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如何实现起重机的轻量化

点击次数:   更新时间:20/12/26 13:32:12     来源:01f53f4.cn关闭分    享:
  "轻量化"最初是在汽车工业领域提出的。由于汽车自重与油耗的相关性,"轻量化"逐渐引领了汽车设计的潮流。从那时起,"轻量化"的趋势蔓延到其他制造业,如起重机设计和制造。为了满足实际需要,现代起重机械正在朝着大起重能力的方向发展。轻巧的技术是在确保起重机重量的同时减轻起重机的重量。中国起重机的重量通常比国外的起重机重20%-50%.基于此,我们可以看到中国的起重机和欧洲的起重机之间存在巨大的重量差距。在起重机的轻量化设计方面,中国仍有很大的改进空间。
  起重机的轻量化主要体现在五个方面:
  (1)起重机的设计方法通常为许用应力法,为保证起重机产品使用的安全性,在实际设计中通常采用较大的安全系数,从而导致起重机产品自重增加尺寸偏大,造成资源的浪费。应广泛使用极限状态的设计法,提高计算精度,使计算结果更逼近金属结构在实际工作中的状态;应用有限元法、模糊优化设计等现代设计方法,深入剖析并动态模拟钢材结构的力学和材料性能。
  (2)对于起重机中的非主要受力构件,可采用工字钢、槽钢等;可多采用焊接结构代替铸件,运用机器人焊接等焊接技术,与人工焊接相比,在保证焊接质量的同时可减少对焊料的使用:运用热处理等工艺提高起重机齿轮等构件的表面强度,确保结构优化的情况下起重机具有足够的安全性。
  (3)为了保证设计出的产品足够安全,设计者往往增加钢板厚度,并额外设计加强结构,从而提高了轻量化起重机的自重。国外的相关起重机企业采用铝合金材料制造起重机的主要构件,与钢制起重机相比,铝合金材料起重机可减重30%以上:针对不同类型的构件了釆用不同的材料,尽可能用H型钢材代替板材节约结构钢材,并提高结构的抗弯强度。
  (4)传统的起重机可分为桁架式和箱形结构,通常以型钢和钢板作为主要组成枃件,通过焊接或螺纹连接的方法实现不同构件的连接,这些结构偏重于稳定性和安全性,而对经济性考虑较少,使用型钢代替焊接横梁:采用柔性小车架,将"井字型"梁结构改为"工字型"梁结构;降低小车的总体高度,并采用"多合一"小车运行机构,这样在保证结构稳定性和安全性的前提下,对起重机的部分结构进行了改进,减小了起重机的自重。
  (5)对起重机构和电气系统改进,采用紧凑型起升机构,选用高速电机并配用制动力矩小的制动器;采用变频调速技术,提高起重机的节能效果;起升机构可采用电动葫芦;根据起升高度和起升速度的不同选择合适的倍率。
  那么,如何实现起重机的"轻量化"呢?
  可以从三方面着手:结构设计轻量化、轻量化应用新材料和新工艺、增强计算机设计效果。
  轻量化结构设计,主要集中于对起重机规格、型号的优化,通常需要保证起重机机械的结构强度和功能设计,尽可能使起重机的结构更加紧凑、轻量化。
  新材料、新工艺的轻量化应用主要是用铝、镁、陶瓷、塑料、碳纤维复合材料等轻量化材料替代现有材料,并通过新的加工制造工艺对相应的轻量化设计进行改进、推广和实现。
  至于对计算机的设计效果加强,主要是因为计算机以其巨大的计算能力在起重机的设计中可以发挥更准确、完善的功能,尤其是有限元分析方法、局部强化设计等计算机功能。
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