起重機輕量化設計存在的困難及建議

姚晉

太重集團機械設備科技開發有限公司 山西太原 030024

傳統起重機設計工作主要以安全系數為重點考慮因素，為滿足安全系數設計標準，起重機在體積重量方面表現過于龐大且耗費能量較多，總體設計效果不佳且存在明顯的資源浪費現象。現如今，隨著輕量化設計理念的不斷貫徹與落實，起重機設計工作逐漸傾向于應用輕量化設計，實現對起重機內部結構的調整優化。在具體設計過程中，設計人員需要針對起重機各個組成部分以及運行機構進行優化調整，并利用新興的設計技術手段，確立科學合理的起重機輕量化設計方案，以滿足起重機運行需求以及節能減排標準。

1 起重機輕量化設計現狀及困難問題分析

1.1 起重機輕量化設計現狀

所謂的起重機輕量化設計方法主要是指設計人員需要利用優化結構以及優選加工方法等措施手段，在最大化減輕機械零部件自重的前提條件下，保障起重機結構質量以及產品性能等綜合指標得以順利達成而應用到的一種新型設計方法。結合當前起重機輕量化設計情況來看，國內起重機產品自重較大，在全面實現輕量化設計方面還是存在一定難度[1]。

但是結合當前十四五規劃情況來看，國家對于起重機輕量化設計標準進行了嚴格制定。要求起重機生產行業應該積極運用輕量化設計標準減輕起重機自重，最好可以達到減輕自重的15%-20%。可以說，在國家政策的扶持作用下，起重機輕量化設計儼然成為當前起重機設計工作的主流發展趨勢。

1.2 起重機輕量化設計困難問題

結合當前情況來看，起重機在輕量化設計方面仍舊受到多方因素的干擾影響而出現設計困難以及滯后性問題。其中，在困難問題表現方面，主要可以從以下三個方面進行研究與分析：

一方面，起重機輕量化設計的金屬材料問題。起重機設計中所運用到的金屬材料質量可占據機身的40%-70%左右，因此在金屬材料的選擇方面，設計人員應該嚴格按照相關質量標準進行合理選擇與安全應用。結合近些年的發展情況來看，我國為提升起重機運行安全性，在金屬使用量方面明顯加大，且部分啟動機以金屬材料制成的鋼板為主要材料。而國外更加傾向于運用低合金結構鋼板，無論是在實用性還是在環保性方面均明顯優越于我國。不難看出，我國在輕量化設計金屬材料的選擇方面亟待加強[2]。

另一方面，起重機組成及運行結構在運行方面存在效率低下以及變形問題。多數起重機大小車運行結構主要以電動機、減速器等部件組成，在運行過程中多以驅動式運行狀態為主。且起重機在內部結構的選擇上多桁架式與箱型結構為主，雖偏重穩定，但顯得較為笨重。在運行過程中容易受到周邊因素的影響而出現變形問題，導致整體運行效率低下。

2 起重機輕量化設計工作的相關建議及措施分析

2.1 科學運用新型設計方法，提高起重機輕量化設計水平

為確保起重機輕量化設計水平得以全方位提高，相關設計人員可主動運用新型設計方法，深化起重機輕量化設計效果。如設計人員可利用反求工程設計方法與極限狀態設計方法，提高起重機輕量化設計水平。其中，在反求工程設計方法方面，設計人員應該針對起重機輕量化先進產品進行深度研究與分析。

通過明確掌握其技術手段及原理結構，對其內在構造形式以及性能情況進行適當借鑒，以創造出全新的技術方法。在極限狀態設計方法的應用方面，設計人員需要針對起重機金屬性能以及荷載性質等進行深度研究與分析。結合其安全度以及穩定性表現，確立科學合理的輕量化設計方案，提高內部結構工作效率。

2.2 合理選用輕量化設計材料，加強起重機運作效率

起重機輕量化設計在材料的選用方面應該優先利用高強度結構鋼、輕合金等材料實現輕量化設計過程。與常規材料不同，這部分材料不僅可以減輕起重機自身重量，同時還可以節省材料資源。舉例而言，利用強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，利用硅化陶瓷等材料取代滾動軸承可以有效減少摩擦問題等[3]。

2.3 優化設計起重機內部結構形式，保障起重機運行安全

為確保起重機運行安全，設計人員應該按照輕量化設計標準對起重機內部結構形式進行優化設計。

其中，小車作為起重機的重要組成部件，其的運行性能在一定程度上會對起重機整體安全運行效果產生至關重要的影響。在具體設計過程中，設計人員應該選用偏軌箱型橋架結構進行安全應用。這樣一來，不僅可以減輕小車車輪受擠壓現象，同時也可以減輕主梁自重。

起升機構作為影響起重機起升運作效果的重要部件，在結構組成方面主要由電動機以及減速機等多個部件合成。在輕量化設計過程中，設計人員通常會在小噸位橋式以及門式起重機方面，利用電動葫蘆起升機構實現規范化運作過程。在具體應用過程中，可著重體現出體積小、自重輕的特點。

除此之外，軸承座輕量化設計方面，設計人員為改善軸承座車輪安裝精度，主動利用輕量化設計標準改裝車輪方式進行安全應用。在高速電機以及硬齒面減速器輕量化設計方面，設計人員利用輕量化設計標準選用合適的裝置設備，促使機體有更好的制動性能。

3 結語

總而言之，為保障起重機輕量化設計工作內容得以準確貫徹與落實，起重機生產企業方面，應該主動利用輕量化設計標準，實現對起重機內部結構的輕量化設計。與此同時，國家相關部門方面應該加強對輕量化設計標準以及相關政策內容的健全與完善力度，通過不斷加強相關人員的重視程度保障輕量化設計內容得以貫穿于起重機生產設計工作當中。