姚晉

太重集團(tuán)機(jī)械設(shè)備科技開發(fā)有限公司 山西太原 030024

傳統(tǒng)起重機(jī)設(shè)計(jì)工作主要以安全系數(shù)為重點(diǎn)考慮因素，為滿足安全系數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，起重機(jī)在體積重量方面表現(xiàn)過于龐大且耗費(fèi)能量較多，總體設(shè)計(jì)效果不佳且存在明顯的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。現(xiàn)如今，隨著輕量化設(shè)計(jì)理念的不斷貫徹與落實(shí)，起重機(jī)設(shè)計(jì)工作逐漸傾向于應(yīng)用輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化。在具體設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)起重機(jī)各個(gè)組成部分以及運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并利用新興的設(shè)計(jì)技術(shù)手段，確立科學(xué)合理的起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)方案，以滿足起重機(jī)運(yùn)行需求以及節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。

1 起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及困難問題分析

1.1 起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

所謂的起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)方法主要是指設(shè)計(jì)人員需要利用優(yōu)化結(jié)構(gòu)以及優(yōu)選加工方法等措施手段，在最大化減輕機(jī)械零部件自重的前提條件下，保障起重機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及產(chǎn)品性能等綜合指標(biāo)得以順利達(dá)成而應(yīng)用到的一種新型設(shè)計(jì)方法。結(jié)合當(dāng)前起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)情況來看，國(guó)內(nèi)起重機(jī)產(chǎn)品自重較大，在全面實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)方面還是存在一定難度[1]。

但是結(jié)合當(dāng)前十四五規(guī)劃情況來看，國(guó)家對(duì)于起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格制定。要求起重機(jī)生產(chǎn)行業(yè)應(yīng)該積極運(yùn)用輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)減輕起重機(jī)自重，最好可以達(dá)到減輕自重的15%-20%。可以說，在國(guó)家政策的扶持作用下，起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)儼然成為當(dāng)前起重機(jī)設(shè)計(jì)工作的主流發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)困難問題

結(jié)合當(dāng)前情況來看，起重機(jī)在輕量化設(shè)計(jì)方面仍舊受到多方因素的干擾影響而出現(xiàn)設(shè)計(jì)困難以及滯后性問題。其中，在困難問題表現(xiàn)方面，主要可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行研究與分析：

一方面，起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)的金屬材料問題。起重機(jī)設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的金屬材料質(zhì)量可占據(jù)機(jī)身的40%-70%左右，因此在金屬材料的選擇方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇與安全應(yīng)用。結(jié)合近些年的發(fā)展情況來看，我國(guó)為提升起重機(jī)運(yùn)行安全性，在金屬使用量方面明顯加大，且部分啟動(dòng)機(jī)以金屬材料制成的鋼板為主要材料。而國(guó)外更加傾向于運(yùn)用低合金結(jié)構(gòu)鋼板，無論是在實(shí)用性還是在環(huán)保性方面均明顯優(yōu)越于我國(guó)。不難看出，我國(guó)在輕量化設(shè)計(jì)金屬材料的選擇方面亟待加強(qiáng)[2]。

另一方面，起重機(jī)組成及運(yùn)行結(jié)構(gòu)在運(yùn)行方面存在效率低下以及變形問題。多數(shù)起重機(jī)大小車運(yùn)行結(jié)構(gòu)主要以電動(dòng)機(jī)、減速器等部件組成，在運(yùn)行過程中多以驅(qū)動(dòng)式運(yùn)行狀態(tài)為主。且起重機(jī)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇上多桁架式與箱型結(jié)構(gòu)為主，雖偏重穩(wěn)定，但顯得較為笨重。在運(yùn)行過程中容易受到周邊因素的影響而出現(xiàn)變形問題，導(dǎo)致整體運(yùn)行效率低下。

2 起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)工作的相關(guān)建議及措施分析

2.1 科學(xué)運(yùn)用新型設(shè)計(jì)方法，提高起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)水平

為確保起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)水平得以全方位提高，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可主動(dòng)運(yùn)用新型設(shè)計(jì)方法，深化起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)效果。如設(shè)計(jì)人員可利用反求工程設(shè)計(jì)方法與極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，提高起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)水平。其中，在反求工程設(shè)計(jì)方法方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該針對(duì)起重機(jī)輕量化先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行深度研究與分析。

通過明確掌握其技術(shù)手段及原理結(jié)構(gòu)，對(duì)其內(nèi)在構(gòu)造形式以及性能情況進(jìn)行適當(dāng)借鑒，以創(chuàng)造出全新的技術(shù)方法。在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用方面，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)起重機(jī)金屬性能以及荷載性質(zhì)等進(jìn)行深度研究與分析。結(jié)合其安全度以及穩(wěn)定性表現(xiàn)，確立科學(xué)合理的輕量化設(shè)計(jì)方案，提高內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作效率。

2.2 合理選用輕量化設(shè)計(jì)材料，加強(qiáng)起重機(jī)運(yùn)作效率

起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)在材料的選用方面應(yīng)該優(yōu)先利用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、輕合金等材料實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)過程。與常規(guī)材料不同，這部分材料不僅可以減輕起重機(jī)自身重量，同時(shí)還可以節(jié)省材料資源。舉例而言，利用強(qiáng)度較高的尼龍取代鋼板或者鑄鐵可最大限度減輕噪音帶來的污染影響。同時(shí)，利用硅化陶瓷等材料取代滾動(dòng)軸承可以有效減少摩擦問題等[3]。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)起重機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，保障起重機(jī)運(yùn)行安全

為確保起重機(jī)運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該按照輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起重機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

其中，小車作為起重機(jī)的重要組成部件，其的運(yùn)行性能在一定程度上會(huì)對(duì)起重機(jī)整體安全運(yùn)行效果產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。在具體設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該選用偏軌箱型橋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全應(yīng)用。這樣一來，不僅可以減輕小車車輪受擠壓現(xiàn)象，同時(shí)也可以減輕主梁自重。

起升機(jī)構(gòu)作為影響起重機(jī)起升運(yùn)作效果的重要部件，在結(jié)構(gòu)組成方面主要由電動(dòng)機(jī)以及減速機(jī)等多個(gè)部件合成。在輕量化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)在小噸位橋式以及門式起重機(jī)方面，利用電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化運(yùn)作過程。在具體應(yīng)用過程中，可著重體現(xiàn)出體積小、自重輕的特點(diǎn)。

除此之外，軸承座輕量化設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員為改善軸承座車輪安裝精度，主動(dòng)利用輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)改裝車輪方式進(jìn)行安全應(yīng)用。在高速電機(jī)以及硬齒面減速器輕量化設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員利用輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選用合適的裝置設(shè)備，促使機(jī)體有更好的制動(dòng)性能。

3 結(jié)語

總而言之，為保障起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)工作內(nèi)容得以準(zhǔn)確貫徹與落實(shí)，起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)方面，應(yīng)該主動(dòng)利用輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，國(guó)家相關(guān)部門方面應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)輕量化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)政策內(nèi)容的健全與完善力度，通過不斷加強(qiáng)相關(guān)人員的重視程度保障輕量化設(shè)計(jì)內(nèi)容得以貫穿于起重機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中。