輕量化將成為工程機(jī)械發(fā)展技術(shù)方向之一
2013/10/28 9:30:51
“節(jié)能環(huán)保”日益變成全社會(huì)注重的焦點(diǎn)，用更小的耗費(fèi)，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(guó)內(nèi)外制工作的注重。工程機(jī)械職業(yè)也不破例，特別是這些年，跟著工程機(jī)械職業(yè)的迅速開(kāi)展，輕量化將變成職業(yè)的首要開(kāi)展技能方向之一。工程機(jī)械的輕量化，關(guān)于削減鋼材耗費(fèi)以及相應(yīng)出產(chǎn)、運(yùn)送等環(huán)節(jié)的動(dòng)力耗費(fèi)，下降工作進(jìn)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(wú)窮。
輕量化是一個(gè)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(yùn)作的各個(gè)方面。有別于以運(yùn)送為首要功用的傳統(tǒng)車輛，工程機(jī)械是以工程工作為首要功用的商品。因而，工程機(jī)械的輕量化規(guī)劃大概理解為：關(guān)于工程機(jī)械的特色，經(jīng)過(guò)各種有關(guān)現(xiàn)代規(guī)劃、剖析和測(cè)驗(yàn)技能，在確保工作功用、燃油經(jīng)濟(jì)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(dòng)力等的耗費(fèi)、削減環(huán)境污染為結(jié)尾意圖，所進(jìn)行商品立異和優(yōu)化規(guī)劃活動(dòng)的總稱。全體而言，工程機(jī)械輕量化規(guī)劃具有以下兩個(gè)特色。
榜首，充沛知道和把握工程機(jī)械的根本功用和功用是進(jìn)行輕量化規(guī)劃的根底。例如工作功用是工程機(jī)械的首要方針，因而在進(jìn)行輕量化規(guī)劃的進(jìn)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(jī)為例，牽引力和穩(wěn)定性方針均與整機(jī)質(zhì)量有必定聯(lián)系，因而有必要確保必定的整機(jī)小質(zhì)量以確保商品具有較好的牽引才能，這時(shí)的輕量化規(guī)劃就不能一味地去削減整機(jī)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(shè)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(jì)劃。此外，樹(shù)立和完善工程機(jī)械各種載荷譜數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)于施行工程機(jī)械的輕量化規(guī)劃和可靠性規(guī)劃也是至關(guān)重要的工作。
第二，工程機(jī)械的輕量化是一個(gè)立異和多方針的歸納優(yōu)化進(jìn)程。其既是一個(gè)布局、資料和技能的立異進(jìn)程，也是一個(gè)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(jìn)程。依據(jù)實(shí)踐規(guī)劃需求和條件，設(shè)定輕量化的方針，挑選相應(yīng)的辦法進(jìn)行規(guī)劃。
工程機(jī)械輕量化規(guī)劃的研討內(nèi)容能夠分為以下幾個(gè)方面。輕量化規(guī)劃辦法論研討工程機(jī)械輕量化是一個(gè)體系工程，不一樣類型的工程機(jī)械盡管布局方式、功用和功用方針各異，可是經(jīng)過(guò)研討、總結(jié)和歸類，找出能夠輔導(dǎo)大都工程機(jī)械商品輕量化規(guī)劃的辦法和流程，關(guān)于深化和推行該技能具有重要作用。
經(jīng)過(guò)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(jī)械輕量化規(guī)劃的一個(gè)常用的、重要的東西和手法， 關(guān)于可輕量化的工作設(shè)備進(jìn)行布局優(yōu)化規(guī)劃，如裝載機(jī)的鏟斗、動(dòng)臂和搖臂、叉車門架、挖掘機(jī)動(dòng)臂、泵車臂架等設(shè)備，對(duì)應(yīng)力較大、應(yīng)力會(huì)集的部位進(jìn)行布局優(yōu)化，盡可能地削減部分應(yīng)力會(huì)集，去掉冗余。此外，也能夠經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋、輪胎等。
在輕量化資料研討和運(yùn)用方面，當(dāng)時(shí)，高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼、鋁、鎂等合金新資料及領(lǐng)先成形技能這些年得到了疾速開(kāi)展，如國(guó)內(nèi)已開(kāi)宣布抗拉強(qiáng)度大于1500MPa的承載布局件商品，是當(dāng)時(shí)工程機(jī)械上廣泛選用的資料強(qiáng)度的4～5倍，可完成布局件輕量化。
