CN102071809B - 混凝土泵车以及混凝土泵车臂架的减振装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土泵车以及混凝土泵车臂架的减振装置和方法。本发明的混凝土泵车臂架的减振装置包括：减振控制单元，与连接臂架油缸的电磁比例阀相连；臂架末端振动监测单元，监测臂架的末节臂的幅度参数并将幅度参数信号传送给减振控制单元；臂架姿态监测单元，监测臂架的角度参数并将角度参数信号传送给减振控制单元。本发明的混凝土泵车还包括前述的混凝土泵车臂架的减振装置。本发明的混凝土泵车臂架的减振方法包括以下步骤：监测混凝土泵及臂架的运行参数；根据监测参数生成控制信号，根据控制信号输出电磁比例阀控制电流，控制臂架油缸的活塞位置；其中，臂架的监测参数包括：末节臂的振动幅度参数；以及臂架的角度参数。

Description

混凝土泵车以及混凝土泵车臂架的减振装置和方法

技术领域

本发明涉及建筑工程机械领域，具体而言，涉及一种混凝土泵车以及混凝土泵车臂架的减振装置和方法。

背景技术

目前，建筑工程中广泛使用装设有多节旋转臂架的大型设备进行混凝土施工，如安装在卡车底盘上的混凝土泵车，其主要作用是将混凝土从泵车所在位置输送到建筑工程所指定的目标位置。

混凝土泵车主要包括底盘、混凝土输送泵、管道和臂架。混凝土由安装在泵车底盘上的双供料油缸通过连接机构交替推入混凝土输送管道，管道固定在臂架侧同旋转臂架一起运动，这样就可将混凝土输送到预定的目标位置。如图1的处于展开状态的臂架侧视图所示，通常泵车有五节臂架，包括一臂3、二臂4、三臂5、四臂6和五臂7，通过臂架油缸2的收缩运动收拢或展开。各节臂架之间通过转轴10旋转，实现打开和折叠功能。通过臂架油缸2内活塞杆的伸缩，依靠连杆9驱动相邻的下节臂架旋转。转台1安装在汽车底盘上，工作时，转台1及其上的部件可以在水平范围内旋转，混凝土通过管道输送到臂架的末端的软管8位置，并从软管8末端流出，到达操作者指定的位置。

当混凝土输送不连续时，臂架的末端的软管8处会产生非常大的振动，会导致臂架的末端定位不准、增加操作危险及臂架疲劳度等问题。为了抑制臂架振动，已有提出增加抑振油缸，通过监测、处理臂架油缸和/或抑振油缸中压力信息，来控制抑振油缸动作达到臂架减振的方案。这种解决方案并不能精确地反应最终的臂架的末端的振动信息，而且还需要额外增加抑振油缸。

发明内容

本发明旨在提供一种减振效果好、结构简单、应用广泛的混凝土泵车以及混凝土泵车臂架的减振装置和方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土泵车臂架的减振装置，臂架包括多根相互连接的节臂，各节臂之间设有臂架油缸，减振装置包括：减振控制单元，与连接臂架油缸的电磁比例阀相连；臂架末端振动监测单元，监测臂架的末节臂的振动幅度参数并将幅度参数信号传送给减振控制单元；臂架姿态监测单元，监测臂架的角度参数并将角度参数信号传送给减振控制单元。

进一步地，混凝土泵车臂架的减振装置还包括：泵单元传送压力监测单元，监测混凝土泵的单元传送压力并将单元传送压力信号传送给减振控制单元。

进一步地，混凝土泵车臂架的减振装置还包括：泵活塞行程监测单元，监测混凝土泵的活塞行程并将活塞行程信号传送给减振控制单元。

进一步地，臂架姿态监测单元至少设置在末节臂上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种混凝土泵车，包括臂架，还包括前述的混凝土泵车臂架的减振装置。

根据本发明的再一个方面，提供了一种混凝土泵车臂架的减振方法，臂架由多根相互连接的节臂构成，各节臂之间设有臂架油缸，方法包括以下步骤：监测混凝土泵及臂架的运行参数；根据监测参数生成控制信号，根据控制信号输出电磁比例阀控制电流，控制臂架油缸的活塞位置；其中，臂架的监测参数包括：末节臂的振动幅度参数；以及臂架的角度参数。

