起重机创新设计目标和主要研究内容及方向

随着起重机市场近年来的日益活跃,起重机产品正朝着机电一体化、集成化、模块化和个性化的方向发展,而且用户对起重机产品在系统安全、操作舒适、结构优化等方面的要求都有了更深层次的提高,机械设计师们必须打破常规的设计模式,用现代科学、先进的理念制造适应市场需求,符合时代变化的新产品。

1创新设计的目标

首先,使设计的计算,更加简易、更具效率。起重机在结构设计上,主要采用结构计算和机构计算的方法,机构计算涉及的机构有:起升、运行、回转、变幅、伸缩等,同时包含有齿轮、卷筒、轴、车轮、滑轮、钢丝绳、电机、减速器、制动器、联轴器等大量的零部件的计算。此外,有统一规范的计算方法对起重机的结构、机构、以及零部件进行计算。设计人员在工作设计时,对相关手册的依赖性较高,而且有的计算要通过人工进行,设计的效率比较低。所以,新的起重机设计应该运用现代科学、先进的方法使设计计算更加的简易、从而提高设计的效率。

其次,提高产品性能,使起重机能够自动化、智能化和集成化。起重机的更新和发展,有两方面的因素,一个是电气传动,另一个就是控制的改进。通过对自动化技术和机械传动技术的相互结合,使得机械的驱动和控制系统引入了先进的微电子技术、电力电子技术、光缆通讯技术、液压技术、和模糊控制技术,从而实现起重机的自动化和半自动化,更具柔性的起重机物料搬运系统,能够在未来多批少产的模式,适应时代的变化。目前,许多高效的起重机在电气控制系统上都实现了全电子数字化,它实现了驱动设置的数字化,利用可编程序对数据管理系统和操作进行故障诊断和给定检测。同时,由于数字在信息系统中控制,它能够对起重机进行信息传递,以及对它动力和处理上的控制,从而提高了它的自动化水平。由于对控制和电气传动方面的重点发展,使得起重机在技术上的操作更具调速和静动的特性,从而达到其智能化发展的目的。

第三,降低起重机产品的生产成本。在设计创作的工作中,必须考虑经济、成本的因素,在设计中,力求达到资源的合理配置,也就是人们常说的目标成本管理。目标成本管理就是在企业预算的基础上,根据企业的经营目标,在成本预测、成本决策、测定目标成本的基础上,进行目标成本的分解、控制分析、考核、评价的一系列成本管理工作。对于起重机来说,产品成本的85%是在设计阶段确定的,所以相对于设计人员来说,在产品设计时,必须对成本进行严格的控制、管理,然后根据成本的预算设,对产品的设计既要节约成本,又不降低其质量。因此,成本的管理在降低生产成本中起着决定性的作用。

第四,使起重机产品能够不断满足用户的需求。现代工业发展不断研究起重机设计的创新的根本原因,是用户在现代化工业高速发展中对机械硬件和软件的要求提高。从而促使起重机为了适应工业发展的需要和用户不断发展的需求,对起重机产品不断的升级、更新。设计人员必须在起重机产品的质量、价格、功能、外型、交货期等方面不断满足用户的的需求。

2主要研究内容及方向

首先,在设计技术创新。在起重机的技术研究中,应该着重对其结构、功能方面的创新,对起重机的传动设置,应该不断的研发出新的材料、新的工艺。对不同的设计方案进行不同方面的优选、分解和组合,从而不断的提出新的创意点、和创意成果。

其次,对起重机的设计应该节约成本。起重机的产品设计应该在成本方面做出评估,降低产品设计和生产的成本。起重机产品成本的组成主要有电气和机械部分的成本,因为产品的不同,整机成本的构成比例也不同,而对起重机成本影响最大的因素是外购件和电气件的当量边际成本的变动,对设计人员来说,应该掌握外购件的价格和外购件的收购渠道,在设计过程中可以进行对比,选择价格较低的外购件。而降低价格不等同于降低起重机的产品质量,创新并不是用较高的成本去发明新的零部件,在新产品中组合标准构件、外购件,也是一种创新的体现。

第三,对设计技术,寻求的快速的效果。为了缩短产品的设计和生产的周期,必须对设计技术和效率提出创新,追求快速的设计,在产品的设计中,融入“模块化、智能化、系统化”的理念和技术,促使产品在最短的周期内设计出最佳的起重机产品。随着起重机的高速化和大型化,对起重机载荷变化规律、动态特性和疲劳特性研究的步伐也应该加快。进一步开展对起重机整机及零部件的可靠性试验研究,提供起重机新的设计方法和数据。极限状态设计、优化设计、可靠性设计、有限元法、模块化设计、疲劳设计将会更深入全面地得到应用。

第四,对起重机进行仿真与虚拟设计技术。现代虚拟设计技术是在以计算机为设计载体,利用现代先进的工程和网络技术,对以生命周期为模型的产品进行构思、设计、制造、测试和分析,进行的现实虚拟仿真设计。它的显著特点就是数字化模型,在机械产品设计的仿真建模中,目前应用最广泛的包括有限元方法(FEM)、有限差分法等。另外,虚拟现实系统(VRS)的虚拟的设计(VD)在技术方面也得到广泛的运用,将使得起重机在仿真技术中,能有一个真实、快捷、方便的输入和输出系统。虚拟产品替代实物模型进行仿真分析,从而提品在时间、质量、成本、服务和环境等多目标的决策水平,达到全局优化和一次性开发成功的目的。

第五,对智能设计技术研究。在现代网络数字发达的趋势下,任何产品都在追求数字的智能化。而起重机这种大型的机械产品,在智能技术和人机智能技术的设计方面,也有着更高的要求。开发团队在产品设计、评价和更改时,追求能与信息数字的同时进行,而且不同的阶段的研发,能在共享产品的数据库中,建立起不同的桥梁,从而使制作过程更加的简单、优化产品的设计,同时也节省了设计和生产的费用。

第六,广义优化技术和全过程的优化设计。现代产品的设计,都是以提高效率,和优化技术系统和过程作为设计的目标,起重机的广义优化建立的模型,使得产品的设计在从开始到结果中的全过程的优化。从技术性能层面来说,起重机追求的是目的、约束、使用和结构上的创新设计和综合优化。而从结构的层面来说,它追求的是在静态和动态的性能的优化组合。而现代起重机产品的优化设计中,不断的追求数值、智能、多机操作的优化。

3结语

起重机技术已处于快速发展阶段,起重机设计的创新是起重机技术水平发展的必然趋势和要求。在起重机创新设计上,应当参照现代信息技术成果,利用现代管理手段,综合现代设计技术,运用新概念、新技术和新工艺来设计适应新形势的新的起重机产品。

参考文献

[1] 康,邹胜.起重机创新设计展望[J].起重运输机械,2007(2):1～4.

[2] 杨小明.起重机设计支持系统的思考与探索[J].港口装卸,2011(2):16～17.