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专利号: 2022107293008
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2023-07-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置,其特征在于:包括安装在灌浆软管外侧的抑制结构和电控系统,其中抑制结构包括柱状结构的外壳,外壳包括通过螺栓或者卡扣连接的左外壳(1)和右外壳(2),外壳内围绕灌浆软管设有环状结构的上板(3)、中间隔板(4)和下板(5),上板(3)、中间隔板(4)和下板(5)围绕灌浆软管设置,上板(3)、中间隔板(4)和下板(5)之间呈中心对称设有连接彼此的三组连接固定装置,其中上板(3)的上面以及下板(5)的下面均设有用以夹持灌浆软管(20)的3RPS并联联接模块(10),上板(3)上面还设有用以检测加速状态的加速度传感器(13);所述中间隔板(4)上设有主动电磁阻尼减振模块(11),加速度传感器(13)顺序连接有数据采集模块(14)、信号处理模块(15)、控制模块(16)、D/A转换模块(17)与电源模块(18),电源模块(18)给主动电磁阻尼减振模块(11)供电;

所述主动电磁阻尼减振模块(11)包括对称设置在中间隔板(4)上下两面的沿中间隔板(4)设置的多组铁芯单元(11‑1),每组铁芯单元(11‑1)包括呈扇形紧挨设置的三个铁芯(11‑1‑1),每个铁芯(11‑1‑1)上均缠绕有线圈单元(11‑3),每组铁芯单元(11‑1)之间留有间隔,每组铁芯单元(11‑1)的上方和下方分别在上板(3)的下方和下板(5)的上方对应位置设有扇形永磁体(11‑2),扇形永磁体(11‑2)与铁芯单元(11‑1)之间不接触;

上板(3)与中间隔板(4)之间、中间隔板(4)与下板(5)之间分别设有三组线性弹簧限幅模块(12),每组线性弹簧限幅模块(12)设置在两组铁芯单元(11‑1)之间的间隙中;

中间隔板(4)上等夹角布置有三个孔,连接固定装置包括设置在孔中的导向柱(6),中间隔板(4)的孔上通过螺钉安装有轴承座(7),轴承座(7)上设有直线轴承(8),三根导向柱(6)穿过所述直线轴承(8)与上板(3)和下板(5)通过螺钉固定联接;

左外壳(1)与右外壳(2)通过螺栓固定联接,所述左外壳(1)与右外壳(2)上通过螺钉均匀安装有四个便于连接绳索悬吊的吊环(21),中间隔板(4)与所述左外壳(1)和右外壳(2)间通过螺钉连接;

3RPS并联联接模块(10)包括弹簧阻尼器(10‑1),弹簧阻尼器(10‑1)的一端通过转动副与弹簧阻尼支架(9)连接,弹簧阻尼器(10‑1)另一端通过球铰连接有用以夹紧灌浆软管的夹紧圆弧软板(10‑2)。

2.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置,其特征在于:在中间隔板(4)同一面布置的主动电磁阻尼减振模块(11)上的线圈单元(11‑3)由一根导线顺序缠绕而成,并且线圈单元(11‑3)在铁芯单元(11‑1)上的缠绕方式关于中间隔板(4)对称。

3.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置,其特征在于:所述线性弹簧限幅模块(12)包括弹簧挡筒(12‑2),弹簧挡筒(12‑2)通过弹簧导杆(12‑3)连接有线性弹簧(12‑1),其中弹簧导杆(12‑3)一端穿入弹簧挡筒(12‑2)的中心圆孔中,线性弹簧(12‑1)套在弹簧导杆(12‑3)上并与弹簧导杆(12‑3)另一端固定连接;上板(3)与中间隔板(4)之间设置的线性弹簧限幅模块(12),其弹簧挡筒(12‑2)与中间隔板(4)上面连接,线性弹簧(12‑1)与上板(3)下面连接;中间隔板(4)与下板(5)之间设置的线性弹簧限幅模块(12)其弹簧挡筒(12‑2)与中间隔板(4)的下面连接,线性弹簧(12‑1)与下板(5)的上面连接;上下三组弹簧挡筒(12‑2)与三组铁芯单元(11‑1)间隔布置。

4.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置,其特征在于:中间隔板(4)同一面上每个铁芯(11‑1‑1)上线圈单元(11‑3)的缠绕方向一致。

5.一种使用上述任一权利要求所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置的方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1、将与混凝土泵车臂架系统相连的灌浆软管(20)穿过主动电磁柔顺装置(19),并利用夹紧圆弧软板(10‑2)抱住灌浆软管(20),旋紧夹紧圆弧软板(10‑2)的配合螺栓,使灌浆软管(20)与夹紧圆弧软板(10‑2)固定配合,旋紧左外壳(1)及右外壳(2)之间的配合螺栓,旋紧中间隔板(4)与左外壳(1)和右外壳(2)间的配合螺钉;

步骤2、混凝土泵车工作后利用数据采集模块(14)采集加速度传感器(13)输出信号,并经信号处理模块(15)得到灌浆软管(20)竖直方向的振动位移信号;

步骤3、利用电源模块(18)给线圈单元(11‑3)施加大小线性变化的交流电,利用加速度传感器(13)实时检测灌浆软管(20)的加速度信号,根据信号处理模块(15)得到灌浆软管(20)竖直方向的振动位移信号,之后利用控制模块(16)绘制出电源模块(18)输入主动电磁阻尼减振模块(11)的电流值与灌浆软管(20)振动位移信号的关系曲线,并通过最小平方法数据拟合,得到输入电流值与灌浆软管(20)振动位移信号的代数关系,从而确定主动电磁柔顺装置(19)线性作用域;

步骤4、灌浆作业过程中,利用绳索连接吊环(21)从而悬挂牵引主动电磁柔顺装置(19),根据实际测量转换的灌浆软管(20)竖直方向振动位移信号,控制模块(16)基于步骤3确定的主动电磁柔顺装置(19)线性作用域,得到线圈单元(11‑3)的输入控制电流值,经D/A转换模块(17)驱动电源模块(18)的两个通道:通道Ⅰ和通道Ⅱ,分别连接控制位于中间隔板(4)上下面的主动电磁阻尼减振模块(11)产生感应磁场,产生的感应磁场与扇形永磁体(11‑2)固有磁场相互作用产生电磁作用力,从而有效补偿混凝土灌浆软管(20)竖直方向的振动位移,有效抑制混凝土灌浆作业过程中灌浆软管(20)的振动。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:电源模块(18)通过通道Ⅰ和通道Ⅱ输出的电流信号大小相等,方向相反。