我國(guó)起重機(jī)械傳動(dòng)裝備輕量化獲重大突破

文/蔡云龍

我國(guó)起重機(jī)械傳動(dòng)裝備輕量化獲重大突破

文/蔡云龍

由國(guó)家科技部立項(xiàng)，中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織實(shí)施的一項(xiàng)橫跨“十二五”與“十三五”的國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目——《橋式起重機(jī)械輕量化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》課題，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目承辦方與協(xié)辦方歷時(shí)兩年之久的共同推進(jìn)，獲得突破性進(jìn)展。近期，中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)先后組織精悍的科研技術(shù)隊(duì)伍，通過(guò)了對(duì)起重機(jī)械核心傳動(dòng)裝備減速器的綜合檢測(cè)與中期檢查評(píng)審，充分肯定該項(xiàng)目序時(shí)推進(jìn)，并取得多項(xiàng)技術(shù)突破，對(duì)深入推進(jìn)我國(guó)起重機(jī)械向精準(zhǔn)化、輕量化、綠色節(jié)能型方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，趕超國(guó)際先進(jìn)水平提供了成套先進(jìn)技術(shù)支撐體系。

橫跨兩個(gè)五年計(jì)劃的國(guó)家科技支撐項(xiàng)目落地生根

根據(jù)我國(guó)工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略要求與《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》以及《綠色制造科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》提出的制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展思路及重要任務(wù)，北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院牽頭，承擔(dān)了國(guó)家科技部下達(dá)的橫跨“十二五”與“十三五”兩個(gè)五年計(jì)劃的科技支撐項(xiàng)目——《橋式起重機(jī)輕量化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》的開(kāi)發(fā)研究課題。該項(xiàng)目中的核心裝備和獨(dú)立課題《橋式起重機(jī)輕量化減速器關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》項(xiàng)目，明確由江蘇泰隆減速機(jī)股份有限公司牽頭承辦，聯(lián)合北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院、鄭州機(jī)械研究所、重慶大學(xué)和江蘇科技大學(xué)組成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體，于2015年1月至2017年12月底，分層次、分專(zhuān)題共同實(shí)施該課題的研究和項(xiàng)目推進(jìn)工作。

江蘇泰隆減速機(jī)公司總經(jīng)理殷愛(ài)國(guó)介紹，自2015年初至今的兩年多來(lái)，泰隆減速機(jī)公司與4家協(xié)辦單位組成科研技術(shù)同盟，實(shí)施對(duì)起重機(jī)輕量化減速器傳動(dòng)裝備的科技創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)研制。近期，中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織國(guó)內(nèi)有關(guān)起重機(jī)械、傳動(dòng)裝備、齒輪制造以及質(zhì)量控制等方面的專(zhuān)家學(xué)者，對(duì)其開(kāi)發(fā)研制的創(chuàng)新型減速器進(jìn)行技術(shù)與性能檢驗(yàn)測(cè)試和中期檢查評(píng)審。確認(rèn)該項(xiàng)目課題組按照國(guó)家科技部下達(dá)的可行性計(jì)劃，根據(jù)橋式起重機(jī)《優(yōu)化設(shè)計(jì)報(bào)告》與《力學(xué)分析報(bào)告》精神，完成了《橋式起重機(jī)輕量化減速器型譜》、《輕量化減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)報(bào)告》、《輕量化減速器新材料應(yīng)用報(bào)告》等技術(shù)文件，采用參數(shù)化、模塊化設(shè)計(jì)與降噪設(shè)計(jì)等手段，較好地實(shí)施了輕量化減速器的動(dòng)態(tài)分析、關(guān)鍵零部件制造、質(zhì)量控制、試驗(yàn)與應(yīng)用等方面的科研開(kāi)發(fā)，課題研究與產(chǎn)品制造取得了階段性成果。據(jù)檢測(cè)與評(píng)審組專(zhuān)家實(shí)地考察，泰隆減速機(jī)公司目前已經(jīng)完成了QQY315型與QQY400型兩種規(guī)格輕型化減速器的樣機(jī)制造，以及QQY450型、QQY630型、QQY710型三種規(guī)格產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)制造裝備圖，并完成了新型減速器的測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)制造與專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)裝備設(shè)置。

根據(jù)國(guó)家科技部支撐課題要求和檢測(cè)與檢查專(zhuān)家組評(píng)審，認(rèn)定輕量化減速器與傳統(tǒng)起重機(jī)械配套的JB/T10817型減速器相比，實(shí)現(xiàn)了功率密度提高20%，重量減輕10%，噪音降低3dB（分貝）的技術(shù)要求。采用該傳動(dòng)機(jī)械裝備的橋式起重機(jī)，整機(jī)重量可減輕15－20%，使用能耗降低10%以上，為我國(guó)起重機(jī)械攀登國(guó)際先進(jìn)水平、實(shí)現(xiàn)輕量化、智能化、綠色制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

