本發(fā)明涉及混凝土泵送領(lǐng)域，具體地，涉及一種泵送設(shè)備及其減振方法。

背景技術(shù)：
通?；炷帘密囀峭ㄟ^雙缸非連續(xù)間歇?jiǎng)幼鱽肀盟突炷?，由于混凝土輸送的不連續(xù)性，使得臂架末端的末節(jié)混凝土輸送管(即軟管)處會產(chǎn)生非常大的振動(dòng)，導(dǎo)致臂架疲勞，末端定位不準(zhǔn)，澆筑操作困難，而且也增加了操作危險(xiǎn)性?，F(xiàn)有技術(shù)中采用了多種方式以緩解由于混凝土輸送帶來的臂架末端的振動(dòng)。例如，在公開號為CN1932215A的專利申請中，采用了抑振油缸的方式。其中，通過臂架油缸與抑振油缸相連，壓力檢測單元實(shí)時(shí)檢測臂架油缸和/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至抑振油缸控制單元，抑振油缸控制單元對其進(jìn)行分析、處理后，反復(fù)調(diào)整抑振油缸中有桿腔和無桿腔容積，使抑振油缸產(chǎn)生脈沖振動(dòng)，脈沖振動(dòng)造成的臂架末端振動(dòng)幅值小于或等于混凝土不連續(xù)輸送造成的臂架末端振動(dòng)振幅，且相位相反，從而有效消減振幅，抑制振動(dòng)。另外，在公布號為CN102071809A的專利申請中公開了一種混凝土泵和混凝土泵車臂架的減振裝置和方法。其中，混凝土泵車臂架的減振裝置包括：減振控制單元，與臂架油缸的電磁比例閥相連；臂架末端振動(dòng)檢測單元，監(jiān)測臂架的末節(jié)臂的幅度參數(shù)并將幅度參數(shù)信號傳送給減振控制單元；臂架姿態(tài)監(jiān)測單元，監(jiān)測臂架的角度參數(shù)并將角度參數(shù)信號傳送給減振控制單元。其減振方法包括以下步驟：監(jiān)測混凝土泵車臂架的運(yùn)行參數(shù)；根據(jù)監(jiān)測參數(shù)生成控制信號，根據(jù)控制信號輸出電磁比例閥控制電流，控制臂架油缸的活塞位置；其中，臂架的監(jiān)測參數(shù)包括：末節(jié)臂的振動(dòng)幅度參數(shù)以及臂架的角度參數(shù)。然而，上述抑振措施均具有諸多不足。在采用抑振油缸的方式中，由于泵車在施工過程中臂架受到不連續(xù)混凝土沖擊而造成的振動(dòng)無法預(yù)知，且通過抑振油缸產(chǎn)生脈動(dòng)振動(dòng)對不同姿態(tài)臂架末端造成的振動(dòng)在也難以準(zhǔn)確控制，因此通過兩個(gè)難以預(yù)知的量做控制依據(jù)，難以獲得理想的控制效果，并且通過增加相位相反的脈沖振動(dòng)的方法勢必增加臂架系統(tǒng)的應(yīng)力，降低臂架的使用壽命。在通過振動(dòng)檢測單元來控制臂架油缸的活塞的方式中，通過監(jiān)測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測的臂架姿態(tài)及臂架末端振動(dòng)數(shù)據(jù)作為控制信號，控制算法復(fù)雜，不同姿態(tài)控制參數(shù)千變?nèi)f化，控制魯棒性較差。因此，有必要尋求一種簡單、可行可靠的抑振方式，以應(yīng)用于混凝土泵送設(shè)備，尤其是混凝土泵車中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種混凝土泵送設(shè)備，以及一種混凝土泵車的臂架末端減振方法，以有效緩解或抑制混凝土輸送管的末端出口的振動(dòng)，提高整車工作性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種混凝土泵送設(shè)備，包括混凝土輸送管和充氣系統(tǒng)，該充氣系統(tǒng)包括壓力氣源和充氣管道，該充氣管道連接所述壓力氣源與所述混凝土輸送管，以向該混凝土輸送管的管腔內(nèi)充入壓力氣體。