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        {中汇冷弯设备}冷弯型钢在工程机械驾驶室上的应用

        浏览次数: 日期:2015年6月12日 15:11

        冷弯型钢在工程机械驾驶室上的应用

         

         

         

        工程机械驾驶室,英文名称Cabin, 是驾驶人员对设备操纵以完成各种工程作业的控制室。它是工程机械的重要组成部分,也是其外观质量的重要体现,对安全性、舒适性都有很高的要求。

         

        工程机械驾驶室虽属于非承重结构,但需要承受侧载,垂直载荷,纵向载荷和侧向吸收变形以保证安全,决定了对于其骨架材的刚度,强度和重量的严格要求。而具备截面精准,尺寸稳定,力学性能优异的冷弯型钢,成为其骨架材料的不二之选。

         

        1冷弯型钢工程机械驾驶室在国外的应用

         

        历史演变

         

        早期的工程机械驾驶室外形比较简单,很多为箱型结构,有的驾驶室为敞篷的。到了上世纪80年代中期,美国福特公司在农业拖拉机驾驶室中,首次使用冷弯型钢。

         

        随着科学技术的进步和制造工艺水平的提高以及美学设计理念的引入,到了上世纪90年代,工程机械驾驶室的外形,已经由早期的直线型变化为弧线形,其骨架结构逐渐开始大规模使用冷弯型钢代替原有的标准方管。

         

        2000年之后,弧线形的驾驶室已经成为工程机械驾驶室的主流。因为其优异的功能性特点,个性化定制的冷弯型钢得到了工程机械驾驶室广泛使用,特别是液压式挖掘机驾驶室,世界主要生产厂家均选取冷弯型钢作为其骨架材料,一方面使得驾驶室的设计更为自由与灵活,驾驶室更加安全与宽敞;另外一方面,使得驾驶员视觉更加开阔,操纵更加方便高效。

         

        驾驶室翻车保护结构(ROPS)和落物保护结构(FOPS)

         

        19697月,美国工程与工业机械技术协会(Construction and Industrial Machinery Technical CommitteeCIMTC)正式将用于翻车时保护司机的安全装置称为Roll Over Protective Structures,而用于落物时保护司机免受砸伤的装置称为Falling Object Protective Structures,后又分别被简称为ROPS FOPS, 合称ROPS&FOPS。根据大量的事故调查分析,CIMTC认为ROPSFOPS要起到保护司机全员的作用,在事故发生后ROPSFOPS的变形不得进入能保障系着安全带的司机生存的最小空间,并将这一最小空间称为Critical Zone(人体极限安全区域)1985年,美国汽车工程协会(Society of Automotive Engineers)正式要求作业环境危险的工程机械必须配备性能合格的ROPS FOPS。与此同时,加拿大、英国、法国、瑞典、挪威、芬兰等一些国家也相继提出这一要求,甚至一些国家通过立法来强制进入市场的工程机械配合格的ROPS FOPS

         

        ROPSFOPS要求工程机械驾驶室具有更高的强度,更好的塑性与韧性,足够的承载能力。去除对于强度和刚度影响不大的结构,如车门,顶棚前后伸出部分以及两侧雨槽,前后挡风玻璃等,骨架承担着侧向,纵向载荷以及落物冲击载荷。可见骨架对于整个驾驶室安全的有着至关重要的意义。由于个性化定制的异型截面比传统的方管具有更好的塑性和载荷能力,在ROPS FOPS的强制安全要求下,已经成为工程机械驾驶室骨架的首选。

         

        原材料和加工设备

         

        驾驶室用的冷弯型钢,早期使用普通碳素钢,如S235S275,中期逐渐发展为低合金碳素钢,最近5年演变为高强度钢,S355MC,S460等,其厚度主要集中在1mm-4mm

         

        目前,鉴于生产经验,研发水平和设备投资,能够生产高精度的个性化定制的驾驶室冷弯型钢厂家,在全世界范围内为数不多。奥钢联型材作为冷弯型钢的世界级厂商,在全球共有237条冷弯产线,其中37条焊管生产线,可以为工程机械驾驶室提供个性化定制的冷弯型钢产品。

         

         

        2冷弯型钢工程机械驾驶室在国内的应用

         

