專利名稱：用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到建筑工程機(jī)械領(lǐng)域，特指一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在建筑施工工地上廣泛使用裝設(shè)有多節(jié)旋轉(zhuǎn)臂架的大型設(shè)備，比如安裝在卡車底盤上的混凝土泵或安裝在移動升降臺上的混凝土布料桿，其主要作用是將混凝土從泵車所在位置輸送到建筑工程所指定的目標(biāo)位置。該設(shè)備主要包括泵車底盤、混凝土輸送泵、管道和臂架，臂架又稱作“布料桿”?；炷劣砂惭b在泵車底盤上的雙供料油缸通過連接機(jī)構(gòu)交替推入混凝土輸送管道，該管道通過一定的固定方式同多節(jié)旋轉(zhuǎn)臂架一起運動，這樣，就可以將混凝土輸送到理想的目標(biāo)位置。通常情況下臂架由2-5節(jié)組成，參見圖1所示，處于行駛或未展開狀態(tài)的混凝土泵車側(cè)視圖，第一臂架3、第二臂架4、第三臂架5、第四臂架6和第五臂架7通過臂架油缸2的收縮運動收攏在一起。各節(jié)臂架相互之間通過轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)打開和折疊功能，受空間和結(jié)構(gòu)的限制，臂架在轉(zhuǎn)軸9處的相對轉(zhuǎn)動角度被限制在一定范圍之內(nèi)。為了使各節(jié)臂架能夠旋轉(zhuǎn)，需要一個驅(qū)動設(shè)備，即臂架油缸2，通過臂架油缸2內(nèi)活塞桿的伸縮，依靠連桿8就驅(qū)動相鄰的下節(jié)臂架旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺1安裝在汽車底盤上或移動升降臺上，工作時，轉(zhuǎn)臺1及其上的部件可以在水平范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，混凝土通過在附加在臂架上的管道輸送到臂架末端的軟管10位置，并從軟管10末端流出，到達(dá)操作者指定的位置。因為各節(jié)臂架之間可以旋轉(zhuǎn)，所以其上安裝的混凝土輸送管道一樣能夠在轉(zhuǎn)軸9處旋轉(zhuǎn)。當(dāng)混凝土輸送不連續(xù)時，臂架末端軟管10處將產(chǎn)生非常大的諧振。由于該類設(shè)備通常采用雙活塞供料缸循環(huán)供料，存在供料脈動沖擊，導(dǎo)致臂架產(chǎn)生振動，這種振動非常有害，會導(dǎo)致臂架末端定位不準(zhǔn)、臂架開裂等問題。當(dāng)混凝土雙活塞供料缸的供料頻率接近泵車臂架當(dāng)前姿態(tài)的1/2倍或1倍固有頻率時，臂架將產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振，特定情況下可能達(dá)到1000mm以上的振幅，為了避免共振，造成臂架損壞和操作者的危險，只有降低泵車的供料頻率，以保持臂架末端的振動限制在一定范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能夠有效抑制臂架振動的用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法及裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法，其特征在于臂架油缸與抑振油缸連接，通過壓力監(jiān)測單元實時監(jiān)測臂架油缸和/或抑振油缸中油液的壓力信息，將采集到的油液壓力信號傳送給抑振油缸控制單元，抑振油缸控制單元對其進(jìn)行分析、處理后，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸產(chǎn)生脈動振動，脈動振動造成的臂架末端振動幅值小于或等于由混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動的幅值，且相位相反。
臂架油缸與抑振油缸通過油管相連，臂架油缸的有桿腔和無桿腔分別與抑振油缸的有桿腔和無桿腔連通，抑振油缸控制單元反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸中有桿腔和無桿腔的容積，則改變臂架油缸中有桿腔和無桿腔的容積，使臂架油缸產(chǎn)生脈動振動。
臂架油缸與抑振油缸之間剛性連接，抑振油缸控制單元反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸產(chǎn)生脈動振動，所述抑振油缸的脈動振動引起臂架末端產(chǎn)生脈動振動。。
對臂架油缸和/或抑振油缸中活塞桿的位移信息進(jìn)行實時監(jiān)測，將采集到的位移信號傳送給抑振油缸控制單元，控制單元對其進(jìn)行分析、處理后，結(jié)合臂架油缸和/或抑振油缸中油液的壓力信息，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸中有桿腔和無桿腔的容積。
