中小噸位橋式起重機小車系列化設計

李 輝，李鵬舉，任師道

(山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200）

1 引 言

橋式起重機（以下簡稱橋機）是橫架于車間、倉庫和料場上進行物料吊運的起重設備，是使用范圍最廣、數量最多的一種工程建設機械。橋機由橋架結構、大車運行機構、起重小車和電控系統等部件組成，其中起重小車是重要組成部分，是整機設計的難點，它由主起升機構、副起升機構、起重小車運行機構和車架等組成，傳統起重小車構造復雜，零部件多，自重大。據統計，中小噸位橋機中，傳統起重小車自重約是額定起重量的23%～33%，噸位越小所占比例越大。橋架結構設計時，起重小車自重應考慮在內，通常計入額定起重量中，從而導致橋架結構笨重，嚴重影響整機性能。

為提高整機性能，珍惜資源、節約能源，走綠色高效的發展道路，對橋機起重小車進行系列化和模塊化設計，采用簡單的構造，利用較少的零部件，達到輕量化、模塊化和系列化的目標。

2 起重小車現狀

目前的橋機，橋架構造形式統一，運行車輪組模塊化較好，而起重小車的構造復雜，起升機構繞繩方法多種多樣，零部件較多，通用性不強。傳統起重小車的設計較復雜，其構造簡圖如圖1所示。

圖1 傳統起重小車的構造形式

傳統起重小車的復雜性主要體現在以下幾個方面。

1）車架復雜，板材厚度種類多，形狀尺寸多，數量多，下料、組合和焊接工作量大。

2）制造工藝性差，配合端面多，加工端面多，加工量大。

3）零部件多，裝配工序多，采購、檢驗和裝配任務量大。

4）單車定制，一臺一個樣，不利于模塊化設計及批量生產。

單車定制式橋機構造類型較多，參數不同，各臺設計因人而異，成本不宜控制，綜合競爭力不強。為提高競爭力，應根據市場需求，應統一橋機類型，做好系列規劃，用較少的零部件組合成較多的產品。

3 系列化設計

中小噸位橋機的設計關鍵在起重小車上，為適應“制造簡便、節能高效、經濟性好、成本領先、兼顧性能、追求品質”的要求，盡量使起重小車構造簡單，擴展性強，通過好的設計引領客戶。

設計來源于市場需求，各行業對橋機性能的要求差別較大。首先要做好行業定位，對應的是產品定型，定型后橋機的構造類型、布置形式不宜大變，以便于橋機的系列化和標準化生產，降本增效。其次是橋機參數的確定，起重量、起升速度、起升高度、極限尺寸等基本參數對應落實，完成圖紙的統籌設計、精細設計，便于批量生產。

設計上要追求安全、可靠，力求簡單，受力明確，傳力直接。在預定目標下，選擇最簡單、方便和經濟的手段，避免投入過剩；在規范要求下，用最小、最少的零部件組合成多種產品，以滿足性能需求。

3.1 設計分析

方案盡量簡單，簡單就是追求構造、設計、制作、檢驗、安拆和維護的簡單。構造形式不同影響橋機的基本尺寸、極限尺寸、制造工藝性和成本造價，應選擇合適的構造形式。性能參數由市場需求確定，不同構造或者配置均能實現相同的搬運能力。

1）滑輪組倍率選擇 橋機起升機構通常為雙聯繞繩，按照噸位大小，滑輪組一般選2～6倍率，小噸位選小倍率，大噸位選大倍率。傳統起重小車起升機構的滑輪組倍率如圖2所示。

圖2 各種滑輪組倍率

2倍率多用于20t及以下橋機，4倍率用于32t、50t橋機，5、6倍率用于50t及以上橋機。

2）滑輪組布置 根據滑輪組布置位置的不同，滑輪組分為定滑輪組上置、內藏和下掛三種形式。如圖3所示。

圖3 滑輪組布置形式

上置式滑輪組靜起升高度大，滑輪組易檢修，但占用起升機構布置空間；內藏式滑輪組滑輪檢修不便，但節省布置空間；下掛式滑輪組構造簡單，不影響起升機構布置，但靜起升高度較小。

3）車架聯接型式 根據起重小車主梁、端梁的連接形式不同，車架分為上下搭接、階形搭接、焊接對接、凸臺螺栓對接（鍵槽螺栓對接）、摩擦環螺栓對接和剪切環螺栓對接等形式。如圖4所示。

上下搭接和階梯搭接的總體高度較大；焊接對接易變形，不利于運輸；螺栓對接方式總體高度較小，但工藝要求高。

圖4 車架聯接型式

3.2 方案與倍率

起重小車主梁和端梁上下搭接，主起升機構的定滑輪組布置在車架主梁內部，吊點分開，有利于減小主梁的受力，起重小車整體高度低，主梁和端梁可拆分，制作工藝性好。車架構造和聯接型式，起重小車運行機構的布置如圖5所示。主副起升機構盡量采用可通用的卷揚機，分別固定在車架主梁的兩側。

圖5 車架與起重小車運行機構

車架主梁內不同數量的定滑輪對應了不同噸位的起重小車，各噸位起重小車倍率的選擇如圖6所示。

3.3 性能參數

根據上述方案和倍率進行起重小車的參數化計算和系列化設計，其性能參數及其配置如表1所示。

由表1可知，在起重小車零件配置中，鋼絲繩有2種、滑輪有2種、電機有4種、車輪有3種，相對傳統起重小車，其零件種類較少。

圖6 滑輪組倍率的系列化

表1 系列化起重小車性能參數和配置表

3.4 起重小車實例

下面給出20t、32t和50t起重小車的布置方式和構造形式，三視圖及其主、副起升機構的繞繩方法如圖7、圖8和圖9所示。

3.5 擴展設計

圖7 20t起重小車

圖8 32t起重小車

圖9 50t起重小車

根據需求可進行擴展設計，滿足其它驅動卷繞方式的需要，如減速機外掛式起升機構、內藏行星減速機式起升機構等，如圖10所示。

在該起重小車方案下，不改變構造類型，選擇更大的零件，能夠實現多種起升速度或起升高度系列產品。

4 結 語

圖10 起重小車擴展設計

從節約高效、批量生產的角度看，進行橋機起重小車的模塊化和系列化設計，便于生產和管理。從采購、檢驗、下料、組合、焊接、加工、裝配、包裝運輸和安拆維修等整個流程統籌考慮，精簡工作流程，盡可能減少每個環節的工作量。 O

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