淺議電解鋁行業(yè)多功能起重機行走車輪的設計標準化

劉大立

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

淺議電解鋁行業(yè)多功能起重機行走車輪的設計標準化

劉大立

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

本文簡要介紹了中國有色(沈陽)冶金機械有限公司主導產(chǎn)品“三車”——電解鋁行業(yè)使用的鋁電解多功能起重機、焙燒多功能起重機、堆垛多功能起重機的行走車輪的設計標準化過程。通過實施行走車輪設計標準化，提高了產(chǎn)品設計效率，便于批量化生產(chǎn)，同時降低了制造成本，取得了良好的效果。

鋁電解； 多功能起重機； 車輪； 標準化

0 引言

中國有色(沈陽)冶金機械有限公司自1983年制造出中國第一套鋁電解多功能起重機、焙燒多功能起重機、堆垛多功能起重機以來，已一共生產(chǎn)出了1 500多臺各型號多功能起重機。多功能起重機是電解鋁行業(yè)的關鍵設備，雖然市場需求量較大，但大多均為非標制造，個性很強，幾乎一個合同號一個規(guī)格。據(jù)統(tǒng)計，公司生產(chǎn)的鋁電解多功能起重機、焙燒多功能起重機、堆垛多功能起重機中的常用行走車輪按照車輪直徑、輪轂結(jié)構(gòu)、踏面寬度等不同進行劃分，共有8個規(guī)格，30多種。車輪多樣化，給制造企業(yè)帶來了很多困難與不便，且制造成本較高、生產(chǎn)效率極低。特別是當用戶緩要設備時，因其個性不同，不能代用，造成一定時限內(nèi)產(chǎn)品積壓，在很大程度上不但影響了企業(yè)資金流動，影響了交貨期，對企業(yè)的經(jīng)濟效益也有重大影響。

隨著科學技術的不斷發(fā)展和“十二五”節(jié)能政策的實施，重型設備制造業(yè)高能耗問題已達到亟待解決的地步，再加上訂單式產(chǎn)品卻保持著批量產(chǎn)品的價格使得成本居高不下。為此，各制造業(yè)節(jié)能減排政策和降本增效措施緊鑼密鼓地籌備和開展。本文結(jié)合企業(yè)實際狀況，針對降本增效、提高產(chǎn)品零部件通用性措施之一——車輪標準化展開分析，提出規(guī)范化、互換性高的標準化車輪組設計。

1 標準化之前的情況

1.1 多功能起重機常用的大車車輪尺寸舉例(共4種，見圖1)

由于鋁電解多功能起重機供電側(cè)防走偏，普遍采用水平輪結(jié)構(gòu)[1]，因而圖1中帶雙輪緣車輪在鋁電解天車上基本很少應用。而圖1中從左至右第二和第三種大車輪在三種多功能起重機行走機構(gòu)中應用最為廣泛。在設計過程中，為了保證設計周期，在沒有統(tǒng)一標準化情況下，借鑒原有設計是必然的。

圖1 大車車輪

1.2 多功能起重機常用的小車車輪尺寸舉例(共4種，見圖2)

小車輪基本不采用帶輪緣結(jié)構(gòu)車輪，除了考慮承載因素外，結(jié)構(gòu)區(qū)別主要在工藝減重設置上。

對于鋁電解多功能起重機，由于小車上其它操作工具配置基本一致，故影響工具小車自重的主要因素是料倉容量大小。一般情況下，料倉容量在6 m3，亦表示工具小車的總重量相差很小，因而小車輪需要統(tǒng)一。對于出鋁小車，決定車輪大小的關鍵因素是額定起重量，可根據(jù)額定吊重進行分類。

需要強調(diào)的是焙燒多功能起重機，其小車及其吊重占整車重量的60%左右。由于小車重量與鋁電解多功能起重機整車重量相差無幾，再加上小車車輪數(shù)量少于鋁電解多功能起重機大車，故焙燒多功能起重機的小車車輪明顯大于鋁電解多功能起重機大車車輪。

1.3 主要的尺寸類型

根據(jù)前述不同多功能起重機及大小車結(jié)構(gòu)，標準化前大小車車輪的主要尺寸類型歸結(jié)起來有8種，見表1。從表中也可清晰看出，一臺鋁電解多功能起重機大車具有一種尺寸，小車具有三種尺寸。其中，小車尺寸相差很小，在綜合考慮承載、加工成本、互換性等因素條件下，具有統(tǒng)一標準的可行性。

