目前,在設計理論上,仍然基于鋼結構設計原理,它的基礎仍是理論力學、材料力學、結構力學,可靠性學等理論。在設計方法上,我國仍基于經驗設計、仿型設計,這與我國的科學技術體系分不開。國外在設計原理方面開展了一系列工作,具備了擁有知識產權的設計體系。在設計與計算手段上,從國外的計算資料上看,手算與計算機計算相結合,并更重視手算;全部由計算機繪圖。根據多年教學科研工作,縱觀國內外的動臂式塔機設計現狀及樣機的使用情況,動臂式塔機的發展主要體現以下方面。
1 材 料
采用高強度結構鋼,最大限度地減輕臂架重量而增加吊重,提高吊重與機重的比例系數而增加配重。同時選材最好選沖擊韌性高的材料。臂架選用高性能材料使動臂式塔機重量變輕,可提高變幅速度和工作效率。
2 規 模
向大型化發展,特別是鋼結構安裝和國防需要大噸位吊重、大幅度的起重機,如德國克虜伯的3220tm動臂塔機及德國的2006年制造的1300t起重機。
3 結 構
1)模塊化設計與拆裝 設計。
2)日趨緊湊設計。盡量減少體積,特別是減少平衡臂長度,目的是減少尾部回轉半徑,擴展其工作范圍。
3)簡捷設計。最大限度地使結構簡單,盡量減短力的傳遞路線和改善力的傳遞路徑,提高其結構可靠性,改善加工工藝,降低制造成本。選擇好的結構和制造工藝,使力流按照捷徑由載荷附加點傳到支承,使傳遞力的桿件數量盡可能減少,并保證力流平滑,避免應力集中。
4 人性化設計
人性化設計是一種新的設計哲學觀,這一理念是為了在設計文化的范疇中,提升人的價值,尊重人的自然屬性和社會需求,改變以往以技術化的含量作為產品發展和深化的標志,是以人為未來展開設計思考。人性化設計是站在人性的高度來把握設計方向,以綜合協調產品開發的所涉及的深層次問題。人性化設計開始成為時代的新潮。人性化設計主要體現在以下兩方面。
1)自動化與智能化 提高設備的自動化和智能化是當前主要的發展方向。由于計算機的出現,使得計算數學得到了空前的發展,為測量儀器儀表的發展提供了廣闊的前景,在起重機的各個運動環節及動力設備上,實現在線監測、故障診斷,提供了提前報警,如起重機的工作狀況監測;衛星定位,可實現遠程監測和維護,大大提高了設備安全性和可靠性。司機室中裝有液晶觸摸顯示器,可以顯示吊重、吊鉤高度、幅度、風速等數據,同時還裝有載荷、力矩測量裝置和臂架高度、起升高度等編碼裝置,通過PLC隨時將實際值與允許值比較進行安全保護。
2)產品的外觀 產品的外觀及顏色也是人性化設計一個方面,同時也是提高產品賣點的主要原因,應該引起人們的重視,不僅重視產品的內在文化,還應提高產品的外在文化,引起人們對該產品的好感,提高產品情感和產品的品位。
5 設計原理與方法
產品的質量首先是設計出來的,因此把握住設計質量關是至關重要的。應做好以下工作。
1)許用應力向極限應力設計發展。目前,我國的起重機設計的原則是基于許用應力設計,還沒有實現極限應力設計,隨著研究工作的進展,逐步向極限應力設計過渡。
2)等壽命設計。目前對于起重機,基本實現了等應力設計,但等壽命設計還有待于專業工作者繼續做工作。應具備明確的載荷譜,加強這方面的工作迫在眉睫。由于目前這方面的工作開展的不好,以至于影響了等壽命設計方法的實施。
3)站在設計哲學的高度,審視未來設計,加強設計原理研究對提高擁有自己知識產權和產品競爭力尤為重要。