Kā alumīnija elektrorollkrēsls samazina svaru, nezaudējot izturību

Elektrisko ratiņkrēslu lietotājiem katrs kilograms ir svarīgs. Smags ratiņkrēsls nav viegli pārvietojams, glabājams un manevrējams. Tomēr svaru jāzaudē, nekaitējot drošībai vai izturībai — rāmis, kas saliecas vai plaisā zem slodzes, nav nekādam noderīgs. Alumīnija elektriskais ratiņkrēsls risina šo dilemmu. Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. uzņēmumā mēs esam ražojuši tūkstošiem alumīnija elektrisko ratiņkrēslu, izmantojot augstas tehnoloģijas inženieriju. Zemāk sniegtas četras metodes, kā alumīnijs samazina svaru, tomēr saglabājot izturību.

Augstas izturības alumīnija sakausējumi (ne tīrs alumīnijs)

Vispārējais mīts par alumīniju ir tas, ka tas ir vājš materiāls. Praktiski kosmonautikas klases alumīnija sakausējumi ir ļoti izturīgi attiecībā uz svaru. Alumīnijs patiesībā ir mīksts, taču, sakausējot to ar magniju, silīciju vai cinku, tiek iegūti materiāli, kuru izturība ir konkurences spējīga salīdzinājumā ar tēraudu noteiktā izturības rādītājā.

Mūsu ražotās ritošās ratiņkrēslu alumīnija konstrukcijas izgatavotas no termiski apstrādāta sakausējuma, kura plūstības robeža ir aptuveni 240–260 MPa — tas ir aptuveni 60–70 % no mīkstā tērauda plūstības robežas, bet blīvums ir tikai viena trešdaļa. Tas nozīmē, ka alumīnija rāmis var tikt izveidots, padarot sienas nedaudz biezākas vai caurules diametru lielāku, lai sasniegtu tādu pašu stingrību kā tērauda rāmis, bet ar daudz zemāku masu. Konstruējot mēs izmantojam galīgo elementu analīzi (FEA), lai optimizētu caurulju formu un materiālu izmantotu tikai tur, kur ir vislielākais spriegums.

Optimizēta caurulju ģeometrija un stiprinājumi

Ratiņkrēsla rāmja izturību nosaka ne tikai materiāls, bet arī forma. Labi konstruētā alumīnija rāmja caurules ir lielāka diametra nekā līdzvērtīga tērauda rāmja caurules, lai palielinātu inercijas momentu (pretestību liekšanai).

Alumīnija elektrovilcējkrēsli ir izstrādāti ar pārlieku lieliem ovāliem un taisnstūrveida caurulēm, kas izkliedē slodzi uz plašākām teritorijām. Cauruļu šķērsgriezumos (ieskaitot atzveltnes rāmi un sēdekļa sliedes vietu) mēs ievietojam kausētu alumīniju, kas veido stingruma stiprinājumus (stiprinājuma skavas), novēršot sprieguma maksimumus. Lielāks diametrs kombinācijā ar plānākiem sieniņām un stratēģiski izvietotiem stiprinājumiem nodrošina rāmja stingrību 120–150 kg lielai lietotāju slodzei, neuzliekot papildu svaru, kā tas būtu ar tēraudu. Datorizētā modelēšana nodrošina, ka materiāls netiek pievienots tur, kur tas nav nepieciešams.

Robotizēta metināšana un termiskā apstrāde

Jebkuras alumīnija metnes termiski ietekmētā zona (HAZ) ir tās vājākā daļa, un sakausējuma izturība šajā zonā var samazināties par 30–40%. Nepareiza metināšana padara pat labu dizainu bīstamu.

Mūsu rūpnīcas roboti veic robotizētu metināšanu, kurā precīzi regulē siltuma pievadi un pārvietošanās ātrumu, lai samazinātu termiski ietekmētās zonas (HAZ) lielumu. Pēc metināšanas katrs rāmis tiek pakļauts T6 siltumapstrādei (risinājuma siltumapstrādei un mākslīgai vecošanai), lai visā struktūrā nodrošinātu sakausējuma izturību. Šī pēcmetināšanas apstrāde ir ļoti svarīga — vairums ražotāju, kas ražo zemākas kvalitātes rāmjus, to neatveic, un pēc vairāku mēnešu ekspluatācijas rāmji sāk plaisāt metinājuma vietās. Mums ir 60 rāmju apstrādes sistēmu, tostarp īpašas siltumapstrādes krāsnis, kas ļauj visiem alumīnija ratiņiem sasniegt to projektēto izturību.

Tērauda komponentu stratēģiska izmantošana augstas slodzes punktos

Ne vienmēr optimālais risinājums ir pilnīgi alumīnija rāmis. Visefektīvākās vieglās konstrukcijas ir jauktas: galvenajā rāmī tiek izmantots alumīnijs, bet daļās, kur darbojas lokālas slodzes vai notiek berze, — tērauds.

Mūsu elektrorollkrēslu rāmis, kas izgatavots no alumīnija, satur tērauda ass balstus (kuriem regulāri jāuzstāda un jānoņem riteņi), pretapvēršanās stieņus (kuriem nevajadzētu saliekties) un dažus pagriezienu punktus. Šo tērauda komponentu kopējā masa ir mazāka par 1–2 kg, taču tie būtiski palielina kalpošanas ilgumu galvenajos punktos. Pārējā rāmja sānu sijas, atzveltnes balsti un kāju atbalsta iekārtas izgatavotas no alumīnija. Šis kombinētais risinājums nodrošina alumīnija priekšrocības — zemu masu — un tērauda izturību tajās vietās, kur stipruma vajadzība ir vislielākā.

Secinājums

Četras inženierijas stratēģijas — augstas izturības sakausējumi, optimāla caurules ģeometrija ar papildu nostiprinājumiem, robotizēta metināšana un T6 termiskā apstrāde, kā arī tērauda izmantošana lielas slodzes zonās — ļauj samazināt alumīnija elektrorollkrēslu masu, saglabājot to izturību. Produkts ir viegls, taču pietiekami izturīgs, lai izturētu gadu desmitus ikdienas lietošanas (parasti 20–25 kg) krēsls.

Mēs šīs metodes integrējam Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., kurai pieder 20 000 m² liels rūpnīcas komplekss, kurā darbojas 60 rāmju apstrādes mašīnas un 4 montāžas līnijas. Sazinieties ar mums un izjūtiet vieglā alumīnija spēku.