優(yōu)選地，所述充氣系統(tǒng)還包括調(diào)壓器和壓力表，該調(diào)壓器設(shè)置在所述充氣管道中以調(diào)節(jié)該充氣管道內(nèi)的氣體壓力，所述壓力表檢測所述調(diào)壓器的出口端氣體壓力。優(yōu)選地，所述充氣系統(tǒng)還包括單向閥和用于開關(guān)控制所述充氣管道的開關(guān)閥，所述單向閥設(shè)置在所述調(diào)壓器與所述混凝土輸送管之間的所述充氣管道部分中，以允許所述壓力氣源的壓力氣體流入所述混凝土輸送管內(nèi)并反向截止。優(yōu)選地，所述混凝土輸送管的管壁上設(shè)有管道接頭，所述充氣管道與所述管道接頭相連以連通所述混凝土輸送管的管腔。優(yōu)選地，所述混凝土泵送設(shè)備為混凝土泵車，該混凝土泵車的底盤安裝有自帶氣罐，該自帶氣罐作為所述壓力氣源與所述充氣管道相連。優(yōu)選地，所述混凝土泵車包括泵送油缸、臂架和臂架安裝轉(zhuǎn)臺，所述混凝土輸送管包括前輸送管段和后輸送管段，所述前輸送管段連接在所述泵送油缸與所述臂架安裝轉(zhuǎn)臺之間，所述后輸送管段安裝在所述臂架上，所述充氣管道連接于所述前輸送管段的管壁和/或后輸送管段的管壁上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種混凝土泵車的臂架末端減振方法，該方法通過對進(jìn)行混凝土泵送的混凝土泵車的混凝土輸送管的管腔內(nèi)充入壓力氣體，以減輕所述混凝土輸送管的末端出口的振動(dòng)。優(yōu)選地，在所述混凝土輸送管進(jìn)行混凝土泵送之前，先往該混凝土輸送管內(nèi)進(jìn)行壓力氣體的充氣。優(yōu)選地，所述混凝土泵車包括泵送油缸、臂架和臂架安裝轉(zhuǎn)臺，所述混凝土輸送管包括前輸送管段和后輸送管段，所述前輸送管段連接在所述泵送油缸與所述臂架安裝轉(zhuǎn)臺之間，所述后輸送管段安裝在所述臂架上；其中，在所述前輸送管段和/或所述后輸送管段上進(jìn)行鉆孔，而后在所述鉆孔處使充氣管道與所述混凝土輸送管連通并形成對外密封。優(yōu)選地，在所述混凝土輸送管的多處位置進(jìn)行鉆孔，多處鉆孔中的部分鉆孔安裝管道接頭并通過該管道接頭與所述充氣管道連通，多處鉆孔中的其余鉆孔利用堵頭進(jìn)行堵塞。優(yōu)選地，在所述混凝土泵車的泵送油缸的單個(gè)泵送周期內(nèi)，所需充入的壓力氣體量不小于所述泵送油缸的吸料與泵料的間隔時(shí)間內(nèi)，混凝土在所述混凝土輸送管內(nèi)作慣性移動(dòng)的移動(dòng)空間體積。根據(jù)上述技術(shù)方案，在本發(fā)明的混凝土泵送設(shè)備和泵車的臂架末端減振方法中，創(chuàng)造性地通過增設(shè)的充氣系統(tǒng)往進(jìn)行混凝土泵送的混凝土輸送管內(nèi)充入壓力氣體，尤其是在泵送混凝土之前預(yù)先充入壓力氣體，使得充入連續(xù)氣體到間斷性泵送的混凝土的間斷體積中，使泵送介質(zhì)流動(dòng)連續(xù)，從而根本上減小泵送沖擊，達(dá)到減小臂架末端甚至整車振動(dòng)的目的，而且由于充入壓力氣體，使得混凝土輸送管道內(nèi)形成多相流，增加多相流之間的內(nèi)部能量耗散，也從根本上緩解了振動(dòng)。因此，在混凝土泵車施工過程中，能主動(dòng)減少臂架末端位移振動(dòng)，提高混凝土泵車施工穩(wěn)定性。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的混凝土泵送設(shè)備的充氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的混凝土泵送設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，該混凝土泵送設(shè)備為混凝土泵車；圖3為顯示充氣系統(tǒng)的壓力氣體充入混凝土輸送管內(nèi)后的流向與作用的原理圖，其中箭頭代表氣流流向或混凝土流向；圖4為泵送油缸作用下的混凝土在混凝土輸送管內(nèi)的慣性位移示意圖。