輪式起重機的發展現狀及趨勢

尼瑪扎西 石瑾 呂海濤

摘 要：隨著新材料、新工藝、新結構、新技術以及新算法的應用，輪式起重機將會得到快速的發展。輪式起重機極強的機動性使其在實際工程建設范圍中極為廣泛的應用。本文介紹了國內、外輪式起重機的發展現狀，總結了其不足，并提出了未來的發展方向。

關鍵詞：輪式起重機；現狀；趨勢

中圖分類號：TH213.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0073-02

1 引言

輪式起重機俗稱輪吊，特指利用輪胎式底盤移動的動臂旋轉起重機[1]。輪式起重機是將起重機構加裝到加重型輪胎和輪軸構成的特制底盤上的全回轉式起重機，其上方構造類似于履帶式起重機，為了保證在工作時輪式起重機的穩定性，該類起重機裝有四個伸縮支腿，在地面上不用支腿就能實現小起重量吊裝和在吊載貨物下低速行駛。該設備由上車和下車構成。上車為起重工作部分，分為：起升機構、轉臺、平衡重、變幅機構和動臂等，下車為行走和支撐部分。中間用回轉支承將上車和下車連接在一起。工作時，通常需要放下支腿，將支承面增大，同時調平機身，使得起重機能夠穩定。

輪式起重機根據底盤的不同分為汽車起重機和輪胎起重機兩種：前者將起重結構安裝于汽車底盤上，車身較長，與載重汽車駕駛性能類似，可與汽車編隊或單車快速轉移等優點；后者采用專用的地盤，車身短小，作業移動靈活。相比于汽車起重機，輪胎起重機穩定性好、輪胎較寬、轉彎半徑小、車身短、作業范圍為360度。

輪式起重機極強的機動性使其在實際工程建設的應用范圍極為廣泛。隨著經濟的快速發展，對起重機性能的要求也越來越高，起重作業提升高度、幅度以及起重能力等成為各大起重機制造商爭奪的焦點，大噸位的、性能更高的、作業更加安全的起重機勢必成為未來研發工作的主流。隨著新材料、新工藝、新結構、新技術以及新算法的應用，輪式起重機將會得到快速的發展[2]。

2 國外輪式起重機的發展

北美起重機的代表是美國制造商馬尼托瓦克，雖然該制造商起步晚于歐洲，但其通過兼并、收購等方式，不斷進行技術革新，其制造能力有質的提升，生產的輪式起重機技術領先，主要銷往亞太和北美地區[3]。

亞洲起重機制造商的代表是日本，其產品的特點是十分注重經濟性和適應性。其制造的產品可靠性好，零部件通用性強，多采用模塊化的設計理念，不過分革新技術與裝備，其在保證質量的情況下降低成本。但唯一的缺點就是不能帶載行駛[4]。

歐洲是輪式起重機的鼻祖，其代表性制造商有克虜伯、利勃海爾、哥特瓦爾德等，其經過多年的技術積累以及發展，掌握了輪式起重機制造的諸多關鍵技術，如吊臂截面控制伸縮技術、底盤懸掛技術等，每家公司的產品都有自己獨特的技術特點。歐洲起重機生產商可以生產吊重為25噸到1200噸范圍內的任何起重機產品，從2橋至9橋，產品豐富。利勃海爾生產的以LTML1200-9.1全液壓輪式起重機為代表的產品，為柴油發動機、氣動腳踏板及可傾斜的駕駛室。主臂為橢圓形截面嗎，使其具有良好的抗扭性能[5]。主臂能夠實現可帶載全自動伸縮。

3 國內輪式起重機的發展

我國起重機行業起步晚，但隨著近年來國家鼓勵創新，各制造商大力開發具有自主知識產權的產品，使得我國起重機制造水平在某些技術領域已經達到世界領先水平，我國目前已成為世界上最大的起重機銷售市場和起重機制造產業園區[6]。

我國工程機械方面的領軍企業為徐工集團，該集團分公司徐州重型機械有限公司擁有8噸至1600噸系列產品，年銷售量為全球第一。2010年，徐工集團憑借其研制的QAY500起重機，獲得了機械工業科技進步一等獎[7]。2012年研制的QAY1600全地面起重機為我國當前最大噸位的起重機，其機動能力很強，能夠帶載行駛。

1992年成立的中聯重科，目前已擁有完善的產業鏈，能夠提供12噸至220噸汽車起重機，180噸至千噸級的全地面起重機，產品涉及國民經濟的電力、港口及鐵路等工程設施的建設領域。該企業生產的起重機采用可變幅臂結構、多輪轉向和多橋驅動技術、雙桿操作的電液比例控制、雙變量動力結構系統、分體單杠插銷伸縮技術和橢圓截面支腿等國內、國際領先技術[8]。

