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如何實現起重機的輕量化

點擊次數:   更新時間:20/12/26 13:32:12     來源:www.ku-cool.com.cn關閉分    享:
  "輕量化"最初是在汽車工業領域提出的。由于汽車自重與油耗的相關性,"輕量化"逐漸引領了汽車設計的潮流。從那時起,"輕量化"的趨勢蔓延到其他制造業,如起重機設計和制造。為了滿足實際需要,現代起重機械正在朝著大起重能力的方向發展。輕巧的技術是在確保起重機重量的同時減輕起重機的重量。中國起重機的重量通常比國外的起重機重20%-50%.基于此,我們可以看到中國的起重機和歐洲的起重機之間存在巨大的重量差距。在起重機的輕量化設計方面,中國仍有很大的改進空間。
  起重機的輕量化主要體現在五個方面:
  (1)起重機的設計方法通常為許用應力法,為保證起重機產品使用的安全性,在實際設計中通常采用較大的安全系數,從而導致起重機產品自重增加尺寸偏大,造成資源的浪費。應廣泛使用極限狀態的設計法,提高計算精度,使計算結果更逼近金屬結構在實際工作中的狀態;應用有限元法、模糊優化設計等現代設計方法,深入剖析并動態模擬鋼材結構的力學和材料性能。
  (2)對于起重機中的非主要受力構件,可采用工字鋼、槽鋼等;可多采用焊接結構代替鑄件,運用機器人焊接等焊接技術,與人工焊接相比,在保證焊接質量的同時可減少對焊料的使用:運用熱處理等工藝提高起重機齒輪等構件的表面強度,確保結構優化的情況下起重機具有足夠的安全性。
  (3)為了保證設計出的產品足夠安全,設計者往往增加鋼板厚度,并額外設計加強結構,從而提高了輕量化起重機的自重。國外的相關起重機企業采用鋁合金材料制造起重機的主要構件,與鋼制起重機相比,鋁合金材料起重機可減重30%以上:針對不同類型的構件了釆用不同的材料,盡可能用H型鋼材代替板材節約結構鋼材,并提高結構的抗彎強度。
  (4)傳統的起重機可分為桁架式和箱形結構,通常以型鋼和鋼板作為主要組成枃件,通過焊接或螺紋連接的方法實現不同構件的連接,這些結構偏重于穩定性和安全性,而對經濟性考慮較少,使用型鋼代替焊接橫梁:采用柔性小車架,將"井字型"梁結構改為"工字型"梁結構;降低小車的總體高度,并采用"多合一"小車運行機構,這樣在保證結構穩定性和安全性的前提下,對起重機的部分結構進行了改進,減小了起重機的自重。
  (5)對起重機構和電氣系統改進,采用緊湊型起升機構,選用高速電機并配用制動力矩小的制動器;采用變頻調速技術,提高起重機的節能效果;起升機構可采用電動葫蘆;根據起升高度和起升速度的不同選擇合適的倍率。
  那么,如何實現起重機的"輕量化"呢?
  可以從三方面著手:結構設計輕量化、輕量化應用新材料和新工藝、增強計算機設計效果。
  輕量化結構設計,主要集中于對起重機規格、型號的優化,通常需要保證起重機機械的結構強度和功能設計,盡可能使起重機的結構更加緊湊、輕量化。
  新材料、新工藝的輕量化應用主要是用鋁、鎂、陶瓷、塑料、碳纖維復合材料等輕量化材料替代現有材料,并通過新的加工制造工藝對相應的輕量化設計進行改進、推廣和實現。
  至于對計算機的設計效果加強,主要是因為計算機以其巨大的計算能力在起重機的設計中可以發揮更準確、完善的功能,尤其是有限元分析方法、局部強化設計等計算機功能。
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