一种混凝土浇注自动摊平系统技术方案

一种混凝土浇注自动摊平系统，主要由摊平底座机构、控制系统、执行机构组成；其特征在于：摊平底座系统包括：外壳、牵引环、振动电机、推平板、筋板、安装过渡板；控制系统包括：控制器、角度传感器；执行机构包括：密封盖、摇摆反作用飞轮、飞轮安装座、俯仰反作用飞轮、飞轮安装轴、锁紧螺母、轴承、内磁钢、外磁钢、无铁芯电机定子组成。本发明专利技术应用于混凝土及水泥浇注行业，实现混凝土或水泥的浇注自动化，能降低工人劳动强度，浇注后表面能实现有高的平行度。浇注后表面能实现有高的平行度。浇注后表面能实现有高的平行度。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土浇注自动摊平系统


[0001]本专利技术涉及建筑行业，房屋的顶板及楼层之间天花板的混凝土浇注，所专利技术的一种混凝土浇注自动摊平系统，能对摊铺好的混凝土进行振动捣实并实现表面的自动化摊平水平，可作为房屋顶板浇注捣实并摊平的自动化装置。

技术介绍

[0002]现在房屋建筑过程中，楼层之间的天花板及顶板多采用混凝土浇注的方法来完成，混凝土由混凝土泵输送到顶板上，并均匀撒在预先编织好的钢筋和支护板上，由工人先拿振动电机振动捣实，然后由工人拿推板推平，推平时需要熟练的技术工人先推一遍，然后用仪器检查是否平整，若不满足平整度需要对高点打磨或低洼处用水泥修补，费时费力且效果不好，这也是建筑行业需要大量人员的原因之一，现在建筑市场上还没有能实现混凝土自动摊平的自动化装备。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种能实现混凝土捣实并摊平的自动化装备，改善工人的劳动条件，并大大提高劳动生产率和建筑质量。
[0004]本专利技术的技术解决方案为：
[0005]一种混凝土浇注自动摊平系统，主要由摊平底座机构、控制系统、执行机构组成；摊平底座系统包括：外壳、牵引环、振动电机、推平板、筋板；控制系统包括：控制器、角度传感器；执行机构包括：密封盖、摇摆反作用飞轮、飞轮安装座、俯仰反作用飞轮、飞轮安装轴、锁紧螺母、轴承、内磁钢、外磁钢、无铁芯电机定子，牵引环通过螺母固定在外壳前面板，振动电机有2
‑
4个，都直接安装在外壳底板上，推平板安装在外壳后面板，筋板有多块，筋板两端焊接在外壳的前后板上，底部和上部不焊接，控制器安装在密封盖上部，角度传感器也安装在密封盖上部，角度传感器的输出信号通过导线传送给控制器，控制器输出的控制信号传输给摇摆作用飞轮和俯仰反作用飞轮的驱动系统，摇摆反作用飞轮前后各一个，分别安装在飞轮安装座的前面和后面，摇摆反作用飞轮和俯仰反作用飞轮结构相同，俯仰反作用飞轮左右各一个，通过两个轴承安装在飞轮安装轴上，端部通过两个锁紧螺母定位，飞轮安装轴通过定位台阶定位，由螺钉安装在飞轮安装座侧面，内磁钢和外磁钢安装在俯仰反作用飞轮的相应槽内，无铁芯电机定子通过螺钉安装在飞轮安装座侧面，飞轮安装座通过螺钉安装在摊平机构底座的上平面；摊平底座机构的外壳的底板为厚度不超过0.8mm厚的薄弹性不锈钢钢板，并淬火热处理，筋板的底面距离外壳的底板距离为10
‑
20mm，底板在振动电机振动激励下能发生共振，外壳的前部带有30度倾斜角；执行机构重心位置和摊平底座机构的重心在垂直方向在一条线上；摇摆反作用飞轮有两个，两个机械尺寸一致，且相对于飞轮安装座的前后对称面，对称安装；俯仰反作用飞轮有两个，两个机械尺寸一致，且相对于飞轮安装座的左右对称面，对称安装；飞轮安装座采用铝合金材质；密封盖也为铝合金材质；摇摆反作用飞轮和俯仰反作用飞轮均为具有内磁钢和外磁钢双排磁钢的外转子结构，
所采用的无铁芯电机定子为空心杯结构；电机反电动势为梯形波为无刷直流电机；摇摆反作用飞轮和俯仰反作用飞轮外观光滑，无辐条结构；密封盖内抽真空；角度传感器安装在密封盖上部，角度传感器为两个方向的输出，分别能感知摊平底座机构摇摆和俯仰角度，且安装时角度传感器要沿着这两个方向安装；飞轮安装轴为空心结构，轴承为角接触球轴承，背靠背安装。
[0006]上述方案的原理是：当混凝土摊铺基本平整均匀后，该混凝土浇注自动摊平系统放置于待摊平的混凝土上，由绳子通过摊平底座机构的两个牵引环牵引前进，打开振动电机的电源，振动电机开始振动，并带动外壳的薄底板上下振动，由于底板采用薄板，且加强筋不和底板相连，底板的上下振动不传输到外壳上面，混凝土在振动的作用下慢慢排出内部气体，且在表面形成水泥浆，这时在外壳底板及推平板联合作用下，表面形成相对光滑的达到施工要求的外表面，当表面出现不是水平的情况下，角度传感器检测到倾斜角度，控制器实时读取角度传感器在两个方向的倾斜角度，并和预设值进行对比，当出现一定角度偏差后，采用PID控制算法，输出控制量，该控制量对应一定的角加速度传送给反作用飞轮控制器，反作用飞轮无铁芯电机在控制器的作用产生加速的扭矩，根据牛顿第二定律，对飞轮安装座产生一个大小相等，方向相反的扭矩，该扭矩传输到摊平底座系统，该系统在扭矩的作用下产生摇摆或俯仰及同时产生摇摆和俯仰动作，消除角度偏差，使得摊平底座系统始终保持在预定的姿态，保证浇注的混凝体内部及外表面达到施工要求，同时为了在相同的扭矩下产生尽可能大的转角，故摊平底座系