輕量化將成為工程機械發(fā)展技術方向之一
2013/10/28 9:30:51
“節(jié)能環(huán)保”日益變成全社會注重的焦點，用更小的耗費，發(fā)生更多的功效變成制工作尋求的方針，輕量化技能因而也逐漸遭到國內(nèi)外制工作的注重。工程機械職業(yè)也不破例，特別是這些年，跟著工程機械職業(yè)的迅速開展，輕量化將變成職業(yè)的首要開展技能方向之一。工程機械的輕量化，關于削減鋼材耗費以及相應出產(chǎn)、運送等環(huán)節(jié)的動力耗費，下降工作進程中的能耗與廢氣排放、下降噪聲等都具有直接影響，節(jié)能減耗的潛力無窮。
輕量化是一個體系工程，是在歸納思考分量、功用和本錢等要素后的商品立異和優(yōu)化，觸及商品規(guī)劃、制作和資料等公司運作的各個方面。有別于以運送為首要功用的傳統(tǒng)車輛，工程機械是以工程工作為首要功用的商品。因而，工程機械的輕量化規(guī)劃大概理解為：關于工程機械的特色，經(jīng)過各種有關現(xiàn)代規(guī)劃、剖析和測驗技能，在確保工作功用、燃油經(jīng)濟功用、本錢和安全可靠性等歸納方針的前提下，以下降商品原資料和動力等的耗費、削減環(huán)境污染為結(jié)尾意圖，所進行商品立異和優(yōu)化規(guī)劃活動的總稱。全體而言，工程機械輕量化規(guī)劃具有以下兩個特色。
榜首，充沛知道和把握工程機械的根本功用和功用是進行輕量化規(guī)劃的根底。例如工作功用是工程機械的首要方針，因而在進行輕量化規(guī)劃的進程中就要統(tǒng)籌減重和其他根本規(guī)劃需求之間的聯(lián)系。以裝載機為例，牽引力和穩(wěn)定性方針均與整機質(zhì)量有必定聯(lián)系，因而有必要確保必定的整機小質(zhì)量以確保商品具有較好的牽引才能，這時的輕量化規(guī)劃就不能一味地去削減整機或零部件的質(zhì)量，而是要依據(jù)全體的功用需求，合理分配車架、工作設備等組成部件的減重方針，優(yōu)化布局規(guī)劃和資料、技能的挑選，結(jié)尾得到技能和本錢等和諧的輕量化計劃。此外，樹立和完善工程機械各種載荷譜數(shù)據(jù)庫，關于施行工程機械的輕量化規(guī)劃和可靠性規(guī)劃也是至關重要的工作。
第二，工程機械的輕量化是一個立異和多方針的歸納優(yōu)化進程。其既是一個布局、資料和技能的立異進程，也是一個觸及布局優(yōu)化、資料挑選、制作技能挑選，以及本錢、可靠性和各種功用參數(shù)的多方針多要素歸納方針的優(yōu)化進程。依據(jù)實踐規(guī)劃需求和條件，設定輕量化的方針，挑選相應的辦法進行規(guī)劃。
工程機械輕量化規(guī)劃的研討內(nèi)容能夠分為以下幾個方面。輕量化規(guī)劃辦法論研討工程機械輕量化是一個體系工程，不一樣類型的工程機械盡管布局方式、功用和功用方針各異，可是經(jīng)過研討、總結(jié)和歸類，找出能夠輔導大都工程機械商品輕量化規(guī)劃的辦法和流程，關于深化和推行該技能具有重要作用。
經(jīng)過布局優(yōu)化、裝備優(yōu)化和布局立異完成輕量化規(guī)劃CAE仿真和優(yōu)化辦法是工程機械輕量化規(guī)劃的一個常用的、重要的東西和手法， 關于可輕量化的工作設備進行布局優(yōu)化規(guī)劃，如裝載機的鏟斗、動臂和搖臂、叉車門架、挖掘機動臂、泵車臂架等設備，對應力較大、應力會集的部位進行布局優(yōu)化，盡可能地削減部分應力會集，去掉冗余。此外，也能夠經(jīng)過選用功用更優(yōu)、本錢更低和質(zhì)量更輕的零部件替代原有零部件，如發(fā)動機、驅(qū)動橋、輪胎等。
在輕量化資料研討和運用方面，當時，高強鋼、超高強鋼、鋁、鎂等合金新資料及領先成形技能這些年得到了疾速開展，如國內(nèi)已開宣布抗拉強度大于1500MPa的承載布局件商品，是當時工程機械上廣泛選用的資料強度的4～5倍，可完成布局件輕量化。
