近日，中聯(lián)重科混凝土機(jī)械公司泵車臂架主動減振控制項目通過分公司研發(fā)中心驗收，解決了影響泵車施工安全的大難題。
混凝土泵車臂架振動問題是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)實際應(yīng)用的熱點(diǎn)問題。臂架系統(tǒng)是混凝土泵車的核心結(jié)構(gòu)之一，泵車臂架在施工過程中由于受到混凝土流動沖擊的作用，不可避免會出現(xiàn)不同程度的晃動，極端工況下混凝土泵車臂架末端晃動可達(dá)到1-2m，嚴(yán)重影響混凝土泵車布料準(zhǔn)確性及施工安全?；炷翙C(jī)械公司泵車臂架主動減振項目組自2009年起就開始對減振控制技術(shù)進(jìn)行持續(xù)攻關(guān)，項目組從泵車臂架與混凝土流動耦合機(jī)理入手，對混凝土泵車臂架激振的原理進(jìn)行了深入的分析，通過對多自由度臂架姿態(tài)、多相流動沖擊反力的研究及臂架末端振動測試，找出了影響混凝土泵車臂架振動的主要因素，為后期進(jìn)行減振主動控制奠定了基礎(chǔ)。
在眾多影響因素中，項目組發(fā)現(xiàn)泵送脈動是導(dǎo)致泵車臂架晃動的根本原因。混凝土的壓力脈動不可避免地會引起臂架系統(tǒng)的振動。泵車工作時，臂架的結(jié)構(gòu)振動與輸送管內(nèi)的混凝土在相互作用，屬于典型的輸流管道流固耦合動力學(xué)問題。雖然混凝土在管內(nèi)流速較小，但由于其密度較大且臂架為柔性的多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所以混凝土與臂架之間耦合作用不容小視。為此，臂架減振項目組對泵送-臂架耦合系統(tǒng)進(jìn)行了充分的試驗測試研究，成功開發(fā)出自適應(yīng)變頻減振控制技術(shù)。通過對泵送系統(tǒng)的錯頻控制，消除了臂架共振現(xiàn)象，對抑制因共振造成的臂架振動過大問題效果顯著。
針對更加普遍的因混凝土流動反力脈動導(dǎo)致的臂架晃動問題，項目組持續(xù)對中聯(lián)重科混凝土泵車各主流車型在典型工作姿態(tài)下的臂架振動特性進(jìn)行了研究分析，摸清了不同米段泵車臂架振動的規(guī)律性。他們通過在實際工地測試，針對實際施工工況對關(guān)鍵控制參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)控制，實現(xiàn)了對混凝土泵車臂架多工況變姿態(tài)主動減振控制，典型工況下臂架可減振50%以上。項目組還借助漂移消除控制技術(shù)實現(xiàn)控制過程臂架零漂移，大大提高了施工的安全性。目前，公司泵車臂架穩(wěn)定性得到了客戶的普遍認(rèn)可與肯定。
隨著公司技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，越來越多的車型配備了碳纖維復(fù)合材料臂架，與先前全鋼質(zhì)臂架相比，碳纖維復(fù)合材料臂架振動特性更為復(fù)雜，在施工過程中臂架高階振動明顯，給臂架主動減振控制帶來了新的研究課題。針對碳纖維復(fù)合材料臂架的特性，項目組在對一階振動抑制的基礎(chǔ)上，對其高階成本也進(jìn)行了有針對的抑制控制，實現(xiàn)了綜合減振的總體目標(biāo)，并作為關(guān)鍵控制技術(shù)搭載，已經(jīng)應(yīng)用到了80m、101m臂架泵車等公司的標(biāo)桿產(chǎn)品上，為公司產(chǎn)品戰(zhàn)略的落地提供了堅實的技術(shù)支撐。
通過持續(xù)的研究攻關(guān)，泵車臂架主動減振控制技術(shù)研究項目共計申報專利28項(發(fā)明專利12項)，公開發(fā)表論文10余篇，日前項目順利通過驗收。
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