统和飞轮安装座尽可能采用高刚度低密度的材质，各个零件要进行优化设计，同时执行机构的重心和摊平底座系统的重心要在沿垂直方向在一条线上，这样大大降低了对反作用飞轮的输出扭矩要求，摇摆反作用飞轮和俯仰反作用飞轮都是相对于摊平底座系统的中心对称垂直安装，避免力矩的耦合相互影响，且可以用来对反作用飞轮进行卸载，同时对反作用飞轮本体也进行了优化设计，首先为降低阻力，把飞轮所在的空间抽真空，且设计成无辐条结构，且表面光滑，减小由于真空度不够引起的残余空气和飞轮旋转的摩擦损耗，为减轻自身的重量，飞轮安装轴设计成空心结构，电机采用外转子的结构形式，提高电机的惯量/重量比，电机转子采用双排磁钢形式，为降低功耗，减小电机的发热，电机的定子采用无铁芯定子结构，所采用的是空心杯电机定子。
[0007]本专利技术与现有类似系统的优点是：首次提出在混凝土施工领域实现混凝土表面的自动化抹平处理，采用振动捣实和抹平的一体化机构，利用振动电机实现混凝土的自动捣实，利用传感器测量抹平板的倾斜和俯仰角度，采用反作用飞轮来维持抹平板的水平，结构紧凑，执行机构质量轻，自动化程度高，可以实现水泥或混凝土浇注的少人化及无人化。
附图说明
[0008]图1为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的整体三维剖示图；
[0009]图2为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的摊平底座机构示意图；
[0010]图3为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的外壳1示意图；
[0011]图4为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的安装过渡板6示意图；
[0012]图5为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的执行机构示意图；
[0013]图6为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的飞轮安装座11示意图；
[0014]图7为本专利技术技术解决方案的一种混凝土浇注自动摊平系统的飞轮组件装配示意图；
具体实施方式
[0015]如图1所示，主要由摊平底座机构、控制系统、执行机构组成，摊平底座系统包括：外壳1、牵引环2、振动电机3、推平板4、筋板 5、安装过渡板6；控制系统包括：控制器7、角度传感器8；执行机构包括：密封盖9、摇摆反作用飞轮10、飞轮安装座11、俯仰反作用飞轮12、飞轮安装轴13、锁紧螺母14、轴承15、内磁钢16、外磁钢17、无铁芯电机定子18，牵引环2通过螺母固定在外壳1前面板，振动电机3有2
‑
3个，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土浇注自动摊平系统，主要由摊平底座机构、控制系统、执行机构组成；其特征在于：摊平底座系统包括：外壳(1)、牵引环(2)、振动电机(3)、推平板(4)、筋板(5)、安装过渡板(6)；控制系统包括：控制器(7)、角度传感器(8)；执行机构包括：密封盖(9)、摇摆反作用飞轮(10)、飞轮安装座(11)、俯仰反作用飞轮(12)、飞轮安装轴(13)、锁紧螺母(14)、轴承(15)、内磁钢(16)、外磁钢(17)、无铁芯电机定子(18)，牵引环(2)通过螺母固定在外壳(1)前面板，振动电机(3)有2
‑
4个，都对称布置直接安装在外壳(1)底板上，推平板(4)安装在外壳(1)后面板，筋板(5)有多块，筋板(5)两端焊接在外壳(1)的前后板上，底部和上部不焊接，安装过渡板(6)焊接在筋板(5)和外壳(1)上面，控制器(7)安装在密封盖(9)上部，密封盖(9)通过螺钉安装在安装过渡板(6)上，接触面之间放O型氟橡胶密封圈，角度传感器(8)也安装在密封盖(9)上部，角度传感器(8)的输出信号通过导线传送给控制器(7)，控制器(7)输出的控制信号传输给摇摆作用飞轮(10)和俯仰反作用飞轮(12)的驱动系统，摇摆反作用飞轮(10)前后各一个，分别安装在飞轮安装座(11)的前面和后面，飞轮安装座(11)通过螺钉安装在安装过渡板(6)上面，摇摆反作用飞轮(10)和俯仰反作用飞轮(12)结构相同，俯仰反作用飞轮(12)左右各一个，分别安装在飞轮安装座左右两个侧面，俯仰反作用飞轮(12)通过两个轴承(15)安装在飞轮安装轴(13)上，端部通过两个锁紧螺母(14)锁紧定位，飞轮安装轴(13)通过定位台阶定位，由螺钉安装在飞轮安装座(11)侧面，内磁钢(16)和外磁钢(17)安装在俯仰反作用飞轮(12)的相应的内外槽内，无铁芯电机定子(18)通过螺钉安装在飞轮安装座(11)侧面，摇摆反坐用飞轮(10)和俯仰反作用飞轮(12)采用相同的结构，飞轮安装座(11)安装在密封盖。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：白国长，赵江铭，杨崇浩，李世林，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：