        目前,冷弯型钢在国内的总体应用范围不广,产品品种单一,技术水平不高。如在西方发达国家冷弯型钢产量占钢铁总产量的比例约为10%-15%而我们国家这一比例仅为4%。这种情况在工程机械驾驶室应用中尤为突出。目前在我国市场上,只有外资品牌和部分合资品牌的工程机械在驾驶室骨架中使用冷弯型钢材料,绝大多数国内工程机械品牌,使用方管作为驾驶室骨架的主要材料,使得驾驶室显得笨重,安全性与舒适性也逊于其他品牌。少数使用冷弯型钢作为驾驶室骨架的国内工程机械品牌,使用的是经过拉拔或者压制圆管而形成的型钢。这种型钢具有成本低廉和快速成型的优势,但是由于是对于圆管机械性能的二次破坏,很容易带来材料刚性,塑性降低,无法完全释放应力,加工完毕后容易出现反弹变形,以及成型截面简单,无法实现冷弯型钢在精确截面下的优异的力学性能。目前市场上主要截面大约为20种,如简单的矩形,蝴蝶型,椭圆型,D型,L型等,品种单一,个性化差异小。

         

        出现上述现象的原因是多方面的。既有国内工程机械驾驶室设计思路墨守成规的因素,又有国内冷弯行业产品同质化竞争,技术水平不高,厂家在市场上陷入价格战的泥潭,经营收入有限,在一定程度上也限制了进行高精度的个性化定制的冷弯型钢产品的研发与应用的因素。另外,国内的钢厂受限于轧制水平,目前也无法提供高强度,高韧性,低的冷脆转变温度和良好焊接性能的工程机械驾驶室专用钢材,也是其中一个原因。例如,我国曾经尝试国产化美国卡特彼勒公司的1E860钢材标准,令人惋惜的是,虽然实验室试制样品已经达到了1E860的各项指标,但是这种材质目前还没有在我们国家量产。因此国内工程机械厂家,为了达到ROPS FOPS要求,只能选用Q235Q345等钢材,使得结构的杆件截面尺寸和重量与国外同类产品相比都要粗大,无形之中影响了国产工程机械品牌在国际市场上的竞争力。

         

        存在的机会和突破点

         

        虽然目前国内的冷弯型钢水平与国外相比,仍有不小的差距。但是我们依然有机会改变这个现状。具体有以下几点:

         

        1)完善冷弯型钢的技术条件与行业标准。例如,迄今为止,国内还没有工程机械驾驶用的冷弯型钢行业标准。这使得工程机械的驾驶室设计人员,在设计驾驶室时,思路还不够开阔,未能大胆使用冷弯产品,在一定程度上限制了冷弯型钢在工程机械驾驶室的应用。今后,建议国家相关部门以及机械行业根据我国现实情况,尽快出台相关的技术规范与行业标准,使得工程机械驾驶室设计者在研发新产品时有规范可依,冷弯型钢产品的厂商在进行技术革新与产品升级时,能够有所参照。

         

        2)在行业性协会的组织下,加强钢企、工程机械主机厂家、驾驶室生产厂家和冷弯型钢厂商的交流与合作。目前,各主要冷弯生产厂商还是各自为战,厂商之间缺乏横向的交流。国内目前已有相关的行业协会的出现,如中国钢结构协会冷弯型钢分会,让广大冷弯型钢厂家看到了希望。

         

        3)抓住国际工程机械厂商向中国产业输出的历史机遇,学习,消化和吸收其先进的驾驶室设计思路与理念。随着卡特彼勒、沃尔沃、日立、约翰迪尔等国际工程机械厂商在我国投资建厂,国外先进的驾驶室设计思路和理念也在被逐渐的消化与吸收。相信假以时日,具有中国特色的适合中国国情的工程机械驾驶室产品也将被研发出来。

         

        4)加强与世界领先的冷弯型钢厂家技术交流,共同提高。世界领先的冷弯型钢厂家对于中国市场的关注与开发,在一定程度上也为我们带来的新的机遇。如奥钢联,Welser等世界闻名的冷弯厂家,已经在中国成立生产型企业或者销售公司,服务中国市场。

         

        国内驾驶室冷弯型钢使用前景浅析

         

        市场前景光明。国产品牌已经占到我国工程机械市场的90%以上。同时我国工程机械产品正在源源不断地销往世界100多个国家和地区,产品的技术研发和技术的更新换代,已经成为我国由制造大国制造强国转变的必经之路。驾驶室作为其关键部件,至关重要。随着工程机械产品的日臻完善和国内外市场的激烈竞争,人们对工程机械产品提出了更高的要求,它包括物质的、安全的和审美的要求。而驾驶室正是这两者要求的完美统一。如何在保证功能的前提下,制造出更加安全,舒适,美观的驾驶室,成为每个国内工程机械厂家必须思考的问题。而出口国外的工程机械产品,ROPS FOPS的强制安全要求,也成为走出去的国内工程机械面临的问题。目前国内普遍使用的方管以及简单截面的冷弯型钢产品,已经不能满足日益增加的工程机械的安全性、舒适性和美观性的要求。在这种情况之下,复杂截面和个性化定制的冷弯型钢产品的需求显而易见,市场前景一片光明!

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