Những điểm chính trong thiết kế khung gầm máy móc hạng nặng

I. Yêu cầu thiết kế cốt lõi

1. Độ bền và độ cứng của kết cấu
**Phân tích tải trọng: Cần tính toán tải trọng tĩnh (trọng lượng bản thân thiết bị, khả năng chịu tải), tải trọng động (rung động, va đập) và tải trọng làm việc (lực đào, lực kéo, v.v.) để đảm bảo khung gầm không bị biến dạng dẻo hoặc gãy trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.
**Lựa chọn vật liệu: Nên sử dụng thép cường độ cao (như Q345, Q460), hợp kim đặc biệt hoặc kết cấu hàn, lưu ý đến độ bền kéo, khả năng chống mỏi và khả năng gia công.
**Tối ưu hóa kết cấu: Xác minh phân bố ứng suất thông qua phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và sử dụng dầm hộp, dầm chữ I hoặc kết cấu giàn để tăng cường độ cứng uốn/xoắn.

2. Sự ổn định và cân bằng
** Kiểm soát trọng tâm: Phân bổ hợp lý vị trí trọng tâm của thiết bị (như hạ thấp động cơ, thiết kế đối trọng) để tránh nguy cơ lật máy.
** Đường ray và chiều dài cơ sở: Điều chỉnh đường ray và chiều dài cơ sở theo môi trường làm việc (địa hình không bằng phẳng hoặc mặt đất bằng phẳng) để tăng cường độ ổn định theo chiều ngang/chiều dọc.
** Hệ thống treo: Thiết kế hệ thống treo thủy lực, lò xo khí-dầu hoặc giảm xóc cao su dựa trên đặc tính rung động của máy móc hạng nặng để giảm tác động động.

3. Độ bền và tuổi thọ
**Thiết kế chống mỏi: Phân tích tuổi thọ chịu mỏi nên được thực hiện trên các bộ phận quan trọng (như điểm bản lề và đường hàn) để ngăn ngừa sự tập trung ứng suất.
**Xử lý chống ăn mòn: Sử dụng mạ kẽm nhúng nóng, phun nhựa epoxy hoặc lớp phủ composite để thích ứng với môi trường khắc nghiệt như độ ẩm và hơi muối.
**Bảo vệ chống mài mòn: Lắp đặt các tấm thép chống mài mòn hoặc lớp lót thay thế ở những khu vực dễ bị mài mòn (như các liên kết đường ray và tấm gầm xe).

4. Phù hợp hệ thống truyền động
**Bố trí hệ thống truyền động: Cách bố trí động cơ, hộp số và trục truyền động phải đảm bảo đường truyền lực ngắn nhất để giảm thiểu tổn thất năng lượng.
**Hiệu suất truyền động: Tối ưu hóa sự kết hợp của hộp số, động cơ thủy lực hoặc truyền động thủy tĩnh (HST) để đảm bảo truyền lực hiệu quả.
**Thiết kế tản nhiệt: Dự trữ các kênh tản nhiệt hoặc tích hợp hệ thống làm mát để ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt của các bộ phận truyền động.

II. Yêu cầu về khả năng thích ứng với môi trường
1. Khả năng thích ứng địa hình
** Lựa chọn cơ chế di chuyển: Khung gầm kiểu bánh xích (áp suất tiếp xúc mặt đất cao, phù hợp với mặt đất mềm) hoặc khung gầm kiểu lốp (di chuyển tốc độ cao, mặt đất cứng).
** Khoảng sáng gầm xe: Thiết kế khoảng sáng gầm xe đủ dựa trên nhu cầu di chuyển để tránh gầm xe cọ vào chướng ngại vật.
** Hệ thống lái: Hệ thống lái khớp nối, lái vô lăng hoặc lái vi sai để đảm bảo khả năng điều khiển trên địa hình phức tạp.

2. Phản ứng trong điều kiện vận hành khắc nghiệt
** Khả năng thích ứng với nhiệt độ: Vật liệu phải có khả năng hoạt động trong phạm vi từ -40°C đến +50°C để tránh gãy giòn ở nhiệt độ thấp hoặc biến dạng ở nhiệt độ cao.
** Khả năng chống bụi và nước: Các bộ phận quan trọng (vòng bi, phớt) cần được bảo vệ với cấp bảo vệ IP67 trở lên. Các bộ phận quan trọng cũng có thể được đóng gói trong hộp để ngăn cát và bụi bẩn xâm nhập.

III. Yêu cầu về an toàn và quy định
1. Thiết kế an toàn
** Chống lật: Được trang bị ROPS (Cấu trúc bảo vệ chống lật) và FOPS (Cấu trúc bảo vệ chống rơi).
** Hệ thống phanh khẩn cấp: Thiết kế phanh dự phòng (phanh cơ học + thủy lực) để đảm bảo phản ứng nhanh trong trường hợp khẩn cấp.
** Hệ thống chống trượt: Trên đường ướt hoặc trơn trượt hoặc dốc, lực kéo được tăng cường thông qua khóa vi sai hoặc hệ thống chống trượt điện tử.

2. Tuân thủ
**Tiêu chuẩn quốc tế: Tuân thủ các tiêu chuẩn như ISO 3471 (thử nghiệm ROPS) và ISO 3449 (thử nghiệm FOPS).
**Yêu cầu về môi trường: Đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải (như Tier 4/Giai đoạn V đối với máy móc không lưu thông trên đường) và giảm ô nhiễm tiếng ồn.

IV. Bảo trì và khả năng sửa chữa
1. Thiết kế mô-đun: Các thành phần chính (như trục truyền động và đường ống thủy lực) được thiết kế theo cấu trúc mô-đun để tháo rời và thay thế nhanh chóng.
2. Thuận tiện cho việc bảo trì: Có các lỗ kiểm tra và các điểm bôi trơn được bố trí tập trung để giảm thời gian và chi phí bảo trì.
3. Chẩn đoán lỗi: Cảm biến tích hợp theo dõi các thông số như áp suất dầu, nhiệt độ và độ rung, hỗ trợ hệ thống cảnh báo sớm từ xa hoặc OBD.

V. Giảm trọng lượng và hiệu quả năng lượng
1. Giảm trọng lượng vật liệu: Sử dụng thép cường độ cao, hợp kim nhôm hoặc vật liệu composite đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu.
2. Tối ưu hóa cấu trúc: Sử dụng công nghệ CAE để loại bỏ vật liệu thừa và tối ưu hóa hình dạng kết cấu (như dầm rỗng và kết cấu tổ ong).
3. Kiểm soát tiêu thụ năng lượng: Nâng cao hiệu quả của hệ thống truyền động để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu hoặc điện năng.

VI. Thiết kế theo yêu cầu
1. Thiết kế kết cấu liên kết trung gian: Tối ưu hóa kết cấu dựa trên khả năng chịu lực và yêu cầu liên kết của các thiết bị phía trên, bao gồm dầm, sàn, cột, v.v.
2. Thiết kế vấu nâng: Thiết kế vấu nâng theo yêu cầu nâng của thiết bị.
3. Thiết kế logo: In hoặc khắc logo theo yêu cầu của khách hàng.