附圖標(biāo)記說明1壓力氣源2充氣管道3調(diào)壓器4壓力表5開關(guān)閥6單向閥7管道接頭8前輸送管段9后輸送管段10泵送油缸11臂架12臂架安裝轉(zhuǎn)臺具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對附圖所示的方向而言的或者是針對豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置關(guān)系描述用詞。本發(fā)明首先提供了一種混凝土泵送設(shè)備，參見圖1，該泵送設(shè)備包括混凝土輸送管和充氣系統(tǒng)，該充氣系統(tǒng)包括壓力氣源1和充氣管道2，該充氣管道2連接壓力氣源1與混凝土輸送管，以向該混凝土輸送管的管腔內(nèi)充入壓力氣體。其中，作為總的發(fā)明宗旨，本發(fā)明通過增設(shè)的充氣系統(tǒng)往進(jìn)行混凝土泵送的混凝土輸送管內(nèi)充入壓力氣體，從而從根本上減少混凝土輸送管泵送混凝土?xí)r產(chǎn)生的泵送沖擊，尤其是末端出口的振動(dòng)。就其基本原理而言，由于泵送設(shè)備如混凝土泵車等均通過雙缸非連續(xù)間歇?jiǎng)幼鱽肀盟徒橘|(zhì)諸如混凝土等，因而在通過混凝土輸送管進(jìn)行泵送時(shí)，往混凝土輸送管內(nèi)充入壓力氣體，可在管腔內(nèi)形成由氣體和混凝土構(gòu)成的多相流，在管內(nèi)流動(dòng)過程中，多相流內(nèi)部能量耗散不斷增加，從而在抵達(dá)臂架末端處的混凝土輸送管的末端出口時(shí)的能量更低，振動(dòng)作用更小。此外，由雙缸非連續(xù)間歇?jiǎng)幼鞅盟偷幕炷猎诨炷凛斔軆?nèi)分段形成，通過充入連續(xù)的壓力氣體至分段混凝土之間的間斷體積中，可使得泵送介質(zhì)流動(dòng)更連續(xù)，從而在根本上減小泵送沖擊，達(dá)到減小臂架末端甚至整車振動(dòng)，以下還將具體述及。參見圖1，增設(shè)的充氣系統(tǒng)包括壓力氣源1、充氣管道2、調(diào)壓器3和壓力表4，調(diào)壓器3設(shè)置在充氣管道2中以調(diào)節(jié)該充氣管道2內(nèi)輸往混凝土輸送管的氣體壓力，壓力表4優(yōu)選地連接于檢測調(diào)壓器3的出口端以檢測該出口端的氣體壓力。當(dāng)然，壓力表4也可設(shè)置在充氣管道2的其它位置中。壓力氣源1可以是例如帶有增壓裝置的鼓風(fēng)機(jī)等，在本實(shí)施方式中，該混凝土泵送設(shè)備為混凝土泵車，混凝土泵車的底盤一般安裝有可作為壓力氣源1的自帶氣罐，該自帶氣罐與充氣管道2相連。自帶氣罐內(nèi)的氣體為具有一定壓力的壓力氣體，且能夠從外界不斷獲得氣體補(bǔ)充，因而能夠源源不斷地向混凝土輸送管進(jìn)行壓力氣體的輸送。根據(jù)工況和需要，通過調(diào)壓器3和壓力表4采集壓力信號并調(diào)節(jié)氣體壓力，還可以通過用于開關(guān)控制充氣管道2的開關(guān)閥5來量化調(diào)節(jié)壓力氣體的流量。開關(guān)閥5可以是電動(dòng)、氣動(dòng)或手動(dòng)等方式。此外，在調(diào)壓器3與混凝土輸送管之間的充氣管道2部分中還可設(shè)置單向閥6，以允許壓力氣源1的壓力氣體流入混凝土輸送管內(nèi)，并且反向截止以防止壓力氣體倒流，尤其是當(dāng)混凝土輸送管內(nèi)的氣壓高于調(diào)壓器3設(shè)置的壓力值時(shí)。為形成混凝土輸送管與充氣管道2之間的連接，在本實(shí)施方式中，混凝土輸送管的管壁上優(yōu)選地設(shè)有管道接頭7，如圖1所示，充氣管道2與管道接頭7相連，從而連通混凝土輸送管的管腔。管道接頭7可以是小管段，能夠以焊接方式或螺紋連接方式安裝在混凝土輸送管的管壁上。管道接頭7與充氣管道2之間可以直接套接、焊接或者通過管道連接套等連接件進(jìn)行接合。