輕量化減速器脫胎換骨的創(chuàng)新改造

起重機(jī)械是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝、貯備等啟動(dòng)過(guò)程所需的重要基礎(chǔ)設(shè)施，廣泛應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、港口、碼頭、廠房、貯料場(chǎng)所。長(zhǎng)期以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)鋼鐵、冶金、電力、建材、石油、化工、新能源產(chǎn)業(yè)、江海隧道及路橋建設(shè)等領(lǐng)域?qū)ζ鹬貦C(jī)械的需求和帶動(dòng)，使我國(guó)起重機(jī)行業(yè)每年實(shí)現(xiàn)了30%以上的高增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)起重機(jī)械設(shè)備年產(chǎn)量達(dá)4萬(wàn)臺(tái)以上，產(chǎn)值愈170億元，每年消耗中高檔鋼材超過(guò)170萬(wàn)噸。在起重機(jī)械構(gòu)件中，減速器是各類(lèi)部件的核心裝備，減速器的性能和結(jié)構(gòu)不但影響和決定著起重機(jī)械的速度、效率與穩(wěn)定性，而且與起重機(jī)的箱體、傳動(dòng)系統(tǒng)及電機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、卷筒等主要部件的結(jié)構(gòu)連接息息相關(guān)、相輔相成。

泰隆減速機(jī)公司技術(shù)研發(fā)部主任、橋式起重機(jī)輕量化減速器課題負(fù)責(zé)人孔霞向記者介紹，目前我國(guó)通用的橋式起重機(jī)普遍使用的是上世紀(jì)80年代研制的QG系列產(chǎn)品，其板梁結(jié)構(gòu)、起升機(jī)基體及底座結(jié)構(gòu)多數(shù)為鑄造件，整體重量、體積與結(jié)構(gòu)弊端多、能耗高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而現(xiàn)階段我國(guó)常規(guī)用橋式起重機(jī)相配套的減速器為ZQ系列、QJ系列、QY系列等產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)普遍存在尺寸偏大、精度偏低、接口形式單一、機(jī)型笨重、齒輪精度差、功率密度低、噪音大等弊端，嚴(yán)重制約了我國(guó)起重機(jī)械的升級(jí)換代與現(xiàn)代化應(yīng)用。通過(guò)對(duì)減速器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，實(shí)行起重機(jī)械輕量化制造，是當(dāng)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，更是我國(guó)“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃和中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

橋式起重機(jī)減速器的輕量化制造，歷經(jīng)了課題綜合研究、系列設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制、型式試驗(yàn)、可靠性分析、安全節(jié)能性評(píng)估等步驟，攻克了提升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)特性分析；傳動(dòng)方式組合型模塊化設(shè)計(jì)；齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)集成優(yōu)化；減速器安裝形式優(yōu)化；電機(jī)高頻振動(dòng)對(duì)減速器壽命影響分析；減速器硬齒面齒輪熱處理應(yīng)力與變形控制等技術(shù)難關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)家科技支撐計(jì)劃的技術(shù)指標(biāo)和指令性要求。起重機(jī)的關(guān)鍵部件緊密?chē)@減速器型譜設(shè)計(jì)、制造和裝備，實(shí)施高功率密度、高可靠性、低噪音、輕量化、系列化綠色制造，對(duì)推動(dòng)我國(guó)起重機(jī)械向輕量化、智能化、節(jié)能型、安全可靠等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)方向發(fā)展具有十分重要的意義。

對(duì)接“中國(guó)制造2025”提升國(guó)際現(xiàn)代化水平

減速器是確保起重機(jī)械作業(yè)安全可靠的核心部件，其整體結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)起重機(jī)在空載和負(fù)載狀態(tài)下聯(lián)動(dòng)作業(yè)，運(yùn)行系統(tǒng)通過(guò)智能型設(shè)計(jì)，能?chē)?yán)格遵循給定的起重運(yùn)行速度，大幅度提高工作效率，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，降低使用能耗。本課題支撐項(xiàng)目為5－200T級(jí)橋式起重機(jī)輕量化研發(fā)制造，并給定了必須達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該課題屬于多專(zhuān)業(yè)多學(xué)科交叉、技術(shù)研究與工程應(yīng)用緊密結(jié)合的項(xiàng)目，目前該項(xiàng)目在自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)占有，科技人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)等方面取得了整體性突破。已研究制訂了“起重機(jī)兩支點(diǎn)減速器企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，起草了“起重機(jī)兩支點(diǎn)減速器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”送審方案，發(fā)表國(guó)際論文3篇，國(guó)內(nèi)論文1篇，獲國(guó)家專(zhuān)利兩項(xiàng)。本課題主辦方與4家協(xié)辦單位全部參與人員58人，其中博士生、研究生9名，投入本課題的科研制造時(shí)間達(dá)408人次/月，培養(yǎng)了一大批具有專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的科研設(shè)計(jì)人員，建立了參數(shù)模塊化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)模塊化制造方面的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，為我國(guó)模塊化系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造奠定了堅(jiān)實(shí)的人才與技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)造就了產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地。

中國(guó)減變速機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)、江蘇泰隆機(jī)械集團(tuán)公司董事長(zhǎng)殷根章向本報(bào)記者介紹，輕量化橋式起重機(jī)是我國(guó)未來(lái)發(fā)展的方向，目前我國(guó)傳統(tǒng)起重機(jī)市場(chǎng)擁有總量達(dá)10萬(wàn)臺(tái)之多，產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，應(yīng)用前景廣闊。輕量化減速器的開(kāi)發(fā)研制，可使橋式起重機(jī)重量減輕15－20%，年節(jié)約中高檔鋼材10－15萬(wàn)噸。