在工程機(jī)械輕量化規(guī)劃進(jìn)程中，要?dú)w納思考商品的質(zhì)量、本錢、功用以及環(huán)境影響等要素，權(quán)衡各要素之間的聯(lián)系，得到一個(gè)滿足的規(guī)劃計(jì)劃。因而，依據(jù)規(guī)劃需求，樹(shù)立評(píng)估方針體系，對(duì)輕量化規(guī)劃辦法進(jìn)行評(píng)估，能夠掃除人為的片面隨意性，使相應(yīng)的計(jì)劃愈加正確、合理、有用。
技能和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)械輕量化進(jìn)程中，無(wú)論是哪個(gè)期間都要注重實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)堆集和剖析，不斷地運(yùn)用有利的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)批改，也要注重規(guī)劃思路的改動(dòng)，向自主立異方向開(kāi)展。
當(dāng)時(shí)，輕量化已變成包含工程機(jī)械職業(yè)在內(nèi)的制工作的一種開(kāi)展趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保的綠色工程機(jī)械現(xiàn)已被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)工程機(jī)械公司作為中心的開(kāi)展戰(zhàn)略之一。關(guān)于中國(guó)工程機(jī)械輕量化規(guī)劃等技能的開(kāi)展，一方面，需求依據(jù)市場(chǎng)需求，在持續(xù)進(jìn)步可靠性等根本技能方針根底上，活躍選用和深化對(duì)CAE、實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)等技能的研討，盡力晉升國(guó)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(kāi)展，以及工程機(jī)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(kāi)展，工程機(jī)械的輕量化技能開(kāi)展并不孤立，而與上述這些技能的開(kāi)展嚴(yán)密有關(guān)，相互促進(jìn)。
在輕量化資料運(yùn)用和制作辦法方面，國(guó)外遍及學(xué)習(xí)資料科學(xué)與資料加工科學(xué)的研討成果，將高強(qiáng)鋼等新式資料運(yùn)用于零部件規(guī)劃與制作中，在保證強(qiáng)度的根底上，有用減輕零部件本身載荷，到達(dá)輕量化的意圖。國(guó)外某大型裝載機(jī)車架布局、挖掘機(jī)箱體等布局選用900～1600MPa高強(qiáng)鋼，選用領(lǐng)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(jìn)步了強(qiáng)度與可靠性，歸納效應(yīng)明顯進(jìn)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(kāi)發(fā)的用不銹鋼絲增強(qiáng)的鋁基+鋼絲復(fù)合資料，既克服了鋁合金強(qiáng)度比鋼低的缺點(diǎn)，又堅(jiān)持了質(zhì)輕的長(zhǎng)處，變成質(zhì)輕但強(qiáng)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(jī)，可節(jié)油5%。
中國(guó)工程機(jī)械輕量化規(guī)劃鼓起仍是近幾年的工作。國(guó)內(nèi)研討組織對(duì)工作設(shè)備組織剖析動(dòng)力學(xué)仿真、車架布局剖析及優(yōu)化規(guī)劃等方面先后進(jìn)行了深化的研討，有關(guān)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(guó)內(nèi)開(kāi)宣布高強(qiáng)鋼/超高強(qiáng)鋼零件規(guī)劃制作技能，零件強(qiáng)度可到達(dá) 900～1600MPa，在汽車制作職業(yè)已逐漸推行運(yùn)用。工程機(jī)械職業(yè)還需求關(guān)于工況需求進(jìn)行剖析，開(kāi)發(fā)大型件的領(lǐng)先成形技能和模具，估計(jì)將來(lái)幾年將逐漸在行走式工程機(jī)械職業(yè)得到廣泛運(yùn)用。
在輕量化資料運(yùn)用方面，如2012年中聯(lián)重科開(kāi)發(fā)的80m碳纖維臂架混凝土泵車，選用了碳纖維復(fù)合資料、優(yōu)化布局，一起選用小一級(jí)底盤(即 60m鋼臂架混凝土泵車底盤)等工程機(jī)械輕量化技能，比同級(jí)的鋼臂架混凝土泵車質(zhì)量減輕40%，油耗下降15%，可靠性進(jìn)步，整車長(zhǎng)度短30%，運(yùn)送和運(yùn)用方便。中南林業(yè)科技大學(xué)和長(zhǎng)沙明賢機(jī)電有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的MTH框架式鋁合金混凝土整平機(jī)，比鋼原料整平機(jī)簡(jiǎn)便，易于移動(dòng)工作。
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