一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于它包括臂架油缸、臂架油缸控制單元、抑振油缸、抑振油缸控制單元以及監(jiān)測單元，所述臂架油缸與抑振油缸相連，臂架油缸控制單元與臂架油缸相連，抑振油缸控制單元與抑振油缸相連，用來實時監(jiān)測臂架油缸和/或抑振油缸中油液壓力信息的監(jiān)測單元與抑振油缸控制單元相連。
所述臂架油缸與抑振油缸剛性連接。
所述臂架油缸上的臂架油缸無桿腔與抑振油缸上的抑振油缸無桿腔固接，臂架油缸無桿腔與抑振油缸無桿腔之間設(shè)有分隔板。
所述抑振油缸的活塞桿與臂架油缸固接。
所述臂架油缸的活塞桿與抑振油缸固接。
所述抑振油缸的活塞桿與臂架油缸的活塞桿固接。
所述抑振油缸控制單元包括抑振控制器和抑振電磁閥，抑振控制器通過抑振電磁閥與抑振油缸相連，抑振控制器與監(jiān)測單元相連。
所述臂架油缸的臂架油缸有桿腔和臂架油缸無桿腔通過管路分別與抑振油缸的抑振油缸有桿腔和抑振油缸無桿腔相連。
所述抑振油缸控制單元包括抑振控制器、抑振電磁閥以及控制油缸，抑振控制器通過抑振電磁閥與控制油缸相連，抑振控制器與監(jiān)測單元相連；所述控制油缸的控制活塞桿與抑振油缸中的抑振活塞桿相連。
所述抑振油缸控制單元包括抑振控制器、抑振電磁閥、液壓馬達(dá)以及力矩變換機(jī)構(gòu)，抑振控制器通過抑振電磁閥與液壓馬達(dá)相連，抑振控制器與監(jiān)測單元相連；所述液壓馬達(dá)通過力矩變換機(jī)構(gòu)與抑振油缸的抑振活塞桿相連。
所述抑振油缸控制單元包括彈簧阻尼裝置、彈簧阻尼控制器以及抑振控制器，所述抑振控制器與監(jiān)測單元相連，抑振控制器通過彈簧阻尼控制器與彈簧阻尼裝置相連。
所述臂架油缸裝設(shè)于每兩節(jié)臂架之間，抑振油缸裝設(shè)于臂架上或車體上，抑振油缸通過管路與臂架油缸相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、通過本發(fā)明的實施，能夠有效抑制臂架的振動情況，特別是有利于提高臂架末端軟管的定位精度，在理想工況下，臂架末端的振動幅值能夠降低80％，從而提高臂架疲勞強(qiáng)度，延長臂架使用壽命，降低售后及使用成本，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價值。同時，本發(fā)明具有很強(qiáng)的通用性，能夠適應(yīng)不同的臂架應(yīng)用，也可以在已經(jīng)銷售的泵車上幾乎不作改動，即可加裝該系統(tǒng)，使其具有臂架抑振功能。
2、本發(fā)明將抑振油缸和臂架油缸通過油路相連，可以在已有泵車上不改變原有結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)，只需額外增加抑振油缸及其控制單元即可，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實施的特點。抑振功能與變幅功能單獨控制，通過油路將兩種功能復(fù)合在一起，由臂架油缸執(zhí)行抑振功能和變幅功能。
3、本發(fā)明將抑振油缸和臂架油缸剛性連接，只需將常規(guī)的臂架油缸更換為抑振油缸和臂架油缸組合在一起的結(jié)構(gòu)即可，抑振功能與變幅功能仍然是單獨控制，但兩種功能并不復(fù)合在一起，而是抑振油缸執(zhí)行抑振功能，臂架油缸執(zhí)行變幅功能，互不干擾，具有很強(qiáng)的通用性。即使抑振油缸和抑制控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障也不會影響臂架正常的變幅功能，不會造成停機(jī)故障，具有極高的系統(tǒng)可靠性。


圖1是混凝土泵車臂架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明抑振方法實施例1的流程示意圖；
圖3是采用實施例1中抑振方法的第一種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是采用實施例1中抑振方法的第二種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是采用實施例1中抑振方法的第三種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是采用實施例1中抑振方法的第四種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明抑振方法實施例2的流程示意圖；圖8是采用實施例2中抑振方法的第一種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是采用實施例2中抑振方法的第二種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是采用實施例2中抑振方法的第三種抑振裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明裝設(shè)有實施例2中第一種抑振裝置的臂架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說明1.