作為民營企業的代表，三一重工發展迅猛，經過短短幾年變升級為我國最大的混凝土制造企業，而且其在起重機制造領域有一定的實力，產品類型多樣，能制造16噸至1200噸級的起重機產品。近些年的銷售量增長率達100%，成為全球第七大的輪式起重機的制造商。2010年其生產的SAC12000千噸級全地面起重機，標志著我國該領域的制造水平達到了全球領先水平[9]。

4 發展趨勢

目前，輪式起重機制造技術已經相當成熟，其已面臨新技術的革新，科技含量提高，其發展趨勢如下：

（1）通用型產品簡易化、輕量化：通過新材料、新工藝的投入，來達到提高產品的性能的目的，輕量化不僅可以使得輪式起重機外觀更美觀，而且還能夠使得起重機的運行成本和功率降低。（2）能夠系統化、成套化進行起重作業：將各類起重機械組合為一套具有多種功能的系統，同時采用多種類型、多種噸位的起重機進行聯合作業，使其能夠適用于各種復雜的工況。（3）將產品組合化、模塊化：標準化設計具有同種功能的零部件，將輪式起重機零部件通用化，提高零部件的生產效率，降低生產成本。（4）多樣化進行產品設計：通過CAD/CAE設計、疲勞可靠性研發、極限設計、虛擬樣機設計、優化設計和動態仿真等多樣化手段，對起重機相關產品進行設計。（5）產品自動化、人工智能化：將機械與計算機等學科結合起來，實現輪式起重機系統的智能化和自動化。產品操作界面更加人性化、舒適化、方便化和可靠化。（6）特需產品專用化、大型化：比如大壩、核電站等建造需要的大噸位的輪式起重機，目前世界上已經研發成功2000噸的輪式起重機。由于用戶有多種多樣的要求，這就要求輪式起重機滿足特定的工作場合，具有特定的作用性能，例如船舶、風電、冶金用起重機。

5 結語

輪式起重機的自重較大，吊臂的形式多樣化，作業工況有時極為復雜，因而產品設計階段的計算量大，計算難度大。現代起重機的設計理論及方法主要有：優化設計、計算機仿真設計[10]、極限狀態設計、有限元分析方法、理論解析計算、參數化設計[11]及模塊化設計[12]等，國內起重機制造商在計算其性能時，主要結合使用理論解析計算和有限元法。使用有限元法計算結構復雜的模型時，其前處理的工作量較大，且要求計算人員有一定的專業知識。在起重機設計前期，使用解析法能夠快速形成設計方案，且便于對起重機結構進行理論計算。

當前起重機生產商對產品的更新換代速度更為迫切，導致對設計方法和相關計算的要求也不斷提高。目前國內對輪式起重機的整體設計計算沒有形成系統，計算的內容也多樣化，最重要的是沒有一個輪式起重機專用的有限元軟件。因而，在精度滿足設計要求的情況下，通過解析法在理論上開發一個高效、通用的輪式起重機計算平臺迫在眉睫。

參考文獻

[1]周鮮平.輪式起重機吊臂筒體焊接變形分析及控制[J].精密成形工程，2017，（05）：203-207.

[2]解晉，張思淼.2009年中國汽車起重機市場預測分析[J].專用汽車，2009，（04）：16-19.

[3]黃金新.國內外輪式起重機生產發展概況[J].工程機械與維修，1997，（05）：12-13.

[4]劉永峰，田洪森.國內外工程起重機發展狀況研究[J].施工技術，2008，（S2）：476-477.

[5]黃昌松.利勃海爾集團及其起重機產品（上篇）[J].建設機械技術與管理，2006，（01）：56-62.

[6]沈永明.中國工程起重機行業概況[J].建筑機械，2006，（01）：28-30+4.

[7]清風.“徐工重型” 自主創新打造民族品牌之路[J].中國儲運，2007，（06）：84-85.

[8]中聯QAY180全路面汽車起重機[Z].第一工程機械網，2010，12.

[9]李澤飛.三一重工企業核心競爭力的研究[D].中南大學，2006.

[10]Joensson D， Müglitz J， Vogel M. Computer graphics for design processes in mechanical engineering[J]. Computers & Graphics， 1990，14（3）：413-417.

[11]張峰，李兆前，黃傳真.參數化設計的研究現狀與發展趨勢[J].機械工程師，2002，（1）：13-15.

[12]劉輝，張建峰，李永梅，等.大噸位龍門起重機模塊化設計系統研究[J].工程建設與設計，2017，（14）：217-218.