进一步地，混凝土泵车臂架的减振方法还包括以下步骤：臂架的监测参数为实时参数，根据臂架的监测参数实时修正控制参数。

进一步地，臂架的角度参数至少包括末节臂的角度参数。

进一步地，混凝土泵的监测参数包括：混凝土泵的单元传送压力参数或活塞行程参数。

进一步地，根据控制信号通过计算得出电磁比例阀控制电流的值，并根据单元传送压力参数对计算所使用的算法进行对比和调整。

应用本发明的技术方案，通过臂架姿态监测单元监测臂架的角度参数，以及臂架末端振动监测单元监测臂架的末节臂的振动幅度参数，将信号传送至减振控制单元，由减振控制单元对信号进行分析、处理后，通过控制参数控制电磁比例阀输出电磁比例阀控制电流，反复调节臂架油缸的活塞位置，找到最有效的某节臂油缸中有杆腔和无杆腔的容积，从而通过臂架内力使臂架油缸产生与臂架的末节臂相反的脉动振动，使脉动振动造成的臂架的末节臂的振动幅值逼近由混凝土不连续输送造成的臂架的末节臂的振动的幅值，从而达到消减臂架振动目的，达到很好的减振效果。本发明的技术方案充分地利用了现有的臂架结构单元，使得减振装置结构十分简单。另外，减振装置可以加装到任意混凝土泵车上，适用性强，应用广泛。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的处于展开状态的混凝土泵车臂架的侧视图。

图2示出了根据本发明的混凝土泵车臂架的减振方法的第一实施例的示意图；

图3示出了根据本发明的混凝土泵车臂架的减振方法的第二实施例的示意图；

图4示出了根据本发明的混凝土泵车臂架的减振方法的第三实施例的示意图；

图5示出了根据本发明的混凝土泵车臂架的减振装置的臂架末端振动监测单元的示意图；以及

图6示出了根据本发明的处于展开状态的混凝土泵车臂架的侧视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面结合图2至图6详细说明本发明的混凝土泵车臂架的减振装置。

如图2至图6所示，根据本发明的混凝土泵车臂架的减振装置，臂架13包括多根相互连接的节臂，各节臂之间设有臂架油缸2，减振装置包括：减振控制单元11，与连接臂架油缸2的电磁比例阀12相连；臂架末端振动监测单元21，监测臂架13的末节臂14的振动幅度参数并将幅度参数信号传送给减振控制单元11；臂架姿态监测单元20，监测臂架13的角度参数并将角度参数信号传送给减振控制单元11。

如图6所示，臂架13包括多根节臂，多根节臂之间相互连接。本发明的减振装置，主要通过控制臂架13的最末端的末节臂14，防止输送混凝土的软管8的末端发生振动。在本实施例中，通过臂架姿态监测单元20监测臂架13的角度参数，以及臂架末端振动监测单元21监测臂架13的末节臂14的振动幅度参数，将角度参数信号和幅度参数信号传送至减振控制单元11，由减振控制单元11对信号进行分析、处理后，减振控制单元11输出电磁比例阀控制电流，控制电磁比例阀12反复调节臂架油缸2的活塞位置，找到最有效的某节节臂油缸2中有杆腔和无杆腔的容积，从而通过臂架内力使臂架油缸2产生与臂架13的末节臂14相反的脉动振动，使脉动振动造成的臂架13的末节臂14的振动幅值逼近由混凝土不连续输送造成的臂架13的末节臂14的振动的幅值，从而达到消减臂架13振动的目的，达到很好的减振效果，有利于提高位于臂架13的末端的软管8的定位精度，从而降低臂架13的疲劳度，延长臂架13的使用寿命，降低售后及使用成本。本发明的减振装置，其减振力来源于臂架油缸内力，可以在已有混凝土泵车上不改变原有结构，只需额外增加臂架末端振动监测单元21及臂架姿态监测单元20和减振控制单元11，结构简单，实施方便，降低了减振装置的成本。并可以加装到任意混凝土泵车上，适用性强，应用广泛。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，由臂架末端振动监测单元21监测臂架的末节臂14的重力方向幅度信号，同时由臂架姿态监测单元20监测臂架的末节臂14的角度，幅度信号和角度信号传送至减振控制单元11，减振控制单元11进行信号分析、处理，得到臂架姿态、振动参数信息，然后通过减振控制单元11中的计算模块计算出输出电磁比例阀控制电流，通过电磁比例阀12调节最有效的某节臂的臂架油缸2如第二节臂油缸中有杆腔和无杆腔的容积，从而由臂架内力产生与末节臂14相位相反的振动。另一方面，由臂架末端振动监测单元21和臂架姿态监测单元20实时监测的振动幅度参数信号和角度参数信号构成反馈回路，减振控制单元11依据反馈信号实时修正控制参数，使得臂架内力产生的振动幅值更逼近臂架13的末节臂14的振幅，从而把末节臂14的振动控制在非常小的范围内。

根据本发明的另一个实施例，混凝土泵车臂架的减振装置还包括：泵单元传送压力监测单元15，监测混凝土泵的单元传送压力并将单元传送压力信号传送给减振控制单元11。臂架姿态监测单元20至少设置在末节臂14上。