轉(zhuǎn)臺2.臂架油缸3.第一臂架4.第二臂架5.第三臂架6.第四臂架7.第五臂架8.連桿9.轉(zhuǎn)軸10.軟管 11.供油壓力監(jiān)測單元 12.臂架油缸無桿腔13.臂架油缸活塞 14.臂架油缸有桿腔 15.臂架油缸活塞桿16.第一位移監(jiān)測單元 18.第一壓力監(jiān)測單元 19.分隔板21.抑振油缸 22.抑振油缸無桿腔 23.抑振油缸活塞24.抑振油缸有桿腔 25.抑振油缸活塞桿 26.第二位移監(jiān)測單元28.第二壓力監(jiān)測單元 31.控制油缸 32.控制油缸無桿腔33.控制油缸活塞 34.控制油缸活塞桿 35.控制油缸有桿腔38.第三壓力監(jiān)測單元 41.變幅控制器 42.變幅電磁閥43.抑振電磁閥 44.抑振控制器 45.液壓主油泵46.液壓油箱 50.力矩變換機(jī)構(gòu) 51.液壓馬達(dá)52.彈簧阻尼裝置 53.彈簧阻尼控制器 61.泵車輸送缸換向脈沖62.泵車換向閥換向脈沖 63.臂架位置及變幅信息 64.臂架振動安全監(jiān)測系統(tǒng)71.臂架油缸控制單元 72.抑振油缸控制單元具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
根據(jù)一般振動的產(chǎn)生，傳導(dǎo)規(guī)律，對于一個諧波振動，只要產(chǎn)生一個頻率相同，振幅相等，相位差為180°的振動，即一個完全反相的運動，使二者相互疊加，則可將振動控制在理想的水平。本發(fā)明依據(jù)此基本理論，從抑制臂架末端振動入手，通過理論和實驗的方法，研究臂架末端的振動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)臂架末端的振動為類似于諧波的多波疊加，根據(jù)前述的振動反相抑制方法，采取主動振動抑制方案，主動振動的相位同臂架在不連續(xù)供料脈動沖擊造成的振動反相，振幅相近，頻率一致，將這兩種同頻反相的振動疊加，即可將臂架的振動，特別是臂架末端的振動控制在理想的水平。基于以上理論，參見圖2和圖7所示，本發(fā)明用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法為臂架油缸2與抑振油缸21連接，通過壓力監(jiān)測單元實時監(jiān)測臂架油缸2和/或抑振油缸21中油液的壓力信息，將采集到的油液壓力信號傳送給抑振油缸控制單元72，抑振油缸控制單元72對其進(jìn)行分析、處理后，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸21中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸21和臂架油缸2產(chǎn)生脈動振動，該脈動振動造成的臂架末端振動幅值小于或等于由混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動的幅值，且相位相反。其中，一種方式是使臂架油缸2與抑振油缸21通過油管相連，抑振油缸控制單元72反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸21中有桿腔和無桿腔的容積，同時改變臂架油缸2中有桿腔和無桿腔的容積，使臂架油缸2產(chǎn)生脈動振動。另一種方式是使臂架油缸2與抑振油缸21之間剛性連接，抑振油缸控制單元72反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸21中有桿腔和無桿腔的容積時，使抑振油缸21產(chǎn)生脈動振動，同時帶動臂架油缸2產(chǎn)生脈動振動。在較佳實施例中，對臂架油缸2和/或抑振油缸21中活塞桿的位移信息進(jìn)行實時監(jiān)測，將采集到的位移信號傳送給抑振油缸控制單元72，控制單元72對其進(jìn)行分析、處理后，結(jié)合臂架油缸2和/或抑振油缸21中油液的壓力信息，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸21中有桿腔和無桿腔的容積。另外，還可以對多節(jié)臂架的臂架油缸2中的一個或多個進(jìn)行監(jiān)測，然后通過抑振油缸21控制其他臂架油缸2，使其產(chǎn)生脈動振動。
結(jié)合本發(fā)明的抑振方法以及上述振動抑制思想，進(jìn)行理論分析，假定臂架系統(tǒng)是一個柔性的多體動力學(xué)系統(tǒng)，承受具有周期性的脈動沖擊，無論該脈動沖擊力的波形如何變化，只要保證其是周期性重復(fù)的，則臂架末端的振動也呈周期性重復(fù)振動，而且其振動是由周期性的諧波函數(shù)疊加而成，可以將臂架末端的振動位移規(guī)律簡單的描述為S=Σi=1nAisin(ωit+φi)]]>i＝1，2，3L，n 公式1式中S——臂架末端的振動總幅值A(chǔ)i——第i階振動的幅值ωi——第i階振動的園頻率
