起重機輕量化及模塊化優化設計論述

陳志斌　楊杰　段力群

摘要：文章通過對傳統橋式及門式起重機進行優化設計的論述，實現輕量化和模塊化，結構緊湊，外形尺寸小，采用了很多新型的技術設計，達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，為國內同類設備設計提供一些有益的資料。

關鍵詞：起重機；輕量化；模塊化；優化設計；起重設備 文獻標識碼：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

橋式起重機與門式起重機是使用量最大的起重設備，對其進行優化設計，實現輕量化和模塊化，對節能降耗和推動綠色低碳經濟具有重要意義。

KONE、DEMAG等傳統起重機強企已是成熟技術，系列化、標準化、模塊化。國外主要生產廠家有KONE、SWF、DEMAG、法蘭泰克、韓國半島。國內一些廠家已經開始生產，經輕量化設計后的產品可替代一些進口起重機產品，市場前景好。

2 技術特點

用模塊化設計代替傳統的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規格的起重機。

2.1 起升機構優化設計

起升機構低凈空設計。對于起升機構低凈空設施需尋求新的布置形式，挖掘新的外購件供應商，對卷筒、定滑輪組（梁）進行標準化低凈空設計，聯系供應商進行減速器新型式的設計。

起升機構采用全新的布置形式，能夠有效降低小車整體高度，結構緊湊，外形尺寸小，適應范圍廣，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 輪組與端梁優化設計

采用輕量化設計的輪組，加工精度高，廢品率低，裝配維護方便，零部件可模塊化。

根據輪壓及運行速度對車輪進行輕型標準化設計，采用新型偏心軸承箱，進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，標準化設計，減少設計及加工周期，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 國內外技術對比

以國內生產的額定起重量150t，起升高度20m橋式起重機的起重小車為例，與國外科尼公司設計進行對比。

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，科尼的均衡滑輪數量會增加；（2）科尼采用了內側入繩的方式，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）科尼采用內側入繩，雙聯卷筒上的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

卷筒結構對比結果：（1）科尼鋼絲繩的選型、入繩角和國家標注造成卷筒外形尺寸和重量都較小；（2）科尼軸承安裝在卷筒內，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）科尼在卷筒內增加了一套行星齒輪減速，這樣可以減小減速器的機座號，降低成本。

3.4 行走輪組

行走輪組對比結果：（1）科尼車輪數量多，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；（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，減速器機座號小，降低了外購件成本。

3.5 起升機構整體布置

布置形式對比結果：（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，方便了運輸，同時可以對臺車梁和各個部件進行標準化設計，進行批量生產，滿足不同軌距要求。

4 意義

經優化設計后的起重機與傳統起重機相比有如下優點：（1）有效降低整機自重；（2）相應可減輕機構的負荷及降低承載基礎結構的造價；（3）改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度。

5 結語

設計新型起重機只需選用不同模塊重新進行組合，可使單件小批量生產的起重機改換成具有相當批量的模塊生產，實現高效率的專業化生產，企業的生產組織也可由產品管理變為模塊管理，達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規格數的零部件組成多品種、多規格的系列產品，充分滿足用戶需求。

參考文獻

[1] 起重機設計規范（GB/T 3811-2008）[S].

[2] 起重機械安全規程（GB 6067.1-2010）[S].

[3] 張質文，虞和謙，王金諾，等.起重機設計手冊[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，秦皇島天業通聯重工科技有限公司工程師，研究方向：起重機械。

（責任編輯：黃銀芳）