal styrning av vält“. Såsom an- ges däri, är det ofta en fördel, att en viss halvtonshalt före- ligger, och med "stabil svängning" avses sålunda en halvtons- halt, som är lägre än något bestämt gränsvärde. Ett sådant lämp- ligt värde kan vara 5%.

Vältens rullhastighet regleras också av styrenheten, men väl- tens förare har givetvis alltid prioritet och kan frångå den hastighet, som önskas av reglersystemet. Sålunda kan hastigheten på enklaste sätt fastläggas, så att den bestäms av den använda frekvensen på så sätt, att en konstant rullsträcka tillrygga- läggs under en period av grundsvängningen hos excentersystemet.

Detta grundvärde kan behöva justeras med hänsyn i första hand 502 079 17 till det beräknade värdet på den plastiska parametern p, så att avståndet mellan slagen mot underlaget kommer att anpassas till storleken av den grop, som valsen ger upphov till. Såsom alter- nativ kan då rullhastigheten väljas proportionell mot (valsens radie * maximal plastisk deformation)1/2, där den maximala plas- tiska deformationen är djupet av den grop, vilken bildas efter valsens nedsjunkning i underlaget. Ett ytterligare, approxima- tivt ekvivalent alternativ ges av att rullhastigheten väljs pro- portionell mot (valsens radie * underlagets plastiska parameter p)1/2¶_ I fig. 12 visas ett blockschema för styrningsförfarandet för fallet att önskad stabilitet inregleras genom ändring av enbart vibrationens frekvens. Skillnaden vid reglering av både frekvens och amplitud är att två reduktionsfaktorer (jämför r nedan) an- vänds och ges en relation till varandra sådan att reglering sker längs linjer väsentligen vinkelräta mot begränsningskurvan 31.

I ett startblock 1201 i blockschemat i fig. 12 inställs först vibrationens frekvens f vid ett nominellt värde fnom, dess amp- litud till ett nominellt värde anom och rullhastigheten v ges ett startvärde vnom. En parameter r är en reduktionsfaktor för frekvensen och ges värdet 1. I blocket 1203 påbörjas sedan pack- ningen genom att välten körs igång med startvärdena inställda och registreringen av välttrumans acceleration, av rullhastig- heten och av excentersystemets amplitud och fasläge inleds.

Sedan inväntas i ett block 1205, att två hela perioder av vibrationssystemets svängning har fullbordats, och sedan övergår förfarandet till ett block 1207. I detta beräknas först för- skjutningen genom dubbel integration av accelerationsdata och sedan bestäms läget för övergångar mellan olika faser, dvs läget för punkterna A, B, C, D och E i fig. 6 - 8. De teoretiska till- ståndsekvationerna kan då utnyttjas för att bestäma skjuvmodu- len G och den plastiska parametern p. Vidare bestäms halvtons- halten s som kvoten mellan amplituderna för de harmoniska kompo- nenterna halvton och grundton (med frekvenser motsvarande halva excitationsfrekvensen respektive hela excitationsfrekvensen).

I nästa block 1209 testas, om halvtonshalten eller instabili- tetsfaktorn s är större än ett förutbestämt konstant värde so, t ex lika med 0,05 (5%). Om detta är fallet reduceras frekven- sens reduktionsfaktor r genom multiplikation med en lämplig kon- 502 Û79 18 stant k, t ex med värdet 0,98. I annat fall ökas i stället re- duktionsfaktorn r genom division med konstanten k med bivillko- ret att faktorn r inte får vara större än 1. Eftersom hela för- farandet upprepas relativt snabbt (15 - 25 gånger per sekund), kommer arbetspunkten att pendla in mot ett läge, som ger s = so.

Om underlaget ändras, kommer arbetspunkten att inom några perio- der inta ett nytt läge, som åter ger s = so.

I nästa block 1211 kan så de nya arbetsparametrarna instäl- las, varvid - frekvensen f inställs till värdet motsvarande produkten av reduktionsfaktorn r och ett beräknat frekvensvärde f(G), som med fördel väljs som den ovan nämnda funktionen (4), dvs f(G) = fn°m*(G/Gn°m)q, om detta är möjligt, eller i annat fall det högsta möjliga värdet (motsvarande linjen 33 i fig. 3) eller det lägsta möjliga värdet (motsvarande linje 35 i fig. 3), - amplituden a inställs vid ett maximalt värde, som ges av amax(f(G)), vilken är den maximala amplituden vid frekvensen f(G) bestämd av vältens dimensioner och tillåtna påkänningar, - rullhastigheten v inställs vid ett värde, som är en funk- tion av den maximala plastiska deformationen pmax, den plastiska parametern p och/eller av excitationsfrekvensen f.

