起重機(jī)輕量化及模塊化優(yōu)化設(shè)計論述

陳志斌　楊杰　段力群

摘要：文章通過對傳統(tǒng)橋式及門式起重機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的論述，實現(xiàn)輕量化和模塊化，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，采用了很多新型的技術(shù)設(shè)計，達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，為國內(nèi)同類設(shè)備設(shè)計提供一些有益的資料。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；輕量化；模塊化；優(yōu)化設(shè)計；起重設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH215 文章編號：1009-2374（2017）05-0045-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.021

1 概述

橋式起重機(jī)與門式起重機(jī)是使用量最大的起重設(shè)備，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)輕量化和模塊化，對節(jié)能降耗和推動綠色低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

KONE、DEMAG等傳統(tǒng)起重機(jī)強(qiáng)企已是成熟技術(shù)，系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。國外主要生產(chǎn)廠家有KONE、SWF、DEMAG、法蘭泰克、韓國半島。國內(nèi)一些廠家已經(jīng)開始生產(chǎn)，經(jīng)輕量化設(shè)計后的產(chǎn)品可替代一些進(jìn)口起重機(jī)產(chǎn)品，市場前景好。

2 技術(shù)特點

用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。

2.1 起升機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

起升機(jī)構(gòu)低凈空設(shè)計。對于起升機(jī)構(gòu)低凈空設(shè)施需尋求新的布置形式，挖掘新的外購件供應(yīng)商，對卷筒、定滑輪組（梁）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化低凈空設(shè)計，聯(lián)系供應(yīng)商進(jìn)行減速器新型式的設(shè)計。

起升機(jī)構(gòu)采用全新的布置形式，能夠有效降低小車整體高度，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，適應(yīng)范圍廣，尤其是客戶廠房頂部到軌道面較低的車間廠房，見圖1：

2.2 輪組與端梁優(yōu)化設(shè)計

采用輕量化設(shè)計的輪組，加工精度高，廢品率低，裝配維護(hù)方便，零部件可模塊化。

根據(jù)輪壓及運(yùn)行速度對車輪進(jìn)行輕型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，采用新型偏心軸承箱，進(jìn)行新型加工及裝配工藝研究。降低輪組及端梁部分重量及外形尺寸，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，減少設(shè)計及加工周期，降低成本。輪組直徑系列（mm）有200、250、315、400、500、630、710以及與輪組配套的端梁，見圖2。

3 國內(nèi)外技術(shù)對比

以國內(nèi)生產(chǎn)的額定起重量150t，起升高度20m橋式起重機(jī)的起重小車為例，與國外科尼公司設(shè)計進(jìn)行對比。

3.1 外形尺寸對比

3.2 鋼絲繩纏繞方式

鋼絲繩纏繞方式對比結(jié)果：（1）考慮到所有動滑輪起升的同步，要采用一點吊形式，科尼的均衡滑輪數(shù)量會增加；（2）科尼采用了內(nèi)側(cè)入繩的方式，避免了入繩角增大的問題，因此只要卷筒允許，動滑輪可以盡量的往上升，增加了起升高度；（3）科尼采用內(nèi)側(cè)入繩，雙聯(lián)卷筒上的2根鋼絲繩可以無限的接近，避免了中間保留200mm左右光面的問題。

3.3 卷筒

卷筒結(jié)構(gòu)對比結(jié)果：（1）科尼鋼絲繩的選型、入繩角和國家標(biāo)注造成卷筒外形尺寸和重量都較?。唬?）科尼軸承安裝在卷筒內(nèi)，可以直接將支撐座做小，降低卷筒高度；（3）排繩器可以允許入繩角增大；（4）科尼在卷筒內(nèi)增加了一套行星齒輪減速，這樣可以減小減速器的機(jī)座號，降低成本。

3.4 行走輪組

行走輪組對比結(jié)果：（1）科尼車輪數(shù)量多，單個車輪輪壓小，車輪直徑小，可降低整個臺車橫梁高度；（2）由輪組的裝配形式可以看出，科尼車輪所用行走配件較少，易于安裝拆卸，而且方便維護(hù)；（3）科尼輪距較小，這樣可以減小端梁的橫截面積，既降低了成本，又降低了小車高度，同時減小了左右極限距離；（4）車輪較小時，在運(yùn)行速度相同的情況下，減速器的輸出速度大，選型時，減速器機(jī)座號小，降低了外購件成本。

3.5 起升機(jī)構(gòu)整體布置

布置形式對比結(jié)果：（1）科尼的小車形式充分利用了空間布置，有效地降低整個小車的高度；（2）科尼的整個小車通過螺栓連接，方便了運(yùn)輸，同時可以對臺車梁和各個部件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，進(jìn)行批量生產(chǎn)，滿足不同軌距要求。

4 意義

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后的起重機(jī)與傳統(tǒng)起重機(jī)相比有如下優(yōu)點：（1）有效降低整機(jī)自重；（2）相應(yīng)可減輕機(jī)構(gòu)的負(fù)荷及降低承載基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價；（3）改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度。

5 結(jié)語

設(shè)計新型起重機(jī)只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合，可使單件小批量生產(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理，達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范（GB/T 3811-2008）[S].

[2] 起重機(jī)械安全規(guī)程（GB 6067.1-2010）[S].

[3] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等.起重機(jī)設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

作者簡介：陳志斌（1984-），男，河北秦皇島人，秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司工程師，研究方向：起重機(jī)械。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）