[发明专利]用于臂架的能量回收减振系统及用于臂架的能量回收方法和减振方法

说明书

技术领域

本发明涉及能量转换领域，具体涉及用于混凝土泵车系统的臂架能量回收减振装置及相应的能量回收方法和减振方法。

背景技术

在目前常用的混凝土泵车中，在泵送混凝土过程中通常采用双油缸循环供料，过程中存在供料脉动冲击，会导致臂架产生振动，这种振动非常有害，会导致臂架末端定位不准、臂架开裂等诸多问题。臂架振动造成臂架早期疲劳损坏，降低其寿命，并且还影响施工质量，危及操作工人生命安全，有效抑制混凝土泵车臂架振动对提高泵车的安全性和使用寿命具有积极的意义。

振动控制的方法依据是否需要附加能源可分为主动控制(有源控制)和被动控制(无源控制)。主动控制需要在振动结构体上附加传感器和致动器；被动控制通过改变结构的阻尼、刚度和质量，采用隔振、吸振和耗能等技术来减小结构吸收的能量，达到减振的目的。利用液压弹簧系统进行减振是目前常用的一种对混凝土泵车臂架进行减振的方法(属于上述的被动控制方式)，但是这种减振系统主要存在如下问题：1)需要实时检测液压系统的压力，调节液压缸容积和弹簧阻尼参数，其响应速度慢、精度低；2)被弹簧吸收的振动能量转化臂架的疲劳变形，最终以热能的形式耗散，造成了能量的浪费。

发明内容

针对目前混凝土泵车系统中臂架减振装置存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供用于臂架的能量回收减振系统，其利用压电材料的正压电效应将振动能量转化为电能，并将转化的电能存储起来再利用；此外，本发明的用于臂架的能量回收减振系统利用压电材料的逆压电效应来实现对混凝土泵车臂架的主动减振。

针对上述目的，根据本发明的第一方面提供了一种用于臂架的能量回收减振系统，其特征在于，能量减振回收减振系统具有能量回收状态和减振状态，能量回收减振系统包括：压电能量转换装置，与臂架相连，压电能量转换装置根据能量回收减振系统的操作状态而进行能量的相应转化；蓄能装置，经由功率变换装置与压电能量转换装置相连，蓄能装置根据能量回收减振系统的操作状态而存储或释放能量。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，还包括：压电传感器，安置在臂架上以检测臂架的振动并将其转化成相应的电信号；控制装置，控制装置的输入端与压电传感器相连以接收来自压电传感器的电信号，控制装置的控制端与功率变换装置相联。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，在能量回收状态下，能量回收减振系统利用正压电效应工作，压电能量转换装置接收来自臂架的振动并将接收到的振动转化成电能，进而将转化成的电能传输至功率变换装置；功率变换装置调制压电能量转换装置生成的电能的电压并将经调制的电能传输至蓄能装置；蓄能装置接收并存储经功率变换装置调制的电能。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，在能量回收状态下，功率变换装置在调制电压的同时生成与经调制的电压相应的调制信号并将调制信号传输至控制装置，控制装置根据调制信号和来自压电传感器的电信号来确定是否改变功率变换装置当前的调制电压。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，在减振状态下，能量回收减振系统利用逆压电效应工作，蓄能装置经由功率变换装置向压电能量转换装置提供电能；功率变换装置将来自蓄能装置的电能转化成均有交替变化的电压，进而将转化后的电压传输至压电能量转换装置，以使压电能量转换装置产生振动；控制装置根据来自压电传感器的电信号向功率变换装置发送相应的控制信号，功率变换装置根据接收到的控制信号来调节供应至压电能量转换装置的电压。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，能量回收减振系统还包括用于调整电压极性的整流器，整流器连接在压电能量转换装置与功率变换装置之间。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，能量回收减振系统的压电能量转换装置包括：液压缸，液压缸的活塞杆与臂架相接触，以便接收来自臂架的振动能量或向臂架传递能量；压电转换器，置于液压缸内与液压缸内液压油之间进行能量传递。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，压电转换器包括：多个压电陶瓷片，其相互均匀间隔地设置在液压缸的无杆腔中，并且彼此并联；两根引线，分别与并联的多个压电陶瓷片的两端相连，自液压缸引出。

优选地，根本发明的第一方面的用于臂架的压电能量回收减振系统，其中，压电转换器包括：至少一个弹簧元件，围绕多个压电陶瓷片设置，弹簧元件的两端抵在液压缸的活塞头与无杆腔的底面之间。