Efter detta övergår förfarandet till blocket 1205 för att åter invänta att två nya perioder av välttrumans svängningsrö- relse eller att två nya cykler hos excitationssystemet har ut- förts, varefter blocket 1207 utförs som ovan.

Vid beräkningarna utnyttjas med fördel digital teknik med sampling av de analoga signalerna från accelerometrarna 3, 5.

Denna kan utföras såsom utförligt beskrivs i samband med fig. 7 i den nämnda svenska patentansökningen “Optimal styrning av vält" och åskådliggörs här av fig. 13. Mellan de båda accelero- metrarna 3, 5 och processorn l finns dels bandpassfilter 41, dels A/D-omvandlare 43. Samplingen i omvandlarna 43 styrs av signaler från en faslåsningskrets 45, vilken i sin tur styrs av pulserna från rotationsgivaren 11. Faslåsningskretsen 45 avger pulser med frekvens n'fe, som är en heltalsmultipel av frekven- sen fe hos pulserna från rotationsgivaren 11, där det fasta hel- talet n t ex kan väljas lika med en potens av talet 2 såsom n = 128. Vidare ligger de från faslåsningskretsen avgivna signalerna i fas med pulserna från excentersystemets rotationsgivare 11. 502 079 19 Allmänt är det för att få godtagbara resultat ett krav på om- vandlingskretsarna mellan givare och processor, att vid all sig- nalbehandling signalernas fasläge bevaras. Sålunda måste faslin- jära filter användas. Vid det beskrivna samplingsförfarandet bibehålls också signalfasen och en effektiv faslinjär bortfilt- rering av brus underlättas.

Claims (26)

502 079 20 PATENTKRAV

1. Förfarande för att vid packning av ett underlag styra ett packningsredskap, särskilt en vält, med en av ett excentersystem i vibration försatt packningskropp, särskilt en välttrumma, som med viss transporthastighet bringas att passera över och i kon- takt med underlaget, k ä n n e t e c k n a t av a) att packningskroppen bringas att passera över ett stycke av underlaget och att härunder skjuvmodulen hos det överfarna stycket av underlaget bestäms, b) att beroende av värdet på den bestämda skjuvmodulen be- stäms nya värden på vibrationens frekvens och/eller amplitud och/eller packningskroppens transporthastighet, c) att i de olika fallen excentersystemet inställs, så att detta nya värde resp dessa nya värden för vibrationens amplitud och frekvens uppnås, resp packningskroppens transporthastighet inställs vid det nya värdet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av vid en fortsatt passage av packningskroppen över underlaget upprepas de nämnda stegen för inställning av nya värden.

3. Förfarande enligt ett av krav 1 - 2, k ä n n e t e c k - n a t av att vid igångsättningen av packningsredskapet begynnelsevär- den väljs för vibrationens amplitud och frekvens och packnings- kroppens transporthastighet, att excentersystemet inställs, så att vibrationens amplitud och frekvens får de valda begynnelsevärdena, och att packnings- kroppens transport hastighet ges det valda begynnelsevärdet, att sedan packningskroppen bringas att passera över ett styc- ke underlaget och att härunder skjuvmodulen hos det av pack- ningskroppen överfarna stycket av underlaget bestäms, att beroende av värdet på den bestämda skjuvmodulen och på begynnelsevärdena bestäms nya värden på vibrationens frekvens och/eller amplitud och/eller packningskroppens transporthastig- het, att i de olika fallen excentersystemet inställs, så att detta nya värde resp dessa nya värden för vibrationens amplitud och frekvens uppnås, resp packningskroppens transporthastighet in- ställs vid det nya värdet.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att 502 079 21 vid packningskroppens fortsatta passage över underlaget utförs för varje passerat stycke stegen a) - c) och att härvid vid be- stämningen av nya värden i det mellersta steget b) de nya värde- na bestäms också beroende på minst ett av de valda begynnelse- värdena, särskilt begynnelsevärdet för vibrationens frekvens.

5. Förfarande enligt ett av krav 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a t av att vid packningskroppens passage över ett stycke av under- laget bestäms också den plastiska parametern för det av pack- ningskroppen överfarna stycket av underlaget, att det nya värdet resp de nya värdena för excentersystemets inställning resp packningskroppens transporthastighet bestäms beroende också på den bestämda plastiska parametern.

