ILtelaio del carrello di trasporto per macchinari pesantiÈ un componente fondamentale che supporta la struttura complessiva dell'attrezzatura, trasmette potenza, sopporta carichi e si adatta a condizioni di lavoro complesse. I requisiti di progettazione devono considerare in modo completo sicurezza, stabilità, durata e adattabilità ambientale. Di seguito sono riportati i requisiti chiave per la progettazione del sottocarro per macchinari pesanti:
I. Requisiti di progettazione di base
1. Resistenza e rigidità strutturale
**Analisi del carico: è necessario calcolare i carichi statici (peso proprio dell'attrezzatura, capacità di carico), i carichi dinamici (vibrazioni, urti) e i carichi di lavoro (forza di scavo, forza di trazione, ecc.) per garantire che il telaio non subisca deformazioni plastiche o fratture in condizioni di lavoro estreme.
**Scelta del materiale: si consiglia di utilizzare acciaio ad alta resistenza (ad esempio Q345, Q460), leghe speciali o strutture saldate, tenendo conto della resistenza alla trazione, della resistenza alla fatica e della lavorabilità.
**Ottimizzazione strutturale: verificare la distribuzione delle sollecitazioni tramite analisi agli elementi finiti (FEA) e adottare strutture a travi scatolari, travi a I o capriate per migliorare la rigidità flessionale/torsionale.
2. Stabilità ed equilibrio
** Controllo del baricentro: assegnare ragionevolmente la posizione del baricentro dell'attrezzatura (ad esempio abbassando il motore, progettando contrappesi), per evitare il rischio di ribaltamento.
** Carreggiata e passo: regolare la carreggiata e il passo in base all'ambiente di lavoro (terreno irregolare o pianeggiante) per migliorare la stabilità laterale/longitudinale.
** Sistema di sospensione: progettare sospensioni idrauliche, molle aria-olio o ammortizzatori in gomma in base alle caratteristiche di vibrazione dei macchinari pesanti per ridurre l'impatto dinamico.
3. Durata e vita utile
**Progettazione resistente alla fatica: l'analisi della durata della fatica deve essere condotta sulle parti critiche (come i punti di cerniera e le saldature) per evitare la concentrazione di sollecitazioni.
**Trattamento anticorrosione: utilizzare zincatura a caldo, spruzzatura di resina epossidica o rivestimenti compositi per adattarsi ad ambienti difficili come umidità e nebbia salina.
**Protezione antiusura: installare piastre in acciaio antiusura o rivestimenti sostituibili nelle aree soggette a usura (ad esempio maglie dei cingoli e piastre del sottocarro).
4. Abbinamento del gruppo propulsore
**Disposizione del gruppo propulsore: la disposizione del motore, della trasmissione e dell'asse motore deve garantire il percorso di trasmissione della potenza più breve per ridurre al minimo la perdita di energia.
**Efficienza della trasmissione: ottimizzare l'abbinamento di riduttori, motori idraulici o trasmissioni idrostatiche (HST) per garantire una trasmissione di potenza efficiente.
**Progettazione della dissipazione del calore: riservare canali di dissipazione del calore o integrare sistemi di raffreddamento per evitare il surriscaldamento dei componenti della trasmissione.
II. Requisiti di adattabilità ambientale
1. Adattabilità al terreno
** Selezione del meccanismo di traslazione: telaio cingolato (elevata pressione di contatto con il terreno, adatto a terreni morbidi) o telaio pneumatico (mobilità ad alta velocità, terreni duri).
** Altezza da terra: progettare un'altezza da terra sufficiente in base alle esigenze di percorribilità per evitare che il telaio sfreghi contro gli ostacoli.
** Sistema di sterzo: sterzo articolato, sterzo a ruote o sterzo differenziale per garantire la manovrabilità su terreni complessi.
2. Risposta alle condizioni operative estreme
** Adattabilità alla temperatura: i materiali devono essere in grado di funzionare in un intervallo compreso tra -40°C e +50°C per evitare fratture fragili a basse temperature o scorrimento a temperature elevate.