在工程機械輕量化規(guī)劃進程中，要歸納思考商品的質(zhì)量、本錢、功用以及環(huán)境影響等要素，權衡各要素之間的聯(lián)系，得到一個滿足的規(guī)劃計劃。因而，依據(jù)規(guī)劃需求，樹立評估方針體系，對輕量化規(guī)劃辦法進行評估，能夠掃除人為的片面隨意性，使相應的計劃愈加正確、合理、有用。
技能和實驗驗證等其他撐持技能選用輕質(zhì)新資料與選用新式技能、新的制作加工辦法是相得益彰的，例如多連接布局的一體化規(guī)劃制作可有用優(yōu)化體系布局，削減焊接等加工工序，減重效果明顯。一起，在工程機械輕量化進程中，無論是哪個期間都要注重實驗，對實驗數(shù)據(jù)堆集和剖析，不斷地運用有利的實驗數(shù)據(jù)進行參數(shù)批改，也要注重規(guī)劃思路的改動，向自主立異方向開展。
當時，輕量化已變成包含工程機械職業(yè)在內(nèi)的制工作的一種開展趨勢，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的綠色工程機械現(xiàn)已被越來越多的國內(nèi)工程機械公司作為中心的開展戰(zhàn)略之一。關于中國工程機械輕量化規(guī)劃等技能的開展，一方面，需求依據(jù)市場需求，在持續(xù)進步可靠性等根本技能方針根底上，活躍選用和深化對CAE、實驗測驗等技能的研討，盡力晉升國內(nèi)公司輕量化規(guī)劃、制作等技能才能;另一方面，跟著再制作、綠色制作等技能的開展，以及工程機械也正朝著智能化、多功用化和微型化、大型化、系列化的方向開展，工程機械的輕量化技能開展并不孤立，而與上述這些技能的開展嚴密有關，相互促進。
在輕量化資料運用和制作辦法方面，國外遍及學習資料科學與資料加工科學的研討成果，將高強鋼等新式資料運用于零部件規(guī)劃與制作中，在保證強度的根底上，有用減輕零部件本身載荷，到達輕量化的意圖。國外某大型裝載機車架布局、挖掘機箱體等布局選用900～1600MPa高強鋼，選用領先成形技能和模具技能，取得比原先規(guī)劃厚度削減40%～50%的新式布局件，質(zhì)量削減40%～50%，一起也進步了強度與可靠性，歸納效應明顯進步?？ㄌ乇死展境霎a(chǎn)的CAT660型自卸車，選用鋁合金駕駛室，漂亮、鞏固;本田公司開發(fā)的用不銹鋼絲增強的鋁基+鋼絲復合資料，既克服了鋁合金強度比鋼低的缺點，又堅持了質(zhì)輕的長處，變成質(zhì)輕但強度又高的新式鋁合金資料，用它制作的連桿比鋼連桿質(zhì)量輕30%，裝入1.2L的汽油機，可節(jié)油5%。
中國工程機械輕量化規(guī)劃鼓起仍是近幾年的工作。國內(nèi)研討組織對工作設備組織剖析動力學仿真、車架布局剖析及優(yōu)化規(guī)劃等方面先后進行了深化的研討，有關研討成果也比較豐富。在輕量化支承件、布局件制作技能方面，國內(nèi)開宣布高強鋼/超高強鋼零件規(guī)劃制作技能，零件強度可到達 900～1600MPa，在汽車制作職業(yè)已逐漸推行運用。工程機械職業(yè)還需求關于工況需求進行剖析，開發(fā)大型件的領先成形技能和模具，估計將來幾年將逐漸在行走式工程機械職業(yè)得到廣泛運用。
在輕量化資料運用方面，如2012年中聯(lián)重科開發(fā)的80m碳纖維臂架混凝土泵車，選用了碳纖維復合資料、優(yōu)化布局，一起選用小一級底盤(即 60m鋼臂架混凝土泵車底盤)等工程機械輕量化技能，比同級的鋼臂架混凝土泵車質(zhì)量減輕40%，油耗下降15%，可靠性進步，整車長度短30%，運送和運用方便。中南林業(yè)科技大學和長沙明賢機電有限公司聯(lián)合開發(fā)的MTH框架式鋁合金混凝土整平機，比鋼原料整平機簡便，易于移動工作。
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