6. Förfarande enligt ett av krav 1 - 5, k ä n n e t e c k - n a t av att i förekommande fall det nya värdet för vibrationens frek- vens väljs som f = fnom (G/Gnom)q där fnøm är den först inställda frekvensen hos vibrationssys- temet, Gnom är en för underlaget antagen nominell skjuvmodul, G är den skjuvmodul, som har bestämts vid överfarten av ett stycke av underlaget, och q är ett positivt tal mellan 0 och 1, som företrädesvis ligger mellan 0,25 och 0,40 och särskilt väsentli- gen är lika med 1/3.

7. Förfarande enligt ett av krav 1 - 6, k ä n n e t e c k - n a t av att i förekommande fall det nya värdet på vibrationens amplitud väljs så stort som möjligt med hänsyn till de mekaniska påkänningarna på packningsredskapet.

8. Förfarande enligt ett av krav 1 - 7, k ä n n e t e c k - n a t av att packningskroppens acceleration bestäms kontinuerligt som funktion av tiden under packningskroppens förflyttning över un- derlaget, att den bestämda accelerationen utvärderas för avgörande av om stabil svängning äger rum, att om ej stabil svängning avgörs föreligga, excentersystemet inställs, så att vibrationens amplitud bibehålls men dess frek- vens minskas, till dess att en önskad stabilitetsgrad uppnås.

9. Förfarande enligt ett av krav 1 - 7, k ä n n e t e c k - 502 Û79 22 n a t av att packningskroppens acceleration bestäms kontinuerligt som funktion av tiden under packningskroppens förflyttning över un- derlaget, att den bestämda accelerationen utvärderas för avgörande av om stabil svängning äger rum, att om ej stabil svängning avgörs föreligga, excentersystemet inställs, så att både vibrationens amplitud och frekvens mins- kas, till dess att en önskad stabilitetsgrad uppnås.

10. Förfarande enligt ett av krav 8 - 9, k ä n n e t e c k - n a t av att vid utvärderingen av om stabil svängning äger rum bestäms amplituderna för harmonisk svängningar i packnings- kroppens vibrationsrörelse, som har frekvenser motsvarande dels halva frekvensen, dels frekvensen hos excentersystemet, varefter andelen harmonisk svängning med halva frekvensen hos excenter- systemet bestäms som kvoten mellan de bestämda amplituderna, jämförs denna bestämda andel med ett förutbestämt värde, avgörs stabil svängning föreligga, om andelen ligger under det förutbestämda värdet.

11. Förfarande enligt ett av krav 1 - 10, när packningskrop- pens utgörs av en välttrumma, k ä n n e t e c k n a t av att i förekomande fall det nya värdet på välttrummans trans- porthastighet väljs proportionellt mot (välttrummans radie * maximal plastisk deformation)1/2, där den maximala plastiska deformationen är djupet av den grop, vilken bildas efter välttrummans nedsjunkning i underla- Qetf eller proportionellt mot (välttrummans radie * underlagets plastiska parameter)1/2', dvs väsentligen bredden i välttrummans transportriktning av den grop, vilken bildas vid välttrummans nedsjunkning i underlaget under inverkan av den statiska lasten hos packningsredskapet inklusive välttrumman mot underlaget, eller så att välttrumans rullsträcka/transportsträcka per cykel hos vibrationssystemets excitering är konstant.

12. Förfarande för att mäta skjuvmodulen hos ett underlag, vilket packas av ett packningsredskap, särskilt en vält, med en av ett excentersystem aktiverad vibrerande packningskropp, sär- skilt en välttruma, vilken i en vissa transportriktning bringas 502, 079 23 att passera över och i kontakt med underlaget, k ä n n e - t e c k n a t av att vid packningskroppens passage över ett ytavsnitt av un- derlaget bestäms - packningskroppens acceleration som funktion av tiden åtmin- stone i en väsentligen vertikal riktning eller en vinkel, som bildar en liten vinkel, företrädesvis mindre än 4S°, med lodlin- jen och vinkelrätt mot packningskroppens transportriktning, - excentersystemets amplitud och fasläge i förhållande till den bestämda accelerationen, att ur den bestämda accelerationen bestäms motsvarande för- flyttning som funktion av tiden, att härur och ur fasta data för packningsredskapet och excen- tersystemet, särskilt packningsredskapets massa och excentersys- temets massa och amplitud, bestäms underlagets skjuvmodul.

