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

I. Các yêu cầu thiết kế cốt lõi

1. Độ bền và độ cứng kết cấu
**Phân tích tải trọng: Cần phải 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 vỡ 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, có tính đến độ bền kéo, khả năng chống mỏi và khả năng gia công.**
**Tối ưu hóa kết cấu: Kiểm tra sự 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 vị trí trọng tâm của thiết bị một cách hợp lý (chẳng hạn như hạ thấp động cơ, thiết kế đối trọng) để tránh nguy cơ bị lật.
** Khoảng cách giữa các bánh xe và trục bánh: Điều chỉnh khoảng cách giữa các bánh xe và trục bánh theo môi trường làm việc (địa hình gồ ghề hoặc bằng phẳng) để tăng cường độ ổn định theo phương ngang/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 học.

3. Độ bền và tuổi thọ sử dụng
**Thiết kế chống mỏi: Cần tiến hành phân tích tuổi thọ mỏi trên các bộ phận quan trọng (như khớp nối và đường hàn) để ngăn ngừa sự tập trung ứng suất.**
**Xử lý chống ăn mòn: Sử dụng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng, phun nhựa epoxy hoặc lớp phủ composite để thích ứng với môi trường khắc nghiệt như độ ẩm và phun muối.**
**Bảo vệ chống mài mòn: Lắp đặt các tấm thép chống mài mòn hoặc các lớp lót có thể thay thế ở những khu vực dễ bị mài mòn (như các mắt xích và tấm gầm xe).**

4. Phối hợp hệ thống truyền động
**Bố trí hệ thống truyền động: Việc sắp xếp động cơ, hộp số và trục dẫn động phải đảm bảo đường truyền lực ngắn nhất để giảm thiểu tổn thất năng lượng.**
**Hiệu suất truyền động: Tối ưu hóa sự phù hợp giữa hộp số, động cơ thủy lực hoặc hệ thống truyền động thủy tĩnh (HST) để đảm bảo truyền tải năng lượng hiệu quả.**
**Thiết kế tản nhiệt: Dự trữ các kênh tản nhiệt hoặc tích hợp hệ thống làm mát để ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt của các bộ phận truyền động.**

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

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

III. Yêu cầu về an toàn và quy định
1. Thiết kế an toàn
** Bảo vệ 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 khí + thủy lực) để đảm bảo phản ứng nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp.
** Hệ thống kiểm soát chống trượt: Trên đường ướt hoặc trơn trượt, hoặc trên 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 (kiểm tra ROPS) và ISO 3449 (kiểm tra FOPS).**
**Yêu cầu về môi trường: Đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải (như Tier 4/Stage V đối với máy móc không dùng trên đường bộ) và giảm ô nhiễm tiếng ồn.**

IV. Bảo trì và khả năng sửa chữa
1. Thiết kế dạng mô-đun: Các bộ phận chính (như trục dẫn động và đường ống thủy lực) được thiết kế theo cấu trúc mô-đun để dễ dàng tháo lắp và thay thế.
2. Thuận tiện cho việc bảo trì: Các lỗ kiểm tra được bố trí tập trung và các điểm bôi trơn giúp giảm thời gian và chi phí bảo trì.
3. Chẩn đoán lỗi: Các cảm biến tích hợp giám sát các thông số như áp suất dầu, nhiệt độ và độ rung, hỗ trợ hệ thống cảnh báo sớm từ xa hoặc hệ thống 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 trong khi vẫn đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc.
2. Tối ưu hóa cấu trúc: Sử dụng công nghệ CAE để loại bỏ các vật liệu dư thừa và tối ưu hóa các hình dạng kết cấu (như dầm rỗng và cấu trúc dạng tổ ong).
3. Kiểm soát tiêu thụ năng lượng: Nâng cao hiệu quả của hệ thống truyền tải để giảm 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 tải và yêu cầu liên kết của thiết bị phía trên, bao gồm dầm, bệ, cột, v.v.
2. Thiết kế móc nâng: Thiết kế móc nâng theo yêu cầu nâng hạ của thiết bị.
3. Thiết kế logo: In hoặc khắc logo theo yêu cầu của khách hàng.