此外，充氣位置可以是混凝土輸送管上的任意有效位置。對于混凝土泵車而言，如圖2所示，混凝土泵車一般包括泵送油缸10、臂架11和臂架安裝轉(zhuǎn)臺12，混凝土輸送管可包括前輸送管段8和后輸送管段9，前輸送管段8連接在泵送油缸10與臂架安裝轉(zhuǎn)臺12之間，后輸送管段9安裝在臂架11上，因此充氣管道2可連接于前輸送管段8的管壁和/或后輸送管段9的管壁，根據(jù)具體工況和參數(shù)設(shè)定。以下還將具體說明充氣位置、數(shù)目和接合方式等在以上所述的充氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以下以混凝土泵車為例，具體說明一種混凝土泵車的臂架末端減振方法，該方法通過對進(jìn)行混凝土泵送的混凝土泵車的混凝土輸送管的管腔內(nèi)充入壓力氣體，以減輕混凝土輸送管的末端出口的振動(dòng)。其中優(yōu)選地，在混凝土輸送管進(jìn)行混凝土泵送之前，先往該混凝土輸送管內(nèi)進(jìn)行壓力氣體的充氣。如此可避開充氣初期的激振效應(yīng)，保證泵送時(shí)混凝土輸送管內(nèi)的氣體體積合適，多相介質(zhì)內(nèi)部能量耗散穩(wěn)定，臂架末端輸出壓力一直維持在較小的穩(wěn)定值，臂架末端振動(dòng)也在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)。以下針對充入壓力氣體后，混凝土輸送管內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)過程進(jìn)行具體分析。其中，在混凝土輸送管內(nèi)泵送介質(zhì)的過程中，連續(xù)向輸送管內(nèi)充入壓力氣體，氣-固-液多相流流動(dòng)時(shí)平均流動(dòng)阻力系數(shù)為：其中ρ為混凝土輸送管的管道內(nèi)流體平均密度；τw為管道內(nèi)壁面的剪切應(yīng)力；v為管道內(nèi)流體的平均流速；積分項(xiàng)為單位長度的管道內(nèi)壁面面積。在混凝土泵送設(shè)備泵送介質(zhì)過程中，充氣初期，混凝土輸送管的管道內(nèi)氣體含量較低，平均流動(dòng)阻力系數(shù)fm較大，管道內(nèi)流體平均流速v較小，但是隨著輸送管內(nèi)氣體體積的增加，平均流動(dòng)阻力系數(shù)fm下降，管道內(nèi)流體的平均流速v增大；從充氣初期至充滿混凝土輸送管并達(dá)至充氣穩(wěn)定時(shí)，壓力氣體在混凝土輸送管內(nèi)的多相介質(zhì)中呈層流、氣泡流、段塞流等一種或者多種狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，隨著管道內(nèi)平均流速v的增大，氣-固-液多相介質(zhì)之間的相互作用力逐漸增強(qiáng)，內(nèi)部能量耗散不斷增加，當(dāng)混凝土輸送管道內(nèi)的壓力氣體輸送到臂架末端釋放時(shí)，此時(shí)湍動(dòng)能耗散最大。當(dāng)混凝土輸送管的輸入壓力相同時(shí)，此時(shí)臂架末端的輸出壓力最小，臂架振動(dòng)也對應(yīng)最小化。同時(shí)，如圖3所示，由于前述的混凝土泵送特性，泵送介質(zhì)流動(dòng)為間斷、非連續(xù)的，當(dāng)充氣氣體沿圖3所示的豎直向下箭頭充入混凝土輸送管內(nèi)后，泵送介質(zhì)內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，壓力氣體在混凝土輸送管道內(nèi)對充氣位置前、后段的混凝土均產(chǎn)生推力作用，擠壓空隙空間，并填充間斷體積，同時(shí)壓力氣體產(chǎn)生的推力對砼活塞與介質(zhì)的沖擊起到了緩沖作用。其中，不同型式的混凝土泵送設(shè)備，泵送油缸的吸料和泵料的時(shí)間間隔不一致，導(dǎo)致形成的間斷體積及所需的氣體緩沖推力也不一致，因此需要合理匹配充氣位置、充氣壓力及充氣量。