[發(fā)明專利]用于臂架的能量回收減振系統(tǒng)及用于臂架的能量回收方法和減振方法

有效

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• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101718145A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 易小剛;譚凌群;葉敏
• 申請（專利權）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: E04G21/02
• 分類號: E04G21/02;H02N2/18;H02J7/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;李慧

技術領域

本發(fā)明涉及能量轉換領域，具體涉及用于混凝土泵車系統(tǒng)的臂架能量回收減振裝置及相應的能量回收方法和減振方法。

背景技術

在目前常用的混凝土泵車中，在泵送混凝土過程中通常采用雙油缸循環(huán)供料，過程中存在供料脈動沖擊，會導致臂架產(chǎn)生振動，這種振動非常有害，會導致臂架末端定位不準、臂架開裂等諸多問題。臂架振動造成臂架早期疲勞損壞，降低其壽命，并且還影響施工質量，危及操作工人生命安全，有效抑制混凝土泵車臂架振動對提高泵車的安全性和使用壽命具有積極的意義。

振動控制的方法依據(jù)是否需要附加能源可分為主動控制(有源控制)和被動控制(無源控制)。主動控制需要在振動結構體上附加傳感器和致動器；被動控制通過改變結構的阻尼、剛度和質量，采用隔振、吸振和耗能等技術來減小結構吸收的能量，達到減振的目的。利用液壓彈簧系統(tǒng)進行減振是目前常用的一種對混凝土泵車臂架進行減振的方法(屬于上述的被動控制方式)，但是這種減振系統(tǒng)主要存在如下問題：1)需要實時檢測液壓系統(tǒng)的壓力，調節(jié)液壓缸容積和彈簧阻尼參數(shù)，其響應速度慢、精度低；2)被彈簧吸收的振動能量轉化臂架的疲勞變形，最終以熱能的形式耗散，造成了能量的浪費。

發(fā)明內容

針對目前混凝土泵車系統(tǒng)中臂架減振裝置存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供用于臂架的能量回收減振系統(tǒng)，其利用壓電材料的正壓電效應將振動能量轉化為電能，并將轉化的電能存儲起來再利用；此外，本發(fā)明的用于臂架的能量回收減振系統(tǒng)利用壓電材料的逆壓電效應來實現(xiàn)對混凝土泵車臂架的主動減振。

針對上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供了一種用于臂架的能量回收減振系統(tǒng)，其特征在于，能量減振回收減振系統(tǒng)具有能量回收狀態(tài)和減振狀態(tài)，能量回收減振系統(tǒng)包括：壓電能量轉換裝置，與臂架相連，壓電能量轉換裝置根據(jù)能量回收減振系統(tǒng)的操作狀態(tài)而進行能量的相應轉化；蓄能裝置，經(jīng)由功率變換裝置與壓電能量轉換裝置相連，蓄能裝置根據(jù)能量回收減振系統(tǒng)的操作狀態(tài)而存儲或釋放能量。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，還包括：壓電傳感器，安置在臂架上以檢測臂架的振動并將其轉化成相應的電信號；控制裝置，控制裝置的輸入端與壓電傳感器相連以接收來自壓電傳感器的電信號，控制裝置的控制端與功率變換裝置相聯(lián)。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，在能量回收狀態(tài)下，能量回收減振系統(tǒng)利用正壓電效應工作，壓電能量轉換裝置接收來自臂架的振動并將接收到的振動轉化成電能，進而將轉化成的電能傳輸至功率變換裝置；功率變換裝置調制壓電能量轉換裝置生成的電能的電壓并將經(jīng)調制的電能傳輸至蓄能裝置；蓄能裝置接收并存儲經(jīng)功率變換裝置調制的電能。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，在能量回收狀態(tài)下，功率變換裝置在調制電壓的同時生成與經(jīng)調制的電壓相應的調制信號并將調制信號傳輸至控制裝置，控制裝置根據(jù)調制信號和來自壓電傳感器的電信號來確定是否改變功率變換裝置當前的調制電壓。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，在減振狀態(tài)下，能量回收減振系統(tǒng)利用逆壓電效應工作，蓄能裝置經(jīng)由功率變換裝置向壓電能量轉換裝置提供電能；功率變換裝置將來自蓄能裝置的電能轉化成均有交替變化的電壓，進而將轉化后的電壓傳輸至壓電能量轉換裝置，以使壓電能量轉換裝置產(chǎn)生振動；控制裝置根據(jù)來自壓電傳感器的電信號向功率變換裝置發(fā)送相應的控制信號，功率變換裝置根據(jù)接收到的控制信號來調節(jié)供應至壓電能量轉換裝置的電壓。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，能量回收減振系統(tǒng)還包括用于調整電壓極性的整流器，整流器連接在壓電能量轉換裝置與功率變換裝置之間。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，能量回收減振系統(tǒng)的壓電能量轉換裝置包括：液壓缸，液壓缸的活塞桿與臂架相接觸，以便接收來自臂架的振動能量或向臂架傳遞能量；壓電轉換器，置于液壓缸內與液壓缸內液壓油之間進行能量傳遞。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，壓電轉換器包括：多個壓電陶瓷片，其相互均勻間隔地設置在液壓缸的無桿腔中，并且彼此并聯(lián)；兩根引線，分別與并聯(lián)的多個壓電陶瓷片的兩端相連，自液壓缸引出。

優(yōu)選地，根本發(fā)明的第一方面的用于臂架的壓電能量回收減振系統(tǒng)，其中，壓電轉換器包括：至少一個彈簧元件，圍繞多個壓電陶瓷片設置，彈簧元件的兩端抵在液壓缸的活塞頭與無桿腔的底面之間。