本发明专利技术提供一种基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，包括复合式磁流变阻尼器液压缸、蓄能器和液压回路，所述复合式磁流变阻尼器液压缸通过虎克铰连接在静平台，所述复合式磁流变阻尼器液压缸的活塞杆顶部通过虎克铰连接在动平台，静平台连接在起重机吊臂头，钢丝绳从起重机吊臂头引出，通过吊钩连接吊重；复合式磁流变阻尼器液压缸包括磁流变阻尼器部分和液压缸部分，其中液压缸部分通过液压回路与蓄能器相连，阻尼器部分用于实现对重物摆动时的主动减摆，同时，将摆动过程中的重力势能及摆动的动能回收利用，存放在蓄能器中。本发明专利技术通过消耗摆动时的动能，达到减摆的效果。将重物的能量回收利用，存放在蓄能器中，节能环保。节能环保。节能环保。
【技术实现步骤摘要】
基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置
[0001]本专利技术涉及船用起重机阻尼减摆及能量回收领域，尤其涉及一种基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着航运业的兴起，船用起重机在货物专用中起到不可或缺的作用。但在海洋环境中，船体受到风浪流等的影响，吊重会出现摆动的现象，严重时会影响作业效率甚至人身安全。所以对船用起重机吊重进行减摆研究很有意义。目前现有的减摆技术有机械减摆，电控减摆。传统的船用起重机伸缩套管结构的减摇方式包括控制缆绳的数量和摆放位置，有些虽然达到了减摆的效果，但只是被动减摆，不能很好的适用于各种工况。主动控制类的减摆装置如对起重机基座的控制，多绳对吊钩的控制又需要耗费大量的能量，经济性不高。同时重物摆动时的动能和重力势能没有得到二次利用。
技术实现思路
[0003]根据上述提出的技术问题，而提供一种基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置。本专利技术将所设计的复合式磁流变阻尼器液压缸应用在船用起重机上，能在提供主动减摆的同时实现货物携带的重力势能及动能的二次利用。本专利技术采用的技术手段如下：
[0004]一种基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，包括复合式磁流变阻尼器液压缸、蓄能器和液压回路，所述复合式磁流变阻尼器液压缸通过虎克铰连接在静平台，所述复合式磁流变阻尼器液压缸的活塞杆顶部通过虎克铰连接在动平台，静平台连接在起重机吊臂头，钢丝绳从起重机吊臂头引出，通过吊钩连接吊重；复合式磁流变阻尼器液压缸包括磁流变阻尼器部分和液压缸部分，其中液压缸部分通过液压回路与蓄能器相连，阻尼器部分用于实现对重物摆动时的主动减摆，同时，将摆动过程中的重力势能及摆动的动能回收利用，存放在蓄能器中。
[0005]进一步地，四个复合式磁流变阻尼器液压缸圆周等距分布于动、静平台之间，动、静平台之间通过空心管连接，该空心管通过虎克铰连接在静平台，该虎克铰为供钢丝绳通过的空心结构，该空心管底部固定在动平台顶部，在动平台底部连接套管，钢丝绳从起重机吊臂头引出后穿过静平台中间虎克铰进入两平台间的套管及动平台下的套管，通过吊钩连接吊重。
[0006]进一步地，磁流变阻尼器缸内嵌于液压缸内部，磁流变阻尼器缸的外壳连接在液压缸的内部，两者成同轴心式直线排列，整体结构采用拼接式分为左右对称两部分，由四个螺栓固定；两部分对接处安装静密封圈，对于左边部分，外部液压缸与活塞杆接触处开设三个环槽，从外到内依次为防尘圈槽、导向圈槽和密封圈槽，内部磁流变阻尼器液压缸与活塞杆接触处开设两个槽，从外到内依次为导向圈槽和密封圈槽，对于右侧部分，磁流变阻尼器液压缸开槽同左侧，外部液压缸无需开槽；左右两侧外部液压泵分别置有连接液压管路的
通道，且整个装置活塞杆进出口处装有速度传感器；外部液压缸活塞同样开设三个槽，作为导向环槽和刮油环槽使用。
[0007]进一步地，内部磁流变阻尼器电磁铁心车成工字形活塞，中间缠绕线圈，活塞翼缘相对磁流变阻尼器液压缸内面相差1mm距离称为阻尼间隙，供活塞杆相对符合式磁流变阻尼器液压缸移动时磁流变液的流通；两部分液压缸的活塞均连接在同一活塞杆上，从左向右依次为，外部液压缸第一活塞，内部磁流变阻尼器电磁铁心，外部液压缸第二活塞复合式磁流变阻尼器液压缸安装时的初始状态为活塞杆的电磁铁心处于磁流变阻尼器的中位。
[0008]进一步地，活塞杆中间开设通道，并且在接近第二活塞处开设圆孔，在右侧外部液压缸的侧面开设矩形孔；整个复合式磁流变阻尼器液压缸的导线走线方式如下：导线从矩形孔经由活塞杆的圆孔进入活塞杆的通道，进一步的经过磁流变阻尼器电磁铁心上的圆孔缠绕在活塞中间，导线再原路返回从矩形孔穿出，导线进出口连接在控制单元。
[0009]进一步地，第一活塞左侧和第二活塞右侧空间充满液压油，内置磁流变阻尼器部分充满磁流变液。
[0010]进一步地，液压回路包括减摆液压通路和能量回收回路，所述减摆液压通路上设有两位两通电磁换向阀和安全阀；能量回收回路包括两位两通电磁换向阀、两位四通电磁换向阀、单向阀、油箱、滤清器、液压马达和液压泵。
