專利名稱：臂架振動抑制方法、系統(tǒng)及臂架式工程機械的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及臂架式工程機械技術(shù)領域，尤其涉及一種臂架振動抑制方法。本發(fā)明還涉及一種臂架振動抑制系統(tǒng)及具有上述臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械。
背景技術(shù)：
混凝土泵車是一種常見的臂架式工程機械，混凝土泵車廣泛用在基本建設工地上輸送混凝土，特別是用于大型施工工地的混凝土輸送作業(yè)，可大大的減輕施工工地混凝土輸送的繁重體力勞動，提高施工進度和工作效率?；炷帘密囀菍⒒炷帘盟蜋C構(gòu)、臂架系統(tǒng)、支撐機構(gòu)等集成在汽車底盤上，集行駛、泵送、布料于一體的高效混凝土輸送設備。臂架系統(tǒng)是混凝土輸送管的支撐和運動載體，臂架系統(tǒng)是由多個臂架、連桿通過銷軸鉸接而成，采用設置在相應臂架上的液壓油缸驅(qū)動來完成各種運動形態(tài)的機構(gòu)?；炷帘密囋诒盟瓦^程中，泵送油缸與擺缸的配合不協(xié)調(diào)使得混凝土在輸送管道中流動不連續(xù)，導致臂架末端產(chǎn)生振動和擺動，使得施工時臂架末端的定位性較差；另外， 由于臂架振動，容易導致臂架局部位置早期疲勞損壞而出現(xiàn)裂紋，直接影響混凝土泵車的使用壽命，帶來安全隱患。為了解決臂架振動過大的問題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用調(diào)節(jié)泵送頻率的方法來實現(xiàn)，盡量的使得泵送頻率遠離臂架固有頻率，從而防止臂架振動過大。這種臂架振動抑制方法，在調(diào)節(jié)泵送頻率的同時限制了泵車排量的調(diào)節(jié)范圍，而且泵車在不同工況下的固有頻率難以獲得，從而導致這種方法對臂架振動的抑制效果不佳，而且不具備移植性及通用性。因此，如何在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動，成為本領域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種臂架振動抑制方法，該臂架振動抑制方法可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。本發(fā)明的第二個目的是提供一種臂架振動抑制系統(tǒng)，本發(fā)明的第三個目的是提供一種具有上述臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械。為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了一種臂架振動抑制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A，實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f ；步驟B，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。 優(yōu)選的，所述步驟A具體為 步驟Al，實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；
步驟A2，根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f。優(yōu)選的，所述步驟A具體為直接實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f。優(yōu)選的，通過控制臂架油缸多路閥來控制所述臂架油缸動作。本發(fā)明提供的臂架振動抑制方法，首先實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅 Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。這種臂架振動抑制方法，在采集及分析了末節(jié)臂架的末端振動的振幅Α、頻率f的基礎上，控制至少一節(jié)臂架上的臂架油缸進行動作，使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻率、 小振幅的運動分量，該高頻率、小振幅的運動分量部分抵消臂架末端的低頻大振幅振動，從而達到減振的目的。這種臂架振動抑制方法是通過單個、兩個或多個油缸運動使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻小振幅的運動分量，進而抑制末節(jié)臂架的末端低頻大振幅運動分量，從而達到減振的目的，這種方法不用改動臂架的機械結(jié)構(gòu)和泵送、臂架液壓系統(tǒng)，僅僅需要知道臂架振動情況，驅(qū)動臂架油缸實現(xiàn)減振，可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。而且這種臂架振動抑制方法可在變排量、變姿態(tài)、變換泵送料的情況下均可抑制臂架的振動，其具有高度的智能性和自適應性。為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明還提供了一種臂架振動抑制系統(tǒng)，包括檢測裝置，用于實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；控制器，所述控制器根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅 A、頻率f ；所述控制器發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。