泵车泵送液压系统关键技术及臂架末端抑振研究

摘要

混凝土泵车是集混凝土的输送和浇筑于一体的工程机械，以其方便、高效、安全的特点已广泛应用于建筑、高铁、桥梁等的建设之中。随着对其性能需求不断提高，泵车未来的发展趋势为智能臂架技术、臂架减振技术、自动换向技术、节能技术，以及提高泵送能力和实现整车的状态监控及故障诊断等。
　　泵车泵送普遍采用电控或液控开关阀换向的双缸驱动模式，泵送中产生的脉动易引起臂架的受迫振动，对臂架结构造成疲劳损坏。同时，对施工过程的效率及精准度产生较大影响。
　　首先，研究泵车泵送液压系统的关键技术-平稳泵送技术及快速换向技术。对目前广泛应用的开式系统，分析了减少泵送过程中阀控换向冲击的方法，包括改进元件的结构、配置蓄能器、选用合适的换向阀过渡机能，优化整个系统的控制性能等；对闭式系统，研究的关键问题包括闭式泵换向的响应快速性、“SN”控制防止压力冲击、恒功率控制、多功能压力及流量控制等。
　　其次，分析了泵车泵送过程中的臂架振动机理，包括泵送换向冲击导致的车体振动激扰，混凝土在输送管路中脉动流动作用，臂架的大幅度运动激起其一阶固有频率、泵送液压系统振动冲击以及其他的外界干扰等。据此提出了基于臂架干扰力估计的前馈控制策略，建立了臂架干扰的估计器，对臂架受到的所有外部干扰进行估计，在控制作用中对估计的干扰力进行抵消补偿，以消除引起其振动的因素。
　　最后，通过建立闭式系统的仿真模型，研究了阻尼孔的存在对闭式泵的响应特性以及稳定性的影响，并进行了水平姿态和竖直姿态下泵送时臂架的振动主动控制实验，实验结果表明：采用主动抑振控制可将臂架的振动幅度分别减弱为原来的35％和40%，验证了对臂架振动机理的分析正确性以及所提出的控制策略的有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 混凝土泵车概述

1.2混凝土泵车未来发展趋势

1.3泵车臂架及大型串联机构振动控制研究现状

1.4 本课题的主要任务及创新点

第2章 泵送液压系统关键技术研究

2.1泵送系统工作原理及工作特性分析

2.2泵送开式液压系统简介及分析

2.3 泵送闭式液压系统关键技术研究

2.4 泵送开式系统和闭式系统的优缺点

2.5闭式泵送系统特性仿真分析

2.6 本章小结

第3章 泵车臂架振动机理分析

3.1 泵车臂架振动机理分析

3.2 泵送液压系统振动研究

3.3 泵送单元与臂架系统的相互作用

3.4 本章小结

第4章 基于前馈干扰估计的臂架抑振策略研究

4.1 前馈控制策略概述

4.2 干扰估计器的建立

4.3 模态坐标的获取

4.4 本章小结

第5章 臂架系统振动控制实验研究

5.1 实验总体方案

5.2 实验设备简介

5.3 实验过程及结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