起重机械发展趋势--再制造技术探究

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摘要 再制造是在原有产业的基础上，通过一定技术手段对废旧物品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。本文论述了起重机械再制造的现实意义，并对废旧起重机械的再制造阶段研究内容进行分析和探讨，提出了再制造起重机械安全评价准则。

关键字 再制造；起重机械；发展趋势；技术研究.

中图分类号TH2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0106-02

1 研究目的

在目前全球节能减排的趋势下和国家全力实施的可持续发展的背景下，再制造的地位变得十分重要。我国从1999 年开始把再制造作为一门学科体系加以全面研究并推广。2009年，我国发改委颁布的《循环经济促进法》中明确我国将支持企业开展汽车零部件、机床、发动机零部件等废旧产品的再制造。再制造的显著特点是再制造后产品的性能和质量要和新品一样甚至超过新品。再制造成本仅有新品的50％，而节能60％，节材70％以上，这样可以最大限度地减少对环境的污染，也可以缓解目前相对严重的雾霾天气。2013年，我国设立张家港再制造产业示范基地，充分体现了国家对再制造的重视。然而，我国再制造产业中绝大多数为汽车零部件的再制造，关于起重机械再制造的研究目前还缺乏体系。

2013年上半年我国起重机械出口同比增长4.4%，已经逐步走出2011年以来的出口危机。而市场上有数十万计年龄10年以上的起重机械面临即将报废。起重机械量大面广，开展起重机械再制造势在必行且有很大潜力。目前，北美的起重机械已经要求全部实现再制造，并建立了严格的制度，即起重机械产品的制造商需要负责对其使用若干年或者运行数万小时左右的起重机械进行全部回收并进行再制造，并在回收的同时向消费者返还一半左右的产品价格。由于，我国再制造产业发展相对较晚目前，我国三一重机有限公司和徐州重工等许多工程机械巨头正处于对整机再制造领域的摸索阶段，但都没有做到产业化的地步。但发展势头很好，目前已成为世界上最重要的再制造中心之一。

2拟解决的关键技术

2.1 无损拆卸的技术

再制造拆卸基本方式是非破坏性拆卸，根据拆卸的分解水平，拆卸可分为完全拆卸和不完全拆卸，完全拆卸往往不够经济，不完全拆卸是更常用的一种拆卸形式，根据不同的起重机类型，结合实际的失效部位。提出相应的拆卸路径规划，以实现高效、经济的拆卸目的。

2.2 失效机理研究

起重机常见的失效形式有磨损，腐蚀，焊缝裂纹，疲劳损伤等，结合不同的起重机的工况，可针对性的寻找相应的失效原因，在诸多失效方式中，结构件和焊缝的疲劳损伤分析是工程界的难点，从损伤力学的基本原理出发，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，从而掌握起重机械易出现疲劳损伤的部位，为再制造工艺方案奠定基础。

2.3 寿命预测方法

寿命预测模型的建立需要综合考虑材料、载荷 、制造、服役等多方面的因素。结合腐蚀和损伤的动力学过程模拟，建立符合实际工况的多因素非线性耦合作用下零部件的寿命预测模型，从而准确评估零部件剩余寿命。

2.4 再制造过程的模拟与仿真

结合具体的再制造工艺，采用数值或有限元法对零部件的表面及其涂层体系的一系列行为进行模拟分析以研究表面及其涂层体系的失效机理，并可对表明涂层的使用性能进行预测；对修复热处理工艺过程进行模拟和仿真，以优化大型零部件的热处理工艺。

3 研究路线

3.1 起重机再制造可行性评价模型的研究

分析废旧起重机械再制造可行性的影响因素，并研究其评价体系及方法，建立评价模型。从产品再制造的全周期出发，将评价系统分为技术、经济、环境三个方面，并建立相关的评价体系结构模型。通过分析各因素及其相互关系，将评价系统分解为不同的要素，并将这些要素划归为不同的层次，采用比较法来确定废旧产品的再制造性，以原产品的性能、经济、环境作为评价基准，通过再制造产品与原产品的比较，得出废旧起重机械的再制造可行性。可以通过开发VB与ANSYS结合软件，评价起重机再制造可行性。

3.2 起重机失效机理的研究

在明确起重机械服役的环境行为基础上，确定零件的失效模式，研究失效机理，判定失效原因。研究复杂环境中多因素非线性耦合作用下的零部件失效机理，包括腐蚀介质与力学因素联合作用下的零件损伤机理，温度场与应力场耦合作用下的零部件损伤行为，多轴载荷作用下零部件的疲劳破坏行为。对于起重机失效机理的研究，可以采用无损检测的技术，如金属磁记忆方法或射线检测方法。

3.3 再制造起重机寿命的预测

在失效分析的基础上，研究废旧起重机械产品寿命预测和剩余寿命评估方法。应用基于断裂力学、弹塑性力学的力学损伤评价理论，建立失效行为的数学模型，并与计算机辅助技术相结合，设计产品寿命的预测评价系统，评估再制造产品的寿命及已使用产品的剩余寿命。可以通过使用零部件历史服役数据，结合使用威布尔分布原理与人工神经网络模型评估再制造后起重机使用寿命。

3.4 再制造过程的模拟与仿真

对再制造过程进行模拟与仿真，以实现对再制造工艺的设计优化。再制造过程的模拟与仿真技术是在各种再制造工程技术理论指导下，通过数值模拟和物理模拟、动态仿真再制造过程中的变化情况，预测实际工艺条件下再制造产品的最后性能和质量，进而实现再制造工艺的优化设计。

3.5 再制造起重机的性能和质量评价

根据不同的再制造工艺，比如像表面涂层，焊缝裂纹修复方案等，提出性能和质量评价的标准，为再制造起重机的验收提供依据。

4 结论

综上所述，起重机械再制造主要研究内容为起重机再制造可行性评价模型的研究、起重机失效机理的研究、再制造起重机寿命的预测、再制造过程的模拟与仿真、基于失效分析的再制造工艺方案的设计和再制造产品性能和质量评价。通过分开研究各个问题，可以实现起重机械规模化再制造，从而获得性能参数、质量均达到新品指标的再制造样机。

采用起重机械安全评价机制，开发起重机械安全评估软件，对安全和经济两方面有重大意义。我国的一些单位如三一重机、徐州重工等已经开展起重机械再制造的研究。

参考文献

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[2]王安建，王高尚.矿产资源与国家经济发展[M].地震出版社，2002：60-61.