優(yōu)選的，所述檢測裝置為設置于各臂架上的傾角傳感器。優(yōu)選的，所述檢測裝置為設置在各臂架上的旋轉(zhuǎn)編碼器或用于檢測各臂架油缸位移的位移傳感器。優(yōu)選的，所述控制器計算相應臂架油缸的運動量及運動頻率，以使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有所述振幅Al、所述頻率Π的運動分量。優(yōu)選的，還包括臂架油缸多路閥，所述控制器向所述臂架油缸多路閥發(fā)送驅(qū)動信號，驅(qū)動所述臂架油缸動作。本發(fā)明提供的臂架振動抑制系統(tǒng)包括檢測裝置、控制器；檢測裝置實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；控制器，所述控制器根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅Α、頻率f ；所述控制器發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。這種臂架振動抑制系統(tǒng)，在采集及分析了末節(jié)臂架的末端振動的振幅Α、頻率f的基礎上，控制至少一節(jié)臂架上的臂架油缸進行動作，使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻率、 小振幅的運動分量，該高頻率、小振幅的運動分量部分抵消臂架末端的低頻大振幅振動，從而達到減振的目的。
這種臂架振動抑制系統(tǒng)是通過單個、兩個或多個油缸運動使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻小振幅的運動分量，進而抑制末節(jié)臂架的末端低頻大振幅運動分量，從而達到減振的目的，這種系統(tǒng)不用改動臂架的機械結(jié)構(gòu)和泵送、臂架液壓系統(tǒng)，僅僅需要知道臂架振動情況，驅(qū)動臂架油缸實現(xiàn)減振，可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。而且這種臂架振動抑制方法可在變排量、變姿態(tài)、變換泵送料的情況下均可抑制臂架的振動，其具有高度的智能性和自適應性。為了實現(xiàn)上述第三個目的，本發(fā)明還提供了一種臂架式工程機械，該臂架式工程機械設有上述的臂架振動抑制系統(tǒng)，由于上述的臂架振動抑制系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，具有該臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械也應具有相應的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明提供的臂架振動抑制方法的一種具體實施方式
的流程框圖；圖2為臂架系統(tǒng)的坐標位置示意圖；圖3為本發(fā)明所提供的臂架振動抑制系統(tǒng)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的第一個核心是提供一種臂架振動抑制方法，該臂架振動抑制方法可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。本發(fā)明的第二個核心是提供一種臂架振動抑制系統(tǒng)，本發(fā)明的第三個核心是提供一種具有上述臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械。為了使本領域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參看圖1，圖1為本發(fā)明提供的臂架振動抑制方法的一種具體實施方式
的流程框圖。如圖1所示，本發(fā)明所提供的臂架振動抑制方法包括以下步驟。步驟S 101，實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置。具體的方案中，可采用設置在各節(jié)臂架上的傾角傳感器實時檢測末節(jié)臂架的末端的坐標值，以確定末節(jié)臂架的末端的位置， 以具有四節(jié)臂架的臂架系統(tǒng)為例，如圖2所示，四節(jié)臂架分別為臂架11、臂架12、臂架13、臂架14，臂架11、臂架12、臂架13、臂架14的長度分別為1工、12、13、I4，臂架11與水平面的夾角為Q1，臂架11與臂架12之間的夾角為θ 2，臂架12與臂架13之間的夾角為θ 3，臂架13 與臂架14之間的夾角為θ 4，根據(jù)各臂架的長度和相鄰臂架之間的角度，可以推導出末節(jié)臂架的末端的計算公式χ = -1401234+130123-12012+1^1y = -I4sl234+l3sl23-l2sl2+lisl其中，cl表示cos θ工，si表示sin θ ” c12表示cos ( θ汁θ 2)，s12表示 sin ( θ 廣 θ 2)，c 123 表示 cos ( θ 工+ θ 2+ θ 3)，s123 表示 sin ( θ 工+ θ 2+ θ 3)，c1234 表示 cos ( θ 汁 θ 2+ θ 3+ θ 4)，sl234 表示 sin ( θ 廣 θ 2+ θ 3+ θ 4)。步驟S102，根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅Α、頻率f。 通過實施計算末節(jié)臂架的末端在臂架平面內(nèi)的X、y坐標值的變化，即可得出末節(jié)臂架末端振動的振幅A、頻率f。