混凝土机械多维布料臂架设备及其关键技术

本项目解决了多维臂架机械结构设计、多维臂架高效布料控制、多维臂架振动复合控制等三大技术难题，研发出具有完全自主知识产权的多维高效混凝土布料设备及其控制技术，本项目开发的多维臂架泵车，通过大量的厂内试验和样机客户实用考核证明，验证布料施工效率大幅提高，施工适应性强，设备能耗下降；开发的多维臂架布料机，在武汉中心高楼施工工地，成功地解决了高楼混凝土浇筑过程中由于塔式起重机和钢筋笼等产生的浇筑盲区。本项目拥有完全自主知识产权，申请专利25项，授权23项（发明13项，实用新型9项，外观专利1项，2项发明专利处于实审阶段）,发表EI论文2篇。仅2012～2014年期间，本项目技术搭载的产品获得直接经济效益1300余万元。

本项目通过新的臂架结构形式和控制技术，大幅提升混凝土布料设备施工效率和施工安全性能，引领了整个混凝土机械行业布料设备的发展方向，带动混凝土机械行业整体技术进步。主要创新点：

1.将工况矩阵法引入到多维臂架结构优化设计方案中，创立了多维臂架结构有限元计算方法、多维臂架铰点优化方法和多尺度载荷耦合效应的差异化焊缝设计方法；运用TRIZ发明方法设计出一种创新的空间自适应末端软管装置。多维臂架结构大幅降低布料死角，实现了大范围布料情况下，布料效率提升13%以上。

2.借助多层级变量反馈系统，实时洞悉臂架动态，通过液压系统的非线性补偿与大型柔性臂架变形补偿，采用单步长速度闭环控制方法抑制累计控制误差对大惯量臂架动作精准度的影响，实现臂架末端运动控制误差由±30cm以上降低至±10cm之内，满足了高效、精准布料的施工要求。

3.基于臂架三维空间动力学特性研究，行业首创臂架多阶复合振动统筹消减算法，通过对臂架各阶振动对复合振动贡献的大小进行分析，对同向、反向复合振动选择最优自由度组合进行解算控制，并对相应执行器输出消减控制电流进行动态超前补偿，实现全工况臂架振动降低50%以上,振幅小于200mm，整机施工安全能力全面提升。

获奖等级：三等奖

完成单位：中联重科股份有限公司