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再设计:打造性能卓越的重机“绿巨人”

2015/12/9    来源:安世亚太        
关键字:再设计  挖掘机  减重  
工业再设计,基于“无论多复杂皆可制造”的精密铸造工艺,以一种全新的工程设计思想和方法,为重机的绿色发展、品质提升打开了一扇巨大的窗户。

    最近听到一些很有意思的观点:似乎做了绿色,农药不杀虫子了、洗衣液洗不净衣服了、汽车跑不远了,产品突然变成豆腐渣了。其实,在我们看来,做好绿色再设计,你的产品不仅不会是豆腐渣,反而可以变成绿巨人;不但是绿色的,而且性能卓越。

    重型机械由于其强劲的力量和庞大的外形,被形象地称为是工程机械的巨人。拥有更超群的性能、更加亲近生态是近年来重型机械发展不懈的追求。工业再设计,基于“无论多复杂皆可制造”的精密铸造工艺,以一种全新的工程设计思想和方法,为重机的绿色发展、品质提升打开了一扇巨大的窗户。通过混凝土泵车臂架优化再设计,能使车臂举高从56米突破性地达到80米;通过挖掘机斗杆的绿色再设计,在大幅减重的同时,能耗降低、生产率提高,极大地提高了斗杆的整体性能和可靠性。

    那么,再设计是如何做到这些的?

挖掘机小臂再设计

    作为重型机械家族的重要成员,挖掘机主要由工作装置、回转装置和行走装置三大执行部分组成。挖掘机的工作装置是模仿人的手臂设计的,其工作机理与手臂非常相似,主要由铲斗、连杆、摇杆、铲斗油罐、斗杆、斗杆油罐、动臂和动臂油罐组成。斗杆又称小臂,是挖掘机的主要承载件之一,挖掘机要顺利完成挖掘任务,需要靠“手臂”的转斗来完成。

图1 挖掘机的工作装置

图1 挖掘机的工作装置

    斗杆的材料、重量、结构、工艺等等都对其性能、可靠性、工作效率产生重要的影响。比如,焊接工艺对挖掘机斗杆破坏失效的影响,据测算斗杆80%概率发生破坏失效位置在焊接部位;相同工作情况下,挖掘机斗杆的减重,会带来可观的燃油能耗的降低和大幅的实际生产率的提升。

    因此,基于创新性精密铸造工艺和先进的再设计方法,安世亚太与苏氏集团携手,对我国某大型机械公司6吨挖掘机斗杆进行了再设计改造。通过结构优化设计,对材料进行重新布局和选择,提出用重量较轻的铝合金代替原来的钢结构,采用变厚加筋结构设计,利用精密铸造技术整体成型。经有限元分析,该设计结构满足刚度、强度要求。在不降低性能指标的前提下,重量相比原钢材料斗杆减少51.8%。

图2 对挖掘机斗杆进行有限元分析

图2 对挖掘机斗杆进行有限元分析

责任编辑:吴星星
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