步驟S103，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。這種臂架振動抑制方法，在采集及分析了末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f的基礎上，控制至少一節(jié)臂架上的臂架油缸進行動作，使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻率、 小振幅的運動分量，該高頻率、小振幅的運動分量部分抵消臂架末端的低頻大振幅振動，從而達到減振的目的。這種臂架振動抑制方法是通過單個、兩個或多個油缸運動使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻小振幅的運動分量，進而抑制末節(jié)臂架的末端低頻大振幅運動分量，從而達到減振的目的，這種方法不用改動臂架的機械結(jié)構(gòu)和泵送、臂架液壓系統(tǒng)，僅僅需要知道臂架振動情況，驅(qū)動臂架油缸實現(xiàn)減振，可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。而且這種臂架振動抑制方法可在變排量、變姿態(tài)、變換泵送料的情況下均可抑制臂架的振動，其具有高度的智能性和自適應性。具體的方案中，可通過控制臂架油缸多路閥來控制所述臂架油缸動作。臂架油缸的動作通常由臂架液壓系統(tǒng)中的臂架油缸多路閥來控制，通過控制臂架油缸多路閥的閥門開度及作用時長可控制臂架油缸的運動幅度的大小及運動頻率的大小。優(yōu)選方案中，可通過計算臂架油缸多路閥的閥門開度及作用時長，以確定相應的臂架油缸的運動幅度的大小及運動頻率的大小。進一步的方案中，臂架油缸多路閥通常為電磁閥，可通過控制臂架油缸多路閥所需電流量的大小確定臂架油缸多路閥的閥門開度，更具體的方案中，可根據(jù)上述臂架油缸所需的運動量，確定臂架油缸多路閥所需電流量的大?。桓唧w的方案中，可進一步確定臂架多路閥的通電時間，以確定臂架油缸多路閥的作用時長。上述實施例中，采用設置在各節(jié)臂架上的傾角傳感器實時檢測末節(jié)臂架的末端的坐標值的變化，然后在通過計算得到末節(jié)臂架的末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f，本發(fā)明并不局限于此，還可以通過相應的傳感器直接檢測得到末節(jié)臂架的末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f，如可直接檢測振幅A、頻率f的傾角傳感器等。本發(fā)明還提供了一種臂架振動抑制系統(tǒng)，以下實施例對其進行詳細闡述。請參看圖3，圖3為本發(fā)明所提供的臂架振動抑制系統(tǒng)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明提供的臂架振動抑制系統(tǒng)包括檢測裝置、控制器。檢測裝置用于實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；所述控制器根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f ；所述控制器發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。這種臂架振動抑制系統(tǒng)，在采集及分析了末節(jié)臂架的末端振動的振幅Α、頻率f的基礎上，控制至少一節(jié)臂架上的臂架油缸進行動作，使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻率、 小振幅的運動分量，該高頻率、小振幅的運動分量部分抵消臂架末端的低頻大振幅振動，從而達到減振的目的。
這種臂架振動抑制系統(tǒng)是通過單個、兩個或多個油缸運動使得末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個高頻小振幅的運動分量，進而抑制末節(jié)臂架的末端低頻大振幅運動分量，從而達到減振的目的，這種系統(tǒng)不用改動臂架的機械結(jié)構(gòu)和泵送、臂架液壓系統(tǒng)，僅僅需要知道臂架振動情況，驅(qū)動臂架油缸實現(xiàn)減振，可在不限制泵車排量的調(diào)節(jié)范圍的情況下，有效抑制臂架的振動。而且這種臂架振動抑制方法可在變排量、變姿態(tài)、變換泵送料的情況下均可抑制臂架的振動，其具有高度的智能性和自適應性。具體的方案中，檢測裝置可以為設置于各臂架上的傾角傳感器，以具有四節(jié)臂架的臂架系統(tǒng)為例，如圖2所示，四節(jié)臂架分別為臂架11、臂架12、臂架13、臂架14，臂架11、 臂架12、臂架13、臂架14的長度分別為Ip 12、13、I4，臂架11與水平面的夾角為θ工，臂架 11與臂架12之間的夾角為θ 2，臂架12與臂架13之間的夾角為θ 3，臂架13與臂架14之間的夾角為θ 4，根據(jù)各臂架的長度和相鄰臂架之間的角度，可以推導出末節(jié)臂架的末端的計算公式χ = -1401234+130123-12012+1^1y = -I4sl234+l3sl23-l2sl2+lisl其中，cl表示cos θ工，si表示sin θ工，c 12表示cos( θ工+ θ 2)，s12表示 sin ( θ ^ θ 2)，C123 表示 cos ( θ ^ θ 2+ θ 3)，s123 表示 sin ( θ 廣 θ 2+ θ 3)，c1234 表示 cos ( θ 汁 θ 2+ θ 3+ θ 4)，sl234 表示 sin ( θ 廣 θ 2+ θ 3+ θ 4)。