首先，在混凝土泵車的泵送油缸10的單個(gè)泵送周期內(nèi)，所需充入的壓力氣體量應(yīng)不小于泵送油缸10的吸料與泵料的間隔時(shí)間內(nèi)，混凝土在混凝土輸送管內(nèi)作慣性移動(dòng)的移動(dòng)空間體積。如圖4所示，泵送介質(zhì)過程中，在砼缸泵料停止時(shí)刻至砼缸開始吸料時(shí)刻的間隔時(shí)段內(nèi)，混凝土輸送管道內(nèi)的混凝土?xí)趹T性作用下移動(dòng)距離S，若混凝土輸送管的截面積已知為A，則在此時(shí)間間隔內(nèi)可在混凝土輸送管內(nèi)形成V＝S*A的間斷體積，即所述的慣性移動(dòng)的移動(dòng)空間體積，那么所需的充氣量Q應(yīng)不小于V。當(dāng)然，此充氣量為初步理論估算值，實(shí)際值可在理論值上下波動(dòng)，可通過具體試驗(yàn)測得。其次，為了克服慣性作用下混凝土形成的間斷體積，充氣系統(tǒng)的充氣壓力需要能克服混凝土輸送管內(nèi)的混凝土推力，即壓力氣體能夠作用于混凝土使之返流，從而使泵送介質(zhì)流動(dòng)連續(xù)。因此，充氣壓力P的函數(shù)式可表述為：P＝F(ρ,μ,θ,D,f,K,L)其中，ρ為混凝土輸送管的管道內(nèi)流體平均密度；μ為介質(zhì)粘度；θ為混凝土輸送管與水平面之間的夾角；D為混凝土輸送管的管徑；L為充氣位置與料斗出料口之間的混凝土輸送管的長度；f為長度L的混凝土輸送管產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦力；K為充氣氣體的體積彈性模量。充氣氣體的壓力與介質(zhì)物理參數(shù)、充氣位置、充氣氣體物理參數(shù)及多相流能量耗散均相關(guān)，由于工況復(fù)雜、影響因素多，針對不同的工況充氣壓力的選取可以通過試驗(yàn)獲得并得出規(guī)律。最后，如前所述，充氣位置可以是混凝土泵車輸送管上任意有效位置，例如可以在混凝土泵車的走臺板處的混凝土輸送管上或者臂架上安裝的混凝土輸送管上布置充氣位置，可以依據(jù)混凝土泵車的泵送介質(zhì)不同需求選取合理的充氣位置。在圖2所示的混凝土泵車中，可選擇性地在走臺板處的前輸送管段8和/或臂架11上安裝的后輸送管段9上進(jìn)行鉆孔，可以鉆單個(gè)孔進(jìn)行充氣，也可鉆多處孔以便于選擇和調(diào)整。在本實(shí)施方式中，在前輸送管段8和后輸送管段9上多處鉆孔，多處鉆孔中的部分鉆孔安裝管道接頭7并通過該管道接頭7與充氣管道2連通，多處鉆孔中的其余鉆孔利用堵頭進(jìn)行堵塞。具體操作時(shí)，也可在各個(gè)鉆孔處分別焊接管道接頭7，充氣管道2與選定的管道接頭7相連，形成對外密封，僅與混凝土輸送管連通，其余管道接頭7則可通過堵頭等進(jìn)行堵塞。與現(xiàn)有技術(shù)中通過抑振油缸或者通過振動(dòng)檢測單元來控制臂架油缸的活塞的抑振方式相比，本發(fā)明的充氣抑振方式主動(dòng)直接、結(jié)構(gòu)簡單，所需硬件及軟件配置少，成本低、能耗小，而且充氣性能穩(wěn)定，不受臂架施工布料姿態(tài)、泵送檔位等限制，對臂架末端位移振動(dòng)減振效果好，工況適應(yīng)性更強(qiáng)。充氣系統(tǒng)不影響臂架末端振動(dòng)平衡位置?，F(xiàn)有混凝土泵車的減振系統(tǒng)基本均通過電液控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中往往涉及到傳感器等精密元器件，減振系統(tǒng)受諸多元器件限制，同時(shí)由于混凝土泵車的施工工況普遍惡劣，減振系統(tǒng)的可靠性較差，相較而言，本發(fā)明的充氣系統(tǒng)比其他的電液型減振系統(tǒng)的可靠性能更高。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。