t——時間φi——第i階振動的相位角既然臂架末端的振動是周期性的諧波函數(shù)疊加，按上述的振動抑制思想，則考慮促使臂架油缸2脈動位移引起臂架自身作反相振動，這種振動同臂架末端的振動同頻反相，而且在臂架末端引起的振動幅值相同，則可將臂架振動控制在非常理想的水平，臂架油缸2采用主動振動位移引起的臂架末端振動規(guī)律可描述為S′=Σi=1nAisin(ωit+φi+π)]]>i＝1，2，3L，n 公式2式中S’——油缸振動引起的臂架末端振動總幅值A(chǔ)i——第i階油缸振動的幅值ω——第i階油缸振動的園頻率t——時間φi——第i階油缸振動的相位角π——油缸振動的相位差在臂架存在振動的時候，添加可控的臂架油缸2主動振動，則臂架振動相互疊加，從數(shù)學(xué)的角度可描述此時臂架末端的振動幅值為S0=S+S′=Σi=1nAisin(ωit+φi)+Σi=1nAisin(ωit+φi+π)=0]]>i＝1，2，3L，n 公式3雖然從數(shù)學(xué)角度可以將混凝土脈動輸送造成的臂架振動完全抑制，但理論模型總是一種有限度的假設(shè)近似計算，所以在理論計算階段僅將臂架末端的振動抑制在2mm以內(nèi)，而不象數(shù)學(xué)方法一樣能夠完全消除。由于工程實際問題的復(fù)雜性，沒必要也不可能將類諧波函數(shù)疊加規(guī)律的臂架振動完全消除，僅考慮公式3中的前幾項多項式即可，為了驗證理論方法及計算的可靠性，進(jìn)一步的研究采用實驗的方法進(jìn)行，實驗研究表明，對于特定情況下的某型混凝土泵車，臂架末端的振動可以控制在50mm以內(nèi)，驗證了方法的有效性。
實際上，臂架末端的振動盡管很大，有時候可能達(dá)到1000mm以上的振幅，但是抑制其振動所需的臂架油缸2的脈動往復(fù)位移卻很小，這是由于臂架系統(tǒng)是一個復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，臂架油缸2的微小運動可引起臂架末端的較大運動，有一定的放大作用，不同位置處的臂架油缸2所引起的臂架末端的運動放大倍數(shù)亦不同，通過優(yōu)選確定臂架油缸2的位置，可以取得極為理想的臂架振動抑制效果。
實施例1依據(jù)上述抑振方法，本發(fā)明提出一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，它包括臂架油缸2、臂架油缸控制單元71、抑振油缸21、抑振油缸控制單元72以及監(jiān)測單元，臂架油缸2與抑振油缸21相連，臂架油缸控制單元71與臂架油缸2相連，抑振油缸控制單元72與抑振油缸21相連，用來實時監(jiān)測臂架油缸2和/或抑振油缸21中油液壓力信息的監(jiān)測單元與抑振油缸控制單元72相連，該監(jiān)測單元包括用來監(jiān)測臂架油缸2的第一壓力監(jiān)測單元18和用來監(jiān)測抑振油缸21的第二壓力監(jiān)測單元28。臂架油缸2中臂架油缸活塞13將其分成臂架油缸無桿腔12和臂架油缸有桿腔14，抑振油缸21中抑振油缸活塞23將其分成抑振油缸無桿腔22和抑振油缸有桿腔24。抑振油缸控制單元72和臂架油缸控制單元71的控制液壓油均由液壓主油泵45和液壓油箱26供給。其中臂架油缸2與抑振油缸21剛性連接，參見圖3所示，可以將臂架油缸2上的臂架油缸無桿腔12與抑振油缸21上的抑振油缸無桿腔22固接，臂架油缸無桿腔12與抑振油缸無桿腔22之間設(shè)有固定的分隔板19，分隔板19將兩個無桿腔的液壓油分離控制參見圖4所示，也可以將抑振油缸活塞桿25與臂架油缸2固接，或臂架油缸活塞桿15與抑振油缸21固接(參見圖5所示)，或抑振油缸活塞桿25與臂架油缸活塞桿15固接(參見圖6所示)，通過各種剛性連接后可以使抑振油缸21振動時能夠帶著臂架油缸2同步振動。抑振油缸控制單元72包括抑振控制器44和抑振電磁閥43，抑振控制器44通過抑振電磁閥43與抑振油缸21相連，抑振控制器44與監(jiān)測單元相連。臂架油缸2和/或抑振油缸21的工作狀態(tài)參數(shù)通過監(jiān)測單元進(jìn)行實時監(jiān)測，即對其壓力和/或活塞位置等進(jìn)行實時監(jiān)測。監(jiān)測單元進(jìn)一步包括一組或一組以上的位移監(jiān)測單元，該位移監(jiān)測單元也相應(yīng)的包括用來監(jiān)測臂架油缸2的第一位移監(jiān)測單元16和用來監(jiān)測抑振油缸21的第二位移監(jiān)測單元26。抑振油缸控制單元72進(jìn)一步還能夠監(jiān)測泵車輸送缸換向脈沖61、泵車換向閥換向脈沖62、臂架位置及變幅信息63、臂架振動安全監(jiān)測系統(tǒng)64等處的信息。抑振控制器44根據(jù)監(jiān)測的信息，進(jìn)行分析，按照優(yōu)選的算法控制抑振電磁閥43的動作，驅(qū)動抑振油缸活塞23產(chǎn)生符合優(yōu)選規(guī)律的往復(fù)運動，從而使抑振油缸21產(chǎn)生脈動振動，由于抑振油缸21與臂架油缸2為剛性連接，這樣就可以進(jìn)一步驅(qū)動臂架油缸2產(chǎn)生微小的脈動，該脈動行為作用在臂架上，傳導(dǎo)至臂架末端，同脈動混凝土流動造成的沖擊反相，頻率相同，幅值近似，則可將臂架的振動抑制在非常理想的水平。臂架油缸2裝設(shè)于每兩節(jié)臂架之間，抑振油缸21同臂架油缸2固定在一起。
