近日，中聯(lián)重科混凝土機(jī)械公司泵車(chē)臂架主動(dòng)減振控制項(xiàng)目通過(guò)分公司研發(fā)中心驗(yàn)收，解決了影響泵車(chē)施工安全的大難題。
混凝土泵車(chē)臂架振動(dòng)問(wèn)題是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的熱點(diǎn)問(wèn)題。臂架系統(tǒng)是混凝土泵車(chē)的核心結(jié)構(gòu)之一，泵車(chē)臂架在施工過(guò)程中由于受到混凝土流動(dòng)沖擊的作用，不可避免會(huì)出現(xiàn)不同程度的晃動(dòng)，極端工況下混凝土泵車(chē)臂架末端晃動(dòng)可達(dá)到1-2m，嚴(yán)重影響混凝土泵車(chē)布料準(zhǔn)確性及施工安全。混凝土機(jī)械公司泵車(chē)臂架主動(dòng)減振項(xiàng)目組自2009年起就開(kāi)始對(duì)減振控制技術(shù)進(jìn)行持續(xù)攻關(guān)，項(xiàng)目組從泵車(chē)臂架與混凝土流動(dòng)耦合機(jī)理入手，對(duì)混凝土泵車(chē)臂架激振的原理進(jìn)行了深入的分析，通過(guò)對(duì)多自由度臂架姿態(tài)、多相流動(dòng)沖擊反力的研究及臂架末端振動(dòng)測(cè)試，找出了影響混凝土泵車(chē)臂架振動(dòng)的主要因素，為后期進(jìn)行減振主動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。
在眾多影響因素中，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)泵送脈動(dòng)是導(dǎo)致泵車(chē)臂架晃動(dòng)的根本原因。混凝土的壓力脈動(dòng)不可避免地會(huì)引起臂架系統(tǒng)的振動(dòng)。泵車(chē)工作時(shí)，臂架的結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(dòng)力學(xué)問(wèn)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(xiàng)目組對(duì)泵送-臂架耦合系統(tǒng)進(jìn)行了充分的試驗(yàn)測(cè)試研究，成功開(kāi)發(fā)出自適應(yīng)變頻減振控制技術(shù)。通過(guò)對(duì)泵送系統(tǒng)的錯(cuò)頻控制，消除了臂架共振現(xiàn)象，對(duì)抑制因共振造成的臂架振動(dòng)過(guò)大問(wèn)題效果顯著。
針對(duì)更加普遍的因混凝土流動(dòng)反力脈動(dòng)導(dǎo)致的臂架晃動(dòng)問(wèn)題，項(xiàng)目組持續(xù)對(duì)中聯(lián)重科混凝土泵車(chē)各主流車(chē)型在典型工作姿態(tài)下的臂架振動(dòng)特性進(jìn)行了研究分析，摸清了不同米段泵車(chē)臂架振動(dòng)的規(guī)律性。他們通過(guò)在實(shí)際工地測(cè)試，針對(duì)實(shí)際施工工況對(duì)關(guān)鍵控制參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土泵車(chē)臂架多工況變姿態(tài)主動(dòng)減振控制，典型工況下臂架可減振50%以上。項(xiàng)目組還借助漂移消除控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程臂架零漂移，大大提高了施工的安全性。目前，公司泵車(chē)臂架穩(wěn)定性得到了客戶(hù)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(lái)越多的車(chē)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(dòng)特性更為復(fù)雜，在施工過(guò)程中臂架高階振動(dòng)明顯，給臂架主動(dòng)減振控制帶來(lái)了新的研究課題。針對(duì)碳纖維復(fù)合材料臂架的特性，項(xiàng)目組在對(duì)一階振動(dòng)抑制的基礎(chǔ)上，對(duì)其高階成本也進(jìn)行了有針對(duì)的抑制控制，實(shí)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(chē)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(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
通過(guò)持續(xù)的研究攻關(guān)，泵車(chē)臂架主動(dòng)減振控制技術(shù)研究項(xiàng)目共計(jì)申報(bào)專(zhuān)利28項(xiàng)(發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng))，公開(kāi)發(fā)表論文10余篇，日前項(xiàng)目順利通過(guò)驗(yàn)收。