13. Förfarande enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t att vid bestämningen av underlagets skjuvmodul fastställs ur den bestämda accelerationsfunktionen och/eller förflyttningsfunktio- nen de tidpunkter, vid vilka en tillståndsväxling äger rum för av packningen med hjälp av packningskroppen, dvs när övergång fås mellan de tidsperioder, under vilka - packningskroppen rör sig i huvudsak in i eller bort från underlaget med ett i huvudsak elastiskt eller viskoelastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen packar underlaget med ett också plastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen har ringa eller ingen kontakt med under- laget och rör sig i huvudsak som fritt svängande.

14. Förfarande enligt ett av krav 12 - 13, k ä n n e - t e c k n a t av att med hjälp av den bestämda accelerations- funktionen eller förflyttningsfunktionen bestäms också underla- gets plastiska parameter.

15. Styranordning för ett packningsredskap, särskilt en vält, innefattande en packningskropp, särskilt en välttrumma, med ett excenter- system för att försätta packningskroppen i vibration vid pack- ning av ett underlag, en motor för att bringa packningskroppen att med en viss transporthastighet passera över ett underlag, 502 079 24 varvid excentersystemet innefattar inställningsanordningar för inställning av dess frekvens och amplitud, ik ä n n e t e c k n a d av organ för bestämma skjuvmodulen hos ett av packningskroppen passerat stycke av underlaget, organ för att ur värdet på den bestämda skjuvmodulen bestämma börvärden på vibrationens frekvens och/eller amplitud och/eller packningskroppens transport hastighet och organ för att i de olika fallen påverka excentersystemets inställningsanordningar, så att excentersystemet inställs, så att börvärdet resp börvärdena för vibrationens amplitud resp frekvens uppnås, resp för att påverka motorn för transport av packningskroppen över underlaget, så att börvärdet för pack- ningskroppens transporthastighet erhålls.

16. Styranordning enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att organen för att vid packningskroppens transport över ett stycke av underlaget bestämma skjuvmodulen är anordnade att ock- så bestäma den plastiska parametern för det passerade stycket av underlaget och att organen för att bestämma ett börvärde resp börvärden för excentersystemets inställning resp packningskroppens trans- porthastighet är anordnade att bestämma detta eller dessa också ur värdet hos den bestämda plastiska parametern.

17. Styranordning enligt ett av krav 15 - 16, k ä n n e - t e c k n a d av att i förekommande fall organen för att bestämma börvärdet för vibrationens frekvens är anordnade att bestämma detta som f = inom (G/Gnom)q där fnom är en antagen nominell frekvens hos vibrationssys- temet, Gnom är en för underlaget antagen nominell skjuvmodul, G är den skjuvmodul, som av motsvarande organ har bestämts vid överfarten av ett stycke av underlaget, och q är ett positivt tal mellan O och 1, som företrädesvis ligger mellan 0,25 och 0,40 och särskilt väsentligen är lika med 1/3.

18. Styranordning enligt ett av krav 15 - 17, k ä n n e - t e c k n a d av att när organ för att bestämma börvärdet för vibrationens amplitud innefattas i styranordningen dessa är an- ordnade att bestäma detta börvärde så stort som möjligt med hänsyn till de mekaniska påkänningarna på packningsredskapet. 5Û2 079 25 o

19. Styranordning enligt ett av krav 15 - 18, k ä n n e - t e c k n a d av organ för att bestämma packningskroppens acceleration som funktion av tiden under packningskroppens förflyttning över un- derlaget, organ för att utvärdera den bestämda accelerationen för avgö- rande av om stabil svängning äger rum och för att överföra in- formation om resultat av avgörandet till organ för att bestämma börvärden för vibrationens frekvens och amplitud och att organen för att bestämma börvärden för vibrationens frek- vens och amplitud är anordnade att beroende på den överförda informationen, i det fall att ej stabil svängning har avgjorts föreligga, bestämma ett nytt minskat börvärde för vibrationens frekvens medan börvärdet för vibrationens amplitud bibehålls.

20. Styranordning enligt ett av krav 15 - 19, k ä n n e - t e c k n a d av organ för att bestämma packningskroppens acceleration som funktion av tiden under packningskroppens förflyttning över un- derlaget, organ för att utvärdera den bestämda accelerationen för avgö- rande av om stabil svängning äger rum och för att överföra in- formation om resultat av avgörandet till organ för att bestämma börvärden för vibrationens frekvens och amplitud och att organen för att bestämma börvärden för vibrationens frek- vens och amplitud är anordnade att beroende på den överförda informationen, i det fall att ej stabil svängning har avgjorts föreligga, bestämma nya minskade börvärden för både vibrationens frekvens och amplitud.