本發(fā)明采取主動、直接的方法驅(qū)動臂架油缸2的運動，臂架的變幅運動是在臂架油缸控制單元71的控制下由臂架油缸2完成，臂架抑振的操作單獨設(shè)計一個振動抑制系統(tǒng)。然而實際上，在臂架油缸控制單元71不執(zhí)行任何動作的情況下，臂架油缸整體是保持靜止?fàn)顟B(tài)，無法移動的。本發(fā)明抑振油缸21與臂架油缸2為剛性連接，抑振油缸21在抑振控制器44的控制下，驅(qū)動抑振油缸活塞23產(chǎn)生優(yōu)選的往復(fù)位移運動，所以通過控制抑振活塞23的往復(fù)位移規(guī)律，抑振油缸活塞桿25產(chǎn)生脈動振動，然后將這種脈動振動傳遞給臂架油缸2，臂架油缸2就可以產(chǎn)生符合預(yù)定控制規(guī)律的脈動位移，這種位移規(guī)律造成的臂架末端振動幅值小于或等于由混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動幅值，且相位相反，則可將臂架末端的振動抑制在非常理想的水平。
實際泵車在工作時，其泵送頻率根據(jù)混凝土的需求及供應(yīng)量在不斷變化，所以抑振油缸活塞桿25的脈動頻率必須能夠自動跟隨泵車的實際工作頻率變化而變化，并保證抑振活塞桿25位移導(dǎo)致的臂架末端振動同混凝土脈動輸送導(dǎo)致的臂架振動反相，使臂架末端的振動減小。為了實現(xiàn)這一點，必須安裝監(jiān)測單元(至少一個壓力傳感器)，監(jiān)視臂架油缸中無桿腔12和/或抑振油缸無桿腔22內(nèi)的油液壓力曲線變化，實驗證實，該壓力曲線同混凝土斷續(xù)流動存在一定的對應(yīng)關(guān)系，亦即同臂架末端的振動也存在一定的對應(yīng)關(guān)系，所以可以根據(jù)所測得的油液壓力曲線判斷臂架末端的振動特性，該曲線數(shù)據(jù)被傳輸?shù)揭终裼透卓刂茊卧?2，抑振油缸控制單元72對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要分析壓力曲線的波峰、波谷所在的時刻以及壓力曲線的頻率特性，提取表征臂架末端振動特性的參數(shù)，如頻率特性，相位特性等。通過以上的分析，選定壓力曲線的某一個特定參數(shù)作為抑振油缸控制單元72的控制時間基準(zhǔn)，然后在此基礎(chǔ)上偏移一個相對于泵送周期時長比例的時間長度(通過數(shù)學(xué)變換，也可以稱作偏移相位角)，激發(fā)抑振油缸21的動作，使抑振油缸活塞桿25產(chǎn)生一個往復(fù)位移運動，并保證該運動導(dǎo)致的臂架末端振動同混凝土導(dǎo)致的臂架末端振動反相，使臂架末端的振動減小。通過以上的工作，已經(jīng)獲得了驅(qū)動抑振油缸21的相位角及頻率參數(shù)，但是由于不同工況不同姿態(tài)下，臂架末端的振動位移量并不相同，所以仍需要對抑振油缸21的位移量進(jìn)行控制，保證抑振油缸21運動導(dǎo)致的臂架末端的振動小于或等于混凝土脈動輸送導(dǎo)致的臂架末端的振動，所以此時需要監(jiān)測單元采集位移信號，其至少包括一個位移或者速度傳感器，優(yōu)選的情況下選用位移傳感器，用來監(jiān)視臂架油缸活塞13和/或抑振油缸活塞23的位移量，通過控制抑振活塞桿25的位移幅度，則保證了臂架末端的抑振效果。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，臂架抑振控制器44亦需同時監(jiān)測泵車輸送缸換向脈沖61、泵車換向閥換向脈沖62、臂架位置及變幅信息63、臂架振動安全監(jiān)視系統(tǒng)64、液壓系統(tǒng)壓力11等參數(shù)，作為對抑振電磁閥43的控制參數(shù)補(bǔ)充。
實施例2依據(jù)上述抑振方法，本發(fā)明提出一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，它包括臂架油缸2、臂架油缸控制單元71、抑振油缸21、抑振油缸控制單元72以及監(jiān)測單元，臂架油缸2與抑振油缸21相連，臂架油缸控制單元71與臂架油缸2相連，抑振油缸控制單元72與抑振油缸21相連，用來實時監(jiān)測臂架油缸2和/或抑振油缸21中油液壓力信息的監(jiān)測單元與抑振油缸控制單元72相連，該監(jiān)測單元包括用來監(jiān)測臂架油缸2的第一壓力監(jiān)測單元18和用來監(jiān)測抑振油缸21的第二壓力監(jiān)測單元28。臂架油缸2中臂架油缸活塞13將其分成臂架油缸無桿腔12和臂架油缸有桿腔14，抑振油缸21中抑振油缸活塞23將其分成抑振油缸無桿腔22和抑振油缸有桿腔24。抑振油缸控制單元72和臂架油缸控制單元71的控制液壓油均由液壓主油泵45和液壓油箱26供給。其中臂架油缸2與抑振油缸21通過管路連接，參見圖8所示，抑振油缸控制單元71包括抑振控制器44、抑振電磁閥43以及控制油缸31，抑振控制器44通過抑振電磁閥43與控制油缸31相連，抑振控制器44通過總線與監(jiān)測單元相連；控制油缸31的控制油缸活塞桿34與抑振油缸21中的抑振油缸活塞桿25相連。