その重機の足回りシャーシ重機のアンダーキャリッジは、機器全体の構造を支え、動力を伝達し、荷重を支え、複雑な動作条件に適応する中核部品です。その設計要件は、安全性、安定性、耐久性、環境適応性を総合的に考慮する必要があります。重機のアンダーキャリッジの設計における主要な要件は次のとおりです。
I. コア設計要件
1. 構造強度と剛性
**荷重解析：極端な作業条件下でもシャーシが塑性変形したり破損したりしないよう、静的荷重（機器の自重、荷重容量）、動的荷重（振動、衝撃）、作業荷重（掘削力、牽引力など）を計算する必要があります。
**材料の選択: 引張強度、耐疲労性、機械加工性を考慮して、高強度鋼 (Q345、Q460 など)、特殊合金、または溶接構造を使用する必要があります。
**構造最適化: 有限要素解析 (FEA) を通じて応力分布を検証し、箱桁、I 型梁、またはトラス構造を採用して曲げ/ねじり剛性を強化します。
2. 安定性とバランス
** 重心制御：転倒の危険を回避するために、機器の重心位置を合理的に割り当てます（エンジンを下げる、カウンターウェイトを設計するなど）。
** トラックとホイールベース: 作業環境 (不整地または平地) に応じてトラックとホイールベースを調整し、横方向/縦方向の安定性を高めます。
** サスペンション システム: 重機の振動特性に基づいて油圧サスペンション、エアオイル スプリング、またはゴム製ショックアブソーバーを設計し、動的衝撃を軽減します。
3. 耐久性と耐用年数
**疲労耐性設計: 応力集中を防ぐために、重要な部品 (ヒンジ ポイントや溶接継ぎ目など) に対して疲労寿命解析を実施する必要があります。
**防錆処理: 湿気や塩水噴霧などの過酷な環境に適応するために、溶融亜鉛メッキ、エポキシ樹脂スプレー、または複合コーティングを使用します。
**耐摩耗保護: 摩耗しやすい部分 (トラックリンクやアンダーキャリッジプレートなど) に耐摩耗鋼板または交換可能なライナーを取り付けます。
4. パワートレインのマッチング
**パワートレインのレイアウト: エンジン、トランスミッション、駆動車軸の配置により、エネルギー損失を最小限に抑えるために最短の動力伝達経路が確保される必要があります。
**伝達効率: ギアボックス、油圧モーター、または油圧駆動装置 (HST) の組み合わせを最適化して、効率的な動力伝達を実現します。
**放熱設計: トランスミッション部品の過熱を防ぐために、放熱チャネルを確保するか、冷却システムを統合します。
II. 環境適応要件
1. 地形適応性
** 移動機構の選択：トラック型シャーシ（接地圧が高く、軟弱地盤に適している）またはタイヤ型シャーシ（高速移動性、硬質地盤）。
** 地上高: シャーシが障害物に擦れるのを避けるために、通行性の必要性に基づいて十分な地上高を設計します。
** ステアリング システム: 複雑な地形でも操縦性を確保するための連結式ステアリング、ホイール ステアリング、または差動ステアリング。
2. 極限動作条件への対応
** 温度適応性: 低温での脆性破壊や高温でのクリープを防ぐために、材料は -40°C ～ +50°C の範囲内で動作できる必要があります。
** 防塵・防水：重要な部品（ベアリング、シール）はIP67以上の保護等級で保護する必要があります。また、重要な部品は砂や汚れの侵入を防ぐため、ボックス内に収納することも可能です。
III. 安全性および規制要件
1. 安全設計
** 転倒防止機能：ROPS（転倒防止構造）とFOPS（落下防止構造）を装備。
** 緊急ブレーキ システム: 緊急時に迅速に対応するための冗長ブレーキ設計 (機械式 + 油圧ブレーキ)。
** アンチスリップ コントロール: 濡れた道路や滑りやすい道路、坂道では、差動ロックまたは電子アンチスリップ システムによってトラクションが強化されます。
2. コンプライアンス
**国際規格: ISO 3471 (ROPS テスト)、ISO 3449 (FOPS テスト) などの規格に準拠しています。
**環境要件: 排出ガス基準 (非道路機械の Tier 4/Stage V など) を満たし、騒音公害を軽減します。
IV. メンテナンスと修理性
1. モジュラー設計: 主要コンポーネント (駆動車軸や油圧パイプラインなど) は、迅速な分解と交換ができるようにモジュラー構造で設計されています。
2. メンテナンスの利便性：点検穴が設けられ、給油ポイントが集中配置されているため、メンテナンスの時間とコストが削減されます。
3. 障害診断: 統合センサーが油圧、温度、振動などのパラメータを監視し、リモート早期警告または OBD システムをサポートします。
V. 軽量化とエネルギー効率
1. 材料の軽量化: 構造の完全性を確保しながら、高強度鋼、アルミニウム合金、または複合材料を使用します。
2. トポロジー最適化：CAE 技術を活用して、冗長な材料を排除し、構造形状（中空梁やハニカム構造など）を最適化します。
3. エネルギー消費制御：トランスミッションシステムの効率を高めて、燃料や電力の消費を削減します。
VI. カスタマイズされたデザイン
1.中間接続構造設計：梁、プラットフォーム、柱など、上部設備の耐荷重能力と接続要件に基づいて構造を最適化します。
2. 吊り金具の設計：機器の吊り上げ要件に応じて吊り金具を設計します。
3. ロゴデザイン: 顧客の要件に応じてロゴを印刷または彫刻します。
VII. 典型的なアプリケーションシナリオ設計の違い
| 機械式 | 足回り設計の重視 |
| 鉱山掘削機 | 優れた耐衝撃性、耐摩耗性、高地クリアランス |
| 港湾クレーン | 低重心、ワイドホイールベース、風荷重安定性 |
| 農業用収穫機 | 軽量、軟弱地でも通行可能、絡まり防止設計 |
| 軍事工学機械 | 高い機動性、モジュール式の迅速なメンテナンス、電磁互換性 |
まとめ
重機の下部構造の設計は「多分野にわたる機械解析、材料科学、動的シミュレーション、実際の動作条件の検証を統合した「コラボレーション」により、信頼性、効率性、長寿命という目標を達成します。設計プロセスでは、ユーザーシナリオの要件（鉱業、建設、農業など）を優先し、電動化やインテリジェンス化などの技術アップグレードの余地を確保する必要があります。