21. Styranordning enligt ett av krav 19 - 20, k ä n n e - t e c k n a d av att organen för att utvärdera den bestämda accelerationen innefattar organ för att bestämma den andel harmonisk svängning i pack- ningskroppens vibrationsrörelse, som har en frekvens motsvarande halva frekvensen hos excentersystemet och organ för att jämföra denna bestämda andel med ett förutbe- stämt värde, och att organen för att utvärdera den bestämda accelerationen är anordnade att avgöra att stabil svängning föreligger, om jäm- förelsorganen har avgjort, att andelen ligger under det förutbe- 502 079 26 stämda värdet.

22. Styranordning enligt ett av krav 15 - 21, när packnings- kroppen utgörs av en välttrumma, k ä n n e t e c k n a d av organ för att bestämma ett börvärde för välttrumans rullhas- tighet, vilka är anordnade att bestämma börvärdet på välttrum- mans rullhastighet proportionellt mot (välttrummans radie * maximal plastisk deformation)1/2, där den maximala plastiska deformationen är djupet av den kvarvarande grop, vilken bildas efter välttrumans nedsjunkning i underlaget, eller proportionellt mot (välttrummans radie * underlagets plastiska parameter)1/2', dvs väsentligen bredden i välttrummans transportriktning av den grop, vilken bildas vid välttrumans nedsjunkning i underlaget under inverkan av den statiska lasten hos packningsredskapet inklusive välttrumman mot underlaget, eller så att välttrumans rullsträcka/transportsträcka per cykel hos vibrationssystemets excitering är konstant.

23. Mätanordning för att mäta skjuvmodulen hos ett underlag, vilket packas av ett packningsredskap, särskilt en vält, med en av ett excentersystem aktiverad vibrerande packningskropp, sär- skilt en välttrumma, vilken i en viss transportriktning bringas att passera över och i kontakt med underlaget, k ä n n e - t e c k n a d av' minst en accelerometer för att vid packningskroppens passage över ett ytavsnitt av underlaget bestämma packningskroppens ac- celeration som funktion av tiden åtminstone i en väsentligen vertikal riktning eller en vinkel, som bildar en liten vinkel, särskilt mindre än 45°, med lodlinjen och vinkelrätt mot den packningskroppens transportriktning över underlaget, givare för bestämning av excentersystemets inställda amplitud och fasläge i förhållande till den av accelerometern bestämda accelerationen, integrationsorgan för att ur den bestämda accelerationen be- stäma motsvarande förflyttning som funktion av tiden och beräkningsorgan för att härur och ur fasta data för pack- ningsredskapet och excentersystemet, särskilt packningsredska- pets massa och excentersystemets massa och amplitud, bestäma skjuvmodulen för det av packningskroppen passerade ytavsnittet 502 079 27 av underlaget.

24. Mätanordning enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av två accelerometrar, av vilka en är anordnad för mätning av packningskroppens ac- celeration i en väsentligen vertikal riktning eller i en rikt- ning, som bildar en liten vinkel med lodlinjen, särskilt mindre än 45°, och i en riktning vinkelrätt mot packningskroppens transportriktning, och en är anordnad för mätning av packnings- kroppens acceleration i en väsentligen horisontell riktning el- ler i en riktning, som bildar en liten vinkel med vågplanet, särskilt mindre än 45° och i en riktning vinkelrätt mot pack- ningskroppens transportriktning, och/eller vilka är anordnade att mäta packningskroppens acceleration i mot varandra väsentligen vinkelräta riktningar.

25. Mätanordning enligt ett av krav 23 - 24, k ä n n e - t e c k n a d av att beräkningsorganen innefattar organ för att ur den bestämda accelerationsfunktionen och/eller förflyttnings- funktionen fastställa de tidpunkter, vid vilka en tillståndsväx- ling äger för packningen med hjälp av packningskroppen, dvs när övergång fås mellan de tidsperioder under vilka - packningskroppen rör sig i huvudsak in i eller bort från underlaget med ett i huvudsak elastiskt eller viskoelastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen packar underlaget med ett också plastiskt beteende hos underlaget, - packningskroppen har ringa eller ingen kontakt med under- laget och rör sig i huvudsak som fritt svängande.

26. Mätanordning enligt ett av krav 23 - 25, k ä n n e - t e c k n a d av att beräkningsorganen är anordnade att med hjälp av den bestämda accelerationsfunktionen eller förflytt- ningsfunktionen bestämma också underlagets plastiska parameter.