具體的方案中，可通過控制臂架油缸多路閥來控制所述臂架油缸動作。臂架油缸的動作通常由臂架液壓系統(tǒng)中的臂架油缸多路閥來控制，通過控制臂架油缸多路閥的閥門開度及作用時長可控制臂架油缸的運動幅度的大小及運動頻率的大小。優(yōu)選方案中，可通過計算臂架油缸多路閥的閥門開度及作用時長，以確定相應的臂架油缸的運動幅度的大小及運動頻率的大小。進一步的方案中，臂架油缸多路閥通常為電磁閥，可通過控制臂架油缸多路閥所需電流量的大小確定臂架油缸多路閥的閥門開度，更具體的方案中，可根據(jù)上述臂架油缸所需的運動量，確定臂架油缸多路閥所需電流量的大?。桓唧w的方案中，可進一步確定臂架多路閥的通電時間，以確定臂架油缸多路閥的作用時長。上述實施例中，檢測裝置采用設置于各臂架上的傾角傳感器，通過檢測各節(jié)臂架的傾斜角度及相應的計算得到末節(jié)臂架的末端的坐標值，本發(fā)明并不局限于此，檢測裝置還可采用在各臂架上的旋轉(zhuǎn)編碼器或用于檢測各臂架油缸位移的位移傳感器等，進而采用相應的計算方法可計算出末節(jié)臂架的末端的坐標值。本發(fā)明還提供了一種臂架式工程機械，該臂架式工程機械設有上述的臂架振動抑制系統(tǒng)，由于上述的臂架振動抑制系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，具有該臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械也應具有相應的技術(shù)效果，在此不再做詳細介紹。以上所述僅是發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種臂架振動抑制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A，實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f ；步驟B，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臂架振動抑制方法，其特征在于，所述步驟A具體為步驟Al，實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；步驟A2，根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臂架振動抑制方法，其特征在于，所述步驟A具體為直接實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臂架振動抑制方法，其特征在于，通過控制臂架油缸多路閥來控制所述臂架油缸動作。
5.一種臂架振動抑制系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測裝置，用于實時檢測末節(jié)臂架的末端的位置；控制器，所述控制器根據(jù)所述位置的變化，計算所述末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f ；所述控制器發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅Al、頻率Π的運動分量，且所述振幅Al小于所述振幅Α、所述頻率Π大于所述頻率f。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臂架振動抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置為設置于各臂架上的傾角傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臂架振動抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置為設置在各臂架上的旋轉(zhuǎn)編碼器或用于檢測各臂架油缸位移的位移傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項所述的臂架振動抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器計算相應臂架油缸的運動量及運動頻率，以使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有所述振幅 Al、所述頻率Π的運動分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臂架振動抑制系統(tǒng)，其特征在于，還包括臂架油缸多路閥，所述控制器向所述臂架油缸多路閥發(fā)送驅(qū)動信號，驅(qū)動所述臂架油缸動作。
10.一種臂架式工程機械，其特征在于，該臂架式工程機械設有權(quán)利要求5-9任一項所述的臂架振動抑制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及臂架式工程機械技術(shù)領域，尤其公開了一種臂架振動抑制方法，包括以下步驟步驟A，實時檢測末節(jié)臂架的末端振動的振幅A、頻率f；步驟B，驅(qū)動至少一節(jié)臂架上的臂架油缸動作，使得所述末節(jié)臂架的末端產(chǎn)生一個具有振幅A1、頻率f1的運動分量，且所述振幅A1小于所述振幅A、所述頻率f1大于所述頻率f。本發(fā)明還公開了一種臂架振動抑制系統(tǒng)及具有上述臂架振動抑制系統(tǒng)的臂架式工程機械。
文檔編號F16F15/027GK102338191SQ20111018367
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者鄧秋連, 高明, 黃罡 申請人:三一重工股份有限公司