本實施例中，抑振油缸有桿腔24和抑振油缸無桿腔22的面積比同臂架油缸有桿腔14和臂架油缸無桿腔12的面積比保持一致或近似。臂架油缸2、抑振油缸21、控制油缸31的工作狀態(tài)參數(shù)通過監(jiān)測單元進(jìn)行實時監(jiān)測，即對其壓力和/或活塞位置等進(jìn)行實時監(jiān)測。監(jiān)測單元進(jìn)一步包括一組或一組以上的位移監(jiān)測單元，該位移監(jiān)測單元也相應(yīng)的包括用來監(jiān)測臂架油缸2的第一位移監(jiān)測單元16和用來監(jiān)測抑振油缸21的第二位移監(jiān)測單元26。抑振油缸控制單元72進(jìn)一步還能夠監(jiān)測泵車輸送缸換向脈沖61、泵車換向閥換向脈沖62、臂架位置姿態(tài)及變幅信息63、臂架振動安全監(jiān)測系統(tǒng)64等處的信息。抑振控制器44根據(jù)監(jiān)測的信息進(jìn)行分析，按照優(yōu)選的算法控制抑振電磁閥43的動作，驅(qū)動控制油缸活塞桿34產(chǎn)生符合優(yōu)選規(guī)律的往復(fù)運動，從而驅(qū)動抑振油缸活塞桿25運動，這樣就將運動傳遞到了抑振油缸活塞桿25上，使其按照一定的規(guī)律往復(fù)運動，由于液體的不可壓縮性，抑振油缸有桿腔24同臂架油缸有桿腔14相連通，抑振油缸無桿腔22同臂架油缸無桿腔12相連通，這樣進(jìn)一步驅(qū)動臂架油缸活塞桿15產(chǎn)生微小的脈動，該脈動行為作用在臂架上，傳導(dǎo)至臂架末端，同脈動混凝土流動造成的沖擊反相，頻率相同，脈動行為造成的臂架末端振動幅值小于或等于混凝土流動造成的臂架末端振動幅值，則可將臂架的振動抑制在非常理想的水平。臂架油缸2裝設(shè)于每兩節(jié)臂架之間，抑振油缸21優(yōu)選情況下是安裝在臂架上，同臂架油缸2固定在一起，這樣可以實現(xiàn)油路和電路最短布置，但在某種特定目的要求下，也可將抑振油缸21布置在車架底盤上，同樣的，抑振電磁閥43最好同抑振油缸21、控制油缸31做成一個整體閥件類結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)美觀、模塊化、互換性的要求；還可進(jìn)一步將抑振油缸21、控制油缸31、抑振電磁閥43、抑振控制器44集成在一起，做成一個振動抑制單元，安裝在泵車臂架或車體上，僅需調(diào)整控制參數(shù)，就可以適用于已有的所有混凝土泵車或者其他型號泵車上。參見圖11所示，處于行駛或未展開狀態(tài)的混凝土泵車側(cè)視圖，其上裝設(shè)有本發(fā)明的抑振裝置。其中第一臂架3、第二臂架4、第三臂架5、第四臂架6和第五臂架7通過臂架油缸2的收縮運動收攏在一起。各節(jié)臂架相互之間通過轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)打開和折疊功能，受空間和結(jié)構(gòu)的限制，臂架在轉(zhuǎn)軸9處的相對轉(zhuǎn)動角度被限制在一定范圍之內(nèi)。為了使各節(jié)臂架能夠旋轉(zhuǎn)，需要一個驅(qū)動設(shè)備，即臂架油缸2，通過臂架油缸2內(nèi)活塞桿的伸縮，依靠連桿8就驅(qū)動相鄰的下節(jié)臂架旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺1安裝在汽車底盤上或移動升降臺上，工作時，轉(zhuǎn)臺1及其上的部件可以在水平范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，混凝土通過在附加在臂架上的管道輸送到臂架末端的軟管10位置，并從軟管10末端流出，到達(dá)操作者指定的位置。臂架油缸2與抑振油缸21通過管路相連，并固定于一起。
本發(fā)明采取間接方法驅(qū)動臂架油缸2的運動，臂架的變幅運動是在臂架油缸控制單元71的控制下由臂架油缸2完成，臂架抑振的操作單獨設(shè)計一個振動抑制系統(tǒng)，保持臂架油缸2的油液在不執(zhí)行變幅操作時恒定不變，但抑振油缸活塞桿25能夠產(chǎn)生往復(fù)的脈動位移。然而實際上，在臂架油缸控制單元71不執(zhí)行任何動作的情況下，臂架油缸2整體是保持靜止?fàn)顟B(tài)，無法移動的。抑振油缸活塞桿25的位移將會導(dǎo)致液壓油在臂架油缸2和抑振油缸21中流動，即通過液壓油將抑振油活塞桿25的運動規(guī)律傳遞到臂架油缸活塞桿15上，驅(qū)動臂架油缸活塞桿15產(chǎn)生對應(yīng)的位移運動。所以通過控制抑振油缸活塞桿25的脈動位移規(guī)律，則通過管路將這種規(guī)律傳送到臂架油缸活塞桿15，臂架油缸活塞桿15就可以產(chǎn)生符合預(yù)定控制規(guī)律的脈動位移。