1.4 標準化之前的主要不足

(1)車輪種類的多樣化，降低了車輪的通用性，無形中增加了技術資料準備、采購、生產(chǎn)的周期，增加了采購成本。

(2)小批量生產(chǎn)，標準化程度不高，生產(chǎn)效率低，較難形成精益生產(chǎn)、精益物流管理，以及較高程度的流程化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)。

(3)容易造成一定時限內(nèi)產(chǎn)品積壓，在很大程度上不但影響了企業(yè)資金流動，影響了交貨期，而且也較大地影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

圖2 小車車輪

表1 大車及小車尺寸類型明細表

2 標準化設計改進

2.1 標準化的思路與措施

車輪的主要功能是承載整個設備自重及額定吊重，且保證在軌道上穩(wěn)定運行。因此，標準化車輪設計，首先確定各車輪滿足最大承載要求。由于上述車輪均采用同種工藝和熱處理方法，且已經(jīng)經(jīng)過大批量實際運行檢驗，僅需要簡單計算和比較相近尺寸大小車輪。為此，從輪子的外徑、內(nèi)徑、踏面寬度、輪轂形狀等著手對比，在保證設備功能和使用性能的基礎上，所有車輪輪轂的結(jié)構(gòu)見圖3形式設計。

圖3 標準車輪輪轂形式

根據(jù)實際計算和實際運行檢驗，標準化車輪為

以下4種：

(1)電解起重機(25 t以下)工具小車和出鋁小車的車輪為同一種規(guī)格φ300 mm，其中踏面寬度100 mm。

(2)電解起重機(32 t)出鋁小車水平輪和工具小車車輪統(tǒng)一規(guī)格φ400 mm，其中踏面寬度110 mm。

(3)電解起重機大車車輪和堆垛起重機車輪統(tǒng)一至規(guī)格φ550 mm，其中踏面寬度統(tǒng)一至150 mm。

(4)焙燒多功能起重機小車車輪統(tǒng)一規(guī)格φ600 mm，其中踏面寬度減小為150 mm；大車車輪規(guī)格減小至φ600 mm，其中踏面寬度200 mm。

根據(jù)各種多功能起重機結(jié)構(gòu)形式和實際承載能力，改進后的尺寸明細表(見表2)。

2.2 標準化結(jié)果

將電解多功能起重機、焙燒多功能起重機、堆垛多功能起重機中的30多種車輪歸納整理成了5種規(guī)格，進一步優(yōu)化后形成正規(guī)的企業(yè)標準(見表3)。選擇依據(jù)：受跨度、起重量、輪壓等條件約束。根據(jù)設備制造、使用經(jīng)驗進行選擇。

根據(jù)現(xiàn)有多功能起重機實際跨度、承載等關鍵參數(shù)，經(jīng)過驗算，確定各多功能最終車輪參數(shù)，分別見表4、表5和表6。

表2 改進后的車輪尺寸規(guī)格表

表3 三種多功能起重機車輪標準化設計

表4 電解多功能起重機車輪選擇

表5 焙燒多功能起重機車輪選擇

表6 堆垛多功能起重機車輪選擇

4 標準化后降成本效益

以大車車輪為例，改善前車輪價格(以原料價格+加工費用估算)：4 800元/個，改善后車輪價格：4 700元/個，預計每臺起重機可降低成本800元。具體設備降低成本見表7。

表7 改進前后成本對比

此外，可進行按圖號組織生產(chǎn)，前期技術、生產(chǎn)資料準備時間和采購周期大大減少。

綜上所述，通過選用標準化之后的5種規(guī)格的車輪，一是能滿足現(xiàn)行的任何一種規(guī)格或種類多功能起重機的需求(用戶有特殊要求時除外)；二是便于批量采購、批量化的按圖號組織生產(chǎn)；三是降低成本，提高生產(chǎn)效率。

[1] GB/3811—2010，起重機設計規(guī)范[S].

Discussion on Design Standardization of Walking Wheel of Multifunction Cranes in Aluminum Electrolysis Industry

LIU Da-li

The three cranes, pot tending machine, furnace tending assembly, anode stacking crane are our company’s leading products. The design standardization process of walking wheel is introduced briefly in this paper. Standardization design improves the efficiency of product design, makes batch production convenient, reduces the manufacturing cost and brings economic benefits.

aluminum electrolysis； multifunction crane； wheel； standardization

2015-03-12

劉大立(1981-)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，碩士，主要從事新產(chǎn)品研發(fā)及技術管理工作。

TF821

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1003-8884(2015)03-0024-05