** Resistenza a polvere e acqua: i componenti critici (cuscinetti, guarnizioni) devono essere protetti con un grado di protezione IP67 o superiore. Le parti importanti possono anche essere racchiuse in una scatola per impedire l'ingresso di sabbia e sporco.
III. Requisiti di sicurezza e normativi
1. Progettazione della sicurezza
** Protezione antiribaltamento: dotata di ROPS (struttura di protezione antiribaltamento) e FOPS (struttura di protezione anticaduta).
** Sistema di frenata di emergenza: progettazione di frenata ridondante (frenata meccanica + idraulica) per garantire una risposta rapida in caso di emergenza.
** Controllo antislittamento: su strade bagnate o scivolose o su pendii, la trazione viene migliorata tramite bloccaggi differenziali o sistemi elettronici antislittamento.
2. Conformità
**Standard internazionali: conformi a standard quali ISO 3471 (test ROPS) e ISO 3449 (test FOPS).
**Requisiti ambientali: soddisfare gli standard sulle emissioni (come Tier 4/Stage V per i macchinari non stradali) e ridurre l'inquinamento acustico.
IV. Manutenzione e riparabilità
1. Design modulare: i componenti chiave (come gli assi motore e le tubazioni idrauliche) sono progettati in una struttura modulare per un rapido smontaggio e sostituzione.
2. Comodità di manutenzione: sono previsti fori di ispezione e i punti di lubrificazione sono disposti centralmente per ridurre i tempi e i costi di manutenzione.
3. Diagnosi dei guasti: i sensori integrati monitorano parametri quali pressione dell'olio, temperatura e vibrazioni, supportando i sistemi di allarme precoce a distanza o OBD.
V. Alleggerimento ed efficienza energetica
1. Riduzione del peso del materiale: utilizzare acciaio ad alta resistenza, leghe di alluminio o materiali compositi, garantendo al contempo l'integrità strutturale.
2. Ottimizzazione topologica: utilizzare la tecnologia CAE per eliminare materiali ridondanti e ottimizzare le forme strutturali (come travi cave e strutture a nido d'ape).
3. Controllo del consumo energetico: migliorare l'efficienza del sistema di trasmissione per ridurre il consumo di carburante o di energia.
VI. Progettazione personalizzata
1. Progettazione della struttura di collegamento intermedio: ottimizzare la struttura in base alla capacità portante e ai requisiti di collegamento delle attrezzature superiori, tra cui travi, piattaforme, colonne, ecc.
2. Progettazione dei golfari di sollevamento: progettare i golfari di sollevamento in base ai requisiti di sollevamento dell'attrezzatura.
3. Progettazione del logo: stampa o incisione del logo in base alle esigenze del cliente.
VII. Differenze nella progettazione dello scenario applicativo tipico
| Tipo meccanico | Enfasi sulla progettazione del carrello di atterraggio |
| Escavatori minerari | Eccellente resistenza agli urti, resistenza all'usura dei binari, terreno elevatosdoganamento |
| Gru portuali | Baricentro basso, passo largo, stabilità al carico del vento |
| Mietitrici agricole | Leggero, adatto a terreni morbidi, design anti-impigliamento |
| Ingegneria militaremacchinari | Elevata mobilità, manutenzione rapida modulare, elettromagneticocompatibilità |
Riepilogo
La progettazione del telaio di un macchinario pesante dovrebbe basarsi su "multidisciplinarietà""collaborazione", integrando analisi meccanica, scienza dei materiali, simulazione dinamica e verifica delle condizioni di lavoro effettive, per raggiungere gli obiettivi di affidabilità, efficienza e lunga durata. Durante il processo di progettazione, si dovrebbe dare priorità ai requisiti degli scenari di utilizzo (come estrazione mineraria, edilizia, agricoltura) e si dovrebbe riservare spazio agli aggiornamenti tecnologici (come elettrificazione e intelligenza).