抑振油缸活塞桿25行程可以通過兩種方式進(jìn)行選擇，根據(jù)需要，選擇手動抑振控制和自動抑振控制，這種轉(zhuǎn)換選擇可以通過安裝在遙控器上的控制開關(guān)予以選擇，當(dāng)選擇在自動抑振檔位時，抑振油缸控制單元72對抑振油缸21的行程實行自動控制，當(dāng)選擇在手動抑振檔位時，可以通過遙控器手動控制抑振油缸21的行程，該行程可以分成幾個階段，接受遙控器的控制。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，抑振控制器44亦需同時監(jiān)測泵車輸送缸的換向脈沖61、泵車換向閥換向脈沖62、臂架位置姿態(tài)及變幅信息63、臂架振動安全監(jiān)測系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)壓力等參數(shù)，作為對臂架抑振電磁閥43的控制依據(jù)。
參見圖9所示，作為本實施例的另一種實施方案，抑振油缸控制單元72包括抑振控制器44、抑振電磁閥43、液壓馬達(dá)51以及力矩變換機(jī)構(gòu)50，抑振控制器44通過抑振電磁閥43與液壓馬達(dá)51相連，抑振控制器44與監(jiān)測單元相連；液壓馬達(dá)51通過力矩變換機(jī)構(gòu)50與抑振油缸21的抑振油缸活塞桿25相連，通過抑振電磁閥43來控制液壓馬達(dá)51的動作，力矩變換機(jī)構(gòu)50將動力傳遞到抑振油缸活塞桿25上，從而驅(qū)使臂架油缸2產(chǎn)生位移脈動，抑制臂架的振動。力矩變換機(jī)構(gòu)50可為凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)等。另外的一種情況是液壓馬達(dá)51也可采用普通的電機(jī)、電磁、氣動等其他的動力源驅(qū)動，該驅(qū)動也可以是高速轉(zhuǎn)動，這樣該驅(qū)動系統(tǒng)就可以做的很小，而通過力矩變換機(jī)構(gòu)50的變換，產(chǎn)生符合優(yōu)選振動抑制規(guī)律的抑振油缸活塞桿25的往復(fù)運動。
參見圖10所示，作為本實施例的另一種實施方案，抑振油缸控制單元72包括彈簧阻尼裝置52、彈簧阻尼控制器53以及抑振控制器44，抑振控制器44與監(jiān)測單元相連，抑振控制器44通過彈簧阻尼控制器53與彈簧阻尼裝置52相連。彈簧阻尼裝置52接受彈簧阻尼控制器53的控制，這是一種有源控制的情況，更理想的情況是彈簧阻尼裝置52采用無源控制，即在取消彈簧阻尼裝置52和彈簧阻尼控制器53的情況下，依然能夠有效的抑制臂架末端的振動。
以上僅為本發(fā)明若干實施例之一，但并不局限于上述實施例的結(jié)構(gòu)組合方式。
權(quán)利要求
1.一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法，其特征在于臂架油缸(2)與抑振油缸(21)連接，通過壓力監(jiān)測單元實時監(jiān)測臂架油缸(2)和/或抑振油缸(21)中油液的壓力信息，將采集到的油液壓力信號傳送給抑振油缸控制單元(72)，抑振油缸控制單元(72)對其進(jìn)行分析、處理后，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸(21)中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸(21)產(chǎn)生脈動振動，所述抑振油缸(21)的脈動振動引起臂架末端產(chǎn)生脈動振動，臂架末端脈動振動幅值小于或等于由混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動的幅值，且相位相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法，其特征在于所述臂架油缸(2)與抑振油缸(21)通過管路相連，臂架油缸(2)的有桿腔和無桿腔分別與抑振油缸(21)的有桿腔和無桿腔連通，抑振油缸控制單元(72)反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸(21)中有桿腔和無桿腔的容積，則改變臂架油缸(2)中有桿腔和無桿腔的容積，使臂架油缸(2)產(chǎn)生脈動振動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法，其特征在于所述臂架油缸(2)與抑振油缸(21)之間剛性連接，抑振油缸控制單元(72)反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸(21)中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸(21)產(chǎn)生脈動振動，所述抑振油缸(21)的脈動振動引起臂架末端產(chǎn)生脈動振動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法，其特征在于臂架油缸(2)和/或抑振油缸(21)中活塞桿的位移信息由監(jiān)測單元進(jìn)行實時監(jiān)測，將采集到的位移信號傳送給抑振油缸控制單元(72)，控制單元(72)對其進(jìn)行分析、處理后，結(jié)合臂架油缸(2)和/或抑振油缸(21)中油液的壓力信息，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸(21)中有桿腔和無桿腔的容積。