参见图5所示，臂架末端振动监测单元21包括竖直幅度监测单元211和水平幅度监测单元212。竖直幅度监测单元211和水平幅度监测单元212分别用于监测末节臂14的竖直幅度和水平幅度。参见图3，在本实施例中，臂架姿态监测单元20不但设置在末节臂14上，还设置在其他节臂上，监测末节臂14的角度以及必要的某节臂的角度构成臂架姿态信息，同时结合泵单元传送压力监测单元15监测的反映混凝土泵内压力及其变化的单元传送压力参数。然后减振控制单元11读取这些信号进行信号分析、处理，得到臂架姿态、合成幅度信息、泵送频率信息，然后依据分析的振动频率、幅值、相位参数计算控制律输出电磁比例阀12控制电流，调节最有效的某两个节臂之间的臂架油缸2中有杆腔和无杆腔的容积，从而由臂架内力产生与臂架末端相位相反的振动。通过泵单元传送压力监测单元15的设置，测量泵送频率信息，使得对臂架油缸2的控制更加精确。另外，依据单元压力信号的变化可以调整、比对算法，使算法周期更合理、控制更及时。在本实施例中，臂架末端振动监测单元21和臂架姿态监测单元20实时监测的振动幅度参数信号和角度参数信号构成反馈回路，减振控制单元11依据反馈信号实时修正控制参数，使得臂架内力产生的振动幅值更逼近臂架13的末节臂14的振幅，从而把末节臂14的振动控制在非常小的范围内。

根据本发明的再一个实施例，如图4所示，混凝土泵车臂架的减振装置还包括：泵活塞行程监测单元16，监测混凝土泵的活塞行程并将活塞行程信号传送给减振控制单元11。

在本实施例中，臂架姿态监测单元20设置在末节臂14上，监测末节臂14的角度构成臂架姿态信息，同时结合泵活塞行程监测单元16监测的反映活塞行程的活塞行程信号，然后减振控制单元11读取这些信号进行信号分析、处理，得到臂架姿态、合成幅度信息、泵送频率信息，然后依据分析的振动参数通过减振控制单元11中的计算模块计算出输出电磁比例阀12控制电流，调节最有效的某节臂的臂架油缸2中有杆腔和无杆腔的容积，从而由臂架内力产生与臂架末端相位相反的振动。本实施例的其他内容与前一个实施例中相同，在此不再详细描述。

下面结合附图说明本发明的混凝土泵车。

根据本发明的混凝土泵车，如图6所示，包括臂架13，还包括前述的混凝土泵车臂架的减振装置。

混凝土泵车是应用广泛的建筑机械，将混凝土泵车臂架的减振装置应用于其中，可以达到很好的减振效果。本发明的技术方案充分地利用了现有的臂架结构单元，使得减振装置结构十分简单，也因为如此，本发明的混凝土泵车可以为各种型号的泵车，适用广泛。

下面结合附图说明本发明的混凝土泵车臂架的减振方法。

根据本发明的混凝土泵车臂架的减振方法，臂架由多根相互连接的节臂构成，各节臂之间设有臂架油缸，方法包括以下步骤：监测混凝土泵及臂架的运行参数；根据监测参数计算并生成控制信号，根据控制信号计算并输出电磁比例阀控制电流，控制臂架油缸的活塞位置；其中，臂架的监测参数包括：末节臂的振动幅度参数；以及臂架的角度参数。

如图2至图4所示，减振方法中采用的末节臂的振动幅度参数，能最直接、准确地反映臂架振动参数如振动幅值等；臂架角度参数能实时判断臂架姿态，用于校正、调节控制参数和幅度信号的分析、处理。在本实施例中，根据臂架角度参数和末节臂的振动幅度参数以及混凝土泵的参数生成控制信号，减振控制单元实时在线计算出最有效的某节臂架电磁比例阀的控制电流，并调节臂架油缸中有杆腔和无杆腔的容积，产生脉动振动最终反应到臂架末端来削减臂架末端振动。

混凝土泵车臂架的减振方法还包括以下步骤：臂架的监测参数为实时参数，根据臂架的监测参数实时修正控制参数。优选地，根据控制信号通过计算得出电磁比例阀控制电流的值，并根据单元传送压力参数对计算所使用的算法进行对比和调整。

臂架的角度参数和末节臂的振动幅度信号构成反馈控制信号，减振控制单元实时在线计算的控制律转换成最有效的某节臂架电磁比例阀的控制电流，这样反复调节臂架油缸中有杆腔和无杆腔的容积，产生脉动振动最终反应到臂架末端来削减臂架末端振动。实时的反馈控制信号的存在，使得控制过程更加准确。通过压力传送单元的传送压力参数，可以对比和调整计算使用的算法，以达到更精确的控制效果。

