輪式起重機的發(fā)展現(xiàn)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(jié)構(gòu)、新技術(shù)以及新算法的應(yīng)用，輪式起重機將會得到快速的發(fā)展。輪式起重機極強的機動性使其在實際工程建設(shè)范圍中極為廣泛的應(yīng)用。本文介紹了國內(nèi)、外輪式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了其不足，并提出了未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：輪式起重機；現(xiàn)狀；趨勢

中圖分類號：TH213.6 文獻標(biāo)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(zhuǎn)起重機[1]。輪式起重機是將起重機構(gòu)加裝到加重型輪胎和輪軸構(gòu)成的特制底盤上的全回轉(zhuǎn)式起重機，其上方構(gòu)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(wěn)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(xiàn)小起重量吊裝和在吊載貨物下低速行駛。該設(shè)備由上車和下車構(gòu)成。上車為起重工作部分，分為：起升機構(gòu)、轉(zhuǎn)臺、平衡重、變幅機構(gòu)和動臂等，下車為行走和支撐部分。中間用回轉(zhuǎn)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(diào)平機身，使得起重機能夠穩(wěn)定。

輪式起重機根據(jù)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移等優(yōu)點；后者采用專用的地盤，車身短小，作業(yè)移動靈活。相比于汽車起重機，輪胎起重機穩(wěn)定性好、輪胎較寬、轉(zhuǎn)彎半徑小、車身短、作業(yè)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(shè)的應(yīng)用范圍極為廣泛。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，對起重機性能的要求也越來越高，起重作業(yè)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(yè)更加安全的起重機勢必成為未來研發(fā)工作的主流。隨著新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)以及新算法的應(yīng)用，輪式起重機將會得到快速的發(fā)展[2]。

2 國外輪式起重機的發(fā)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(shù)革新，其制造能力有質(zhì)的提升，生產(chǎn)的輪式起重機技術(shù)領(lǐng)先，主要銷往亞太和北美地區(qū)[3]。

亞洲起重機制造商的代表是日本，其產(chǎn)品的特點是十分注重經(jīng)濟性和適應(yīng)性。其制造的產(chǎn)品可靠性好，零部件通用性強，多采用模塊化的設(shè)計理念，不過分革新技術(shù)與裝備，其在保證質(zhì)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(jīng)過多年的技術(shù)積累以及發(fā)展，掌握了輪式起重機制造的諸多關(guān)鍵技術(shù)，如吊臂截面控制伸縮技術(shù)、底盤懸掛技術(shù)等，每家公司的產(chǎn)品都有自己獨特的技術(shù)特點。歐洲起重機生產(chǎn)商可以生產(chǎn)吊重為25噸到1200噸范圍內(nèi)的任何起重機產(chǎn)品，從2橋至9橋，產(chǎn)品豐富。利勃海爾生產(chǎn)的以LTML1200-9.1全液壓輪式起重機為代表的產(chǎn)品，為柴油發(fā)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?qū)崿F(xiàn)可帶載全自動伸縮。

3 國內(nèi)輪式起重機的發(fā)展

我國起重機行業(yè)起步晚，但隨著近年來國家鼓勵創(chuàng)新，各制造商大力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，使得我國起重機制造水平在某些技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達到世界領(lǐng)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(chǎn)業(yè)園區(qū)[6]。

我國工程機械方面的領(lǐng)軍企業(yè)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(chǎn)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(yè)科技進步一等獎[7]。2012年研制的QAY1600全地面起重機為我國當(dāng)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(lián)重科，目前已擁有完善的產(chǎn)業(yè)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(chǎn)品涉及國民經(jīng)濟的電力、港口及鐵路等工程設(shè)施的建設(shè)領(lǐng)域。該企業(yè)生產(chǎn)的起重機采用可變幅臂結(jié)構(gòu)、多輪轉(zhuǎn)向和多橋驅(qū)動技術(shù)、雙桿操作的電液比例控制、雙變量動力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、分體單杠插銷伸縮技術(shù)和橢圓截面支腿等國內(nèi)、國際領(lǐng)先技術(shù)[8]。

作為民營企業(yè)的代表，三一重工發(fā)展迅猛，經(jīng)過短短幾年變升級為我國最大的混凝土制造企業(yè)，而且其在起重機制造領(lǐng)域有一定的實力，產(chǎn)品類型多樣，能制造16噸至1200噸級的起重機產(chǎn)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(chǎn)的SAC12000千噸級全地面起重機，標(biāo)志著我國該領(lǐng)域的制造水平達到了全球領(lǐng)先水平[9]。

4 發(fā)展趨勢

目前，輪式起重機制造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其已面臨新技術(shù)的革新，科技含量提高，其發(fā)展趨勢如下：

（1）通用型產(chǎn)品簡易化、輕量化：通過新材料、新工藝的投入，來達到提高產(chǎn)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(tǒng)化、成套化進行起重作業(yè)：將各類起重機械組合為一套具有多種功能的系統(tǒng)，同時采用多種類型、多種噸位的起重機進行聯(lián)合作業(yè)，使其能夠適用于各種復(fù)雜的工況。（3）將產(chǎn)品組合化、模塊化：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。（4）多樣化進行產(chǎn)品設(shè)計：通過CAD/CAE設(shè)計、疲勞可靠性研發(fā)、極限設(shè)計、虛擬樣機設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和動態(tài)仿真等多樣化手段，對起重機相關(guān)產(chǎn)品進行設(shè)計。（5）產(chǎn)品自動化、人工智能化：將機械與計算機等學(xué)科結(jié)合起來，實現(xiàn)輪式起重機系統(tǒng)的智能化和自動化。產(chǎn)品操作界面更加人性化、舒適化、方便化和可靠化。（6）特需產(chǎn)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(jīng)研發(fā)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(fēng)電、冶金用起重機。

5 結(jié)語

輪式起重機的自重較大，吊臂的形式多樣化，作業(yè)工況有時極為復(fù)雜，因而產(chǎn)品設(shè)計階段的計算量大，計算難度大?，F(xiàn)代起重機的設(shè)計理論及方法主要有：優(yōu)化設(shè)計、計算機仿真設(shè)計[10]、極限狀態(tài)設(shè)計、有限元分析方法、理論解析計算、參數(shù)化設(shè)計[11]及模塊化設(shè)計[12]等，國內(nèi)起重機制造商在計算其性能時，主要結(jié)合使用理論解析計算和有限元法。使用有限元法計算結(jié)構(gòu)復(fù)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(yè)知識。在起重機設(shè)計前期，使用解析法能夠快速形成設(shè)計方案，且便于對起重機結(jié)構(gòu)進行理論計算。

當(dāng)前起重機生產(chǎn)商對產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度更為迫切，導(dǎo)致對設(shè)計方法和相關(guān)計算的要求也不斷提高。目前國內(nèi)對輪式起重機的整體設(shè)計計算沒有形成系統(tǒng)，計算的內(nèi)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(shè)計要求的情況下，通過解析法在理論上開發(fā)一個高效、通用的輪式起重機計算平臺迫在眉睫。

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