[0011]进一步地，在复合式磁流变阻尼器液压缸的活塞杆出口处设置位移传感器，传感器将活塞杆相对液压缸的运动信号输入给控制单元，控制单元根据两矢量信号的相乘得到的正负号来控制电磁换向阀的通电断电状态，同时控制磁流变阻尼器的通断电状态，输入给磁流变阻尼器的电流大小通过控制单元根据相对运动速度来调控。设定活塞杆远离磁流变阻尼器液压缸运动方向为正。
[0012]进一步地，蓄能器的输出端连接在半主动式的船用起重机升沉补偿的回路。
[0013]本专利技术具有以下优点：随着海洋风浪的激励，起重机会随着船体晃动，在惯性的作用下，重物会随之摆动。该装置在随着重物摆动时有四个行程，其中一、三行程为同一效果，二、四行程又为另外一效果。相对于摆角增大的行程，磁流变阻尼器通电，缠绕在磁流变阻尼器活塞处的线圈产生闭合磁路，流经阻尼间隙处的磁流变液在磁场的作用下从流体状态，变成类固体状态，阻碍磁流体流经阻尼间隙，进而阻碍活塞杆相对磁流变阻尼器油缸的运动，进而，起到吸收重物摆动中的动能达到减摆的效果，此时通过不同工况下输入的不同电流大小，输出相应的阻尼力，可以实现对重物摆动时的主动阻尼，通过消耗摆动时的动能，达到减摆的效果。相对于摆角减小的行程，磁流变阻尼器断电，将重物的重力势能及摆动的动能回收利用，存放在蓄能器中，蓄能器中存储的能量可用来实现船用起重机升沉补偿中的主被动补偿时所需的能量。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置的液压原理图。
[0016]图2为复合式磁流变阻尼器液压缸在船用起重机上的用示意图。
[0017]图3为复合式磁流变阻尼器液压缸与动静平台连接方式图。
[0018]图4为本专利技术中复合式磁流变阻尼器液压缸示意图。
[0019]图5为本专利技术中复合式磁流变阻尼器液压缸剖面图。
[0020]图中：1.1、滤清器；1.2、油箱；1.3、两位四通电磁换向阀；1.4、液压泵；1.5、单向阀；1.6、蓄能器；1.7、两位两通电磁换向阀；1.8、液压马达；1.9、蓄能器外接液压管路；2、复合式磁流变阻尼器液压缸；2.1、活塞杆；2.1.1、活塞杆孔道；2.1.2、圆孔；2.2、第一活塞；2.3、第二活塞；2.4、电磁铁心；2.4.1、电磁铁心圆孔；2.5、左侧外壳；2.5.1、静密封槽；2.5.2、液压管路通口；2.5.3、位移传感器；2.5.4、液压管路通口；2.5.6、防尘圈，导向圈，密封圈槽；2.5.7、导向圈，密封圈槽；2.5.9、螺栓孔；2.6、右侧外壳；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，其特征在于，包括复合式磁流变阻尼器液压缸、蓄能器和液压回路，所述复合式磁流变阻尼器液压缸通过虎克铰连接在静平台，所述复合式磁流变阻尼器液压缸的活塞杆顶部通过虎克铰连接在动平台，静平台连接在起重机吊臂头，钢丝绳从起重机吊臂头引出，通过吊钩连接吊重；复合式磁流变阻尼器液压缸包括磁流变阻尼器部分和液压缸部分，其中液压缸部分通过液压回路与蓄能器相连，阻尼器部分用于实现对重物摆动时的主动减摆，同时，将摆动过程中的重力势能及摆动的动能回收利用，存放在蓄能器中。2.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，其特征在于，四个复合式磁流变阻尼器液压缸圆周等距分布于动、静平台之间，动、静平台之间通过空心管连接，该空心管通过虎克铰连接在静平台，该虎克铰为供钢丝绳通过的空心结构，该空心管底部固定在动平台顶部，在动平台底部连接套管，钢丝绳从起重机吊臂头引出后穿过静平台中间虎克铰进入两平台间的套管及动平台下的套管，通过吊钩连接吊重。3.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，其特征在于，磁流变阻尼器缸内嵌于液压缸内部，磁流变阻尼器缸的外壳连接在液压缸的内部，两者成同轴心式直线排列，整体结构采用拼接式分为左右对称两部分，由四个螺栓固定；两部分对接处安装静密封圈，对于左边部分，外部液压缸与活塞杆接触处开设三个环槽，从外到内依次为防尘圈槽、导向圈槽和密封圈槽，内部磁流变阻尼器液压缸与活塞杆接触处开设两个槽，从外到内依次为导向圈槽和密封圈槽，对于右侧部分，磁流变阻尼器液压缸开槽同左侧，外部液压缸无需开槽；左右两侧外部液压泵分别置有连接液压管路的通道，且整个装置活塞杆进出口处装有速度传感器；外部液压缸活塞同样开设三个槽，作为导向环槽和刮油环槽使用。4.根据权利要求3所述的基于磁流变技术的船用起重机减摆及能量回收装置，其特征在于，内部磁流变阻尼器电磁铁心车成工字形活塞，中间缠绕线圈，活塞翼...
【专利技术属性】
技术研发人员：王生海，邓晨旭，黄恩泽，孙海龙，赵明慧，陈海泉，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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