在本实施例中，臂架的角度参数至少包括末节臂的角度参数。

由于末节臂的角度对减振过程的影响最大，因此，为了使得控制变得更加简单，在保证一定的控制精度的同时，臂架的角度参数可以仅为末节臂的角度参数。在其他实施例中，为了使得对臂架的测量更加准确，全面反映臂架的状态，使得控制更加精确，臂架的角度参数不仅包括末节臂的角度参数，还包括臂架的其他节臂的角度参数。

如图3和图4所示，混凝土泵的监测参数包括：混凝土泵的单元传送压力参数或活塞行程参数。

由于混凝土泵多采用双活塞供料缸循环供料，因此，在双活塞供料缸的左缸和右缸换向时，混凝土输送不连续，造成臂架振动。此时，缸内压力会突然变化，因此，测量混凝土泵的单元传送压力参数，可以实时对臂架进行控制。另外，活塞行程参数，反映的是供料缸内活塞的位置，与单元传送压力参数一样，也能反映供料缸的状态，因此也可以根据活塞行程参数对臂架进行控制。

优选地，根据控制信号通过计算得出电磁比例阀控制电流的值，并根据单元传送压力参数对计算所使用的算法进行对比和调整。

通过控制信号计算电磁比例阀的控制电流的值，与此同时，依据单元传送压力参数可以调整、比对算法，使算法周期更合理、控制更及时，从而把臂架的末端的振动控制在非常小的范围内。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

1、本发明具有良好的经济价值。本发明能够有效消减臂架的振动，也有利于提高臂架末端软管的定位精度，从而降低臂架疲劳度，延长臂架使用寿命，降低售后及使用成本。

2、本发明具有很强的通用性。可以在已有混凝土泵车上不改变原有结构，只需额外增加振动监测单元和减振控制器，减振力来源于臂架油缸内力，结构简单，实施方便。

3、本发明成本低。可以在已有的泵车上几乎不作改动，即可加装该系统，使臂架具备减振功能。

4、本发明测量精度高。采用臂架末端振动监测单元和臂架姿态监测单元，能全面的反映臂架姿态及振动参数，没有测量死角，有利于提高控制精度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土泵车臂架的减振装置，所述臂架(13)包括多根相互连接的节臂，各所述节臂之间设有臂架油缸(2)，其特征在于，所述减振装置包括：

减振控制单元(11)，与连接所述臂架油缸(2)的电磁比例阀(12)相连；

臂架末端振动监测单元(21)，监测所述臂架(13)的末节臂(14)的振动幅度参数并将幅度参数信号传送给所述减振控制单元(11)；

臂架姿态监测单元(20)，监测所述臂架(13)的角度参数并将角度参数信号传送给所述减振控制单元(11)。

2.根据权利要求1所述的混凝土泵车臂架的减振装置，其特征在于，还包括：

泵单元传送压力监测单元(15)，监测混凝土泵的单元传送压力并将单元传送压力信号传送给所述减振控制单元(11)。

3.根据权利要求1所述的混凝土泵车臂架的减振装置，其特征在于，还包括：

泵活塞行程监测单元(16)，监测所述混凝土泵的活塞行程并将活塞行程信号传送给所述减振控制单元(11)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的混凝土泵车臂架的减振装置，其特征在于，所述臂架姿态监测单元(20)至少设置在所述末节臂(14)上。

5.一种混凝土泵车，包括臂架(13)，其特征在于，还包括权利要求1至4中任一项所述的混凝土泵车臂架的减振装置。

6.一种混凝土泵车臂架的减振方法，所述臂架由多根相互连接的节臂构成，各节臂之间设有臂架油缸，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

监测混凝土泵及臂架的运行参数；

根据所述监测参数生成控制信号，根据所述控制信号输出电磁比例阀控制电流，控制臂架油缸的活塞位置；

其中，所述臂架的监测参数包括：

末节臂的振动幅度参数；以及

所述臂架的角度参数。

7.根据权利要求6所述的混凝土泵车臂架的减振方法，其特征在于，还包括以下步骤：所述臂架的监测参数为实时参数，根据所述臂架的监测参数实时修正所述控制信号。

8.根据权利要求6所述的混凝土泵车臂架的减振方法，其特征在于，所述臂架的角度参数至少包括所述末节臂的角度参数。

9.根据权利要求6所述的混凝土泵车臂架的减振方法，其特征在于，所述混凝土泵的监测参数包括：混凝土泵的单元传送压力参数或活塞行程参数。

10.根据权利要求9所述的混凝土泵车臂架的减振方法，其特征在于，根据所述控制信号通过计算得出所述电磁比例阀控制电流的值，并根据所述单元传送压力参数对计算所使用的算法进行对比和调整。

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