5.一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于它包括臂架油缸(2)、臂架油缸控制單元(71)、抑振油缸(21)、抑振油缸控制單元(72)以及監(jiān)測單元，所述臂架油缸(2)與抑振油缸(21)相連，臂架油缸控制單元(71)與臂架油缸(2)相連，抑振油缸控制單元(72)與抑振油缸(21)相連，用來實時監(jiān)測臂架油缸(2)和/或抑振油缸(21)中油液壓力信息的監(jiān)測單元與抑振油缸控制單元(72)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述臂架油缸(2)與抑振油缸(21)剛性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述臂架油缸(2)上的臂架油缸無桿腔(12)與抑振油缸(21)上的抑振油缸無桿腔(22)固接，臂架油缸無桿腔(12)與抑振油缸無桿腔(22)之間設(shè)有分隔板(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸(21)的活塞桿(25)與臂架油缸(2)固接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述臂架油缸(2)的活塞桿(15)與抑振油缸(21)固接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸(21)的活塞桿(25)與臂架油缸(2)的活塞桿(15)固接。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任意一項中所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸控制單元(72)包括抑振控制器(44)和抑振電磁閥(43)，抑振控制器(44)通過抑振電磁閥(43)與抑振油缸(21)相連，抑振控制器(44)與監(jiān)測單元相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述臂架油缸(2)的臂架油缸有桿腔(14)和臂架油缸無桿腔(12)通過管路分別與抑振油缸(21)的抑振油缸有桿腔(24)和抑振油缸無桿腔(22)相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸控制單元(72)包括抑振控制器(44)、抑振電磁閥(43)以及控制油缸(31)，抑振控制器(44)通過抑振電磁閥(43)與控制油缸(31)相連，抑振控制器(44)與監(jiān)測單元相連，所述控制油缸(31)的控制活塞桿(34)與抑振油缸(21)中的抑振活塞桿(25)相連。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸控制單元(72)包括抑振控制器(44)、抑振電磁閥(43)、液壓馬達(dá)(51)以及力矩變換機(jī)構(gòu)(50)，抑振控制器(44)通過抑振電磁閥(43)與液壓馬達(dá)(51)相連，抑振控制器(44)與監(jiān)測單元相連；所述液壓馬達(dá)(51)通過力矩變換機(jī)構(gòu)(50)與抑振油缸(21)的抑振活塞桿(25)相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述抑振油缸控制單元(72)包括彈簧阻尼裝置(52)、彈簧阻尼控制器(53)以及抑振控制器(44)，所述抑振控制器(44)與監(jiān)測單元相連，抑振控制器(44)通過彈簧阻尼控制器(53)與彈簧阻尼裝置(52)相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任意一項所述的用于抑制混凝土泵車臂架振動的裝置，其特征在于所述臂架油缸(2)裝設(shè)于每兩節(jié)臂架之間，抑振油缸(21)裝設(shè)于臂架上或車體上，抑振油缸(21)通過管路與臂架油缸(2)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于抑制混凝土泵車臂架振動的方法及裝置，臂架油缸與抑振油缸連接，通過壓力監(jiān)測單元實時監(jiān)測臂架油缸和/或抑振油缸中油液的壓力信息，將采集到的油液壓力信號傳送給抑振油缸控制單元，抑振油缸控制單元對其進(jìn)行分析、處理后，反復(fù)調(diào)節(jié)抑振油缸中有桿腔和無桿腔的容積，使抑振油缸產(chǎn)生脈動振動，脈動振動造成的臂架末端振動幅值小于或等于由混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動的幅值，且相位相反。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能夠有效抑制臂架振動的用于混凝土泵車振動干擾的方法及裝置。
文檔編號F16F15/027GK1932215SQ20061003236
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者易小剛, 劉永紅, 彭國成, 郭承志, 繆雄輝 申請人:三一重工股份有限公司