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混凝土機(jī)械多維布料臂架設(shè)備及其關(guān)鍵技術(shù)

    本項(xiàng)目解決了多維臂架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多維臂架高效布料控制、多維臂架振動(dòng)復(fù)合控制等三大技術(shù)難題，研發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多維高效混凝土布料設(shè)備及其控制技術(shù)，本項(xiàng)目開發(fā)的多維臂架泵車，通過大量的廠內(nèi)試驗(yàn)和樣機(jī)客戶實(shí)用考核證明，驗(yàn)證布料施工效率大幅提高，施工適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備能耗下降；開發(fā)的多維臂架布料機(jī)，在武漢中心高樓施工工地，成功地解決了高樓混凝土澆筑過程中由于塔式起重機(jī)和鋼筋籠等產(chǎn)生的澆筑盲區(qū)。本項(xiàng)目擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，申請(qǐng)專利25項(xiàng)，授權(quán)23項(xiàng)（發(fā)明13項(xiàng)，實(shí)用新型9項(xiàng)，外觀專利1項(xiàng)，2項(xiàng)發(fā)明專利處于實(shí)審階段）,發(fā)表EI論文2篇。僅2012～2014年期間，本項(xiàng)目技術(shù)搭載的產(chǎn)品獲得直接經(jīng)濟(jì)效益1300余萬元。

    本項(xiàng)目通過新的臂架結(jié)構(gòu)形式和控制技術(shù)，大幅提升混凝土布料設(shè)備施工效率和施工安全性能，引領(lǐng)了整個(gè)混凝土機(jī)械行業(yè)布料設(shè)備的發(fā)展方向，帶動(dòng)混凝土機(jī)械行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：

    1.將工況矩陣法引入到多維臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，創(chuàng)立了多維臂架結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算方法、多維臂架鉸點(diǎn)優(yōu)化方法和多尺度載荷耦合效應(yīng)的差異化焊縫設(shè)計(jì)方法；運(yùn)用TRIZ發(fā)明方法設(shè)計(jì)出一種創(chuàng)新的空間自適應(yīng)末端軟管裝置。多維臂架結(jié)構(gòu)大幅降低布料死角，實(shí)現(xiàn)了大范圍布料情況下，布料效率提升13%以上。

    2.借助多層級(jí)變量反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)洞悉臂架動(dòng)態(tài)，通過液壓系統(tǒng)的非線性補(bǔ)償與大型柔性臂架變形補(bǔ)償，采用單步長(zhǎng)速度閉環(huán)控制方法抑制累計(jì)控制誤差對(duì)大慣量臂架動(dòng)作精準(zhǔn)度的影響，實(shí)現(xiàn)臂架末端運(yùn)動(dòng)控制誤差由±30cm以上降低至±10cm之內(nèi)，滿足了高效、精準(zhǔn)布料的施工要求。

    3.基于臂架三維空間動(dòng)力學(xué)特性研究，行業(yè)首創(chuàng)臂架多階復(fù)合振動(dòng)統(tǒng)籌消減算法，通過對(duì)臂架各階振動(dòng)對(duì)復(fù)合振動(dòng)貢獻(xiàn)的大小進(jìn)行分析，對(duì)同向、反向復(fù)合振動(dòng)選擇最優(yōu)自由度組合進(jìn)行解算控制，并對(duì)相應(yīng)執(zhí)行器輸出消減控制電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)超前補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)全工況臂架振動(dòng)降低50%以上,振幅小于200mm，整機(jī)施工安全能力全面提升。

    獲獎(jiǎng)等級(jí)：三等獎(jiǎng)

    完成單位：中聯(lián)重科股份有限公司