輕捷精準起重機的設計研究

劉均勇 黃自湘 譚吉 柯樹浩 藍競

摘要：輕捷精準起重機用來對物料作起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設備，它可以減輕體力勞動、提高生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化。輕捷精準起重機主要由起升機構、變幅機構、回轉機構、行走機構、及電氣設備等部份組成，可帶載作水平位移 （變幅）和任意角度回轉，起升、變幅與回轉既可單獨動作，也可聯(lián)合動作，操作方便，動作靈活，并且整個傳動過程比較平穩(wěn)，可廣泛應用于多種場合的貨物搬運。

關鍵詞：輕捷精準起重機，機械化，平穩(wěn)，搬運

1.起重機的發(fā)展背景及現(xiàn)狀及應用

目前，國外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯一一德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司家產(chǎn)品系列較全，市場占有率較高。進入21世紀以來，全球隨車起重機市場已經(jīng)歷了兩次周期性變化。2007年，總銷售量達到第一個峰值。之后，由于金融危機的沖擊，市場需求大幅度回落，但是由于新興市場的強勁增長，全球銷售量在2011年迅速回升到12.55萬臺的歷史新高點。與銷量走勢較為一致的是，市場規(guī)模也呈現(xiàn)出W型走勢，但由于現(xiàn)今隨車起重機向高噸位發(fā)展，單價變高，使得市場規(guī)模在近幾年的下降幅度要小于銷量的下降。2016年全球隨車起重機市場規(guī)模約為135.32億美元，同比小幅增長1.1%。

隨著國家提出中國制造“2025”、“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的頒布和實施，必將促進工程起重機供給側改革，給工程機械整體行業(yè)帶來了新的機遇。以交通、能源、石化等基礎設施為建設重點，需要專業(yè)化、智能化的高端工程機械。企業(yè)要在激烈的競爭中脫穎而出，要堅持品牌戰(zhàn)略，以技術為引領，創(chuàng)造企業(yè)價值。不單要面對來自國內市場規(guī)?；募ち腋偁帲鎸H性企業(yè)的技術性競爭，海外市場的份額是未來發(fā)展的決定性因素。20世紀80年代以來，我國在充分吸收國外先進起重機械制造技術的基礎上，開始消化國外技術，實現(xiàn)起重機械產(chǎn)品及關鍵零部件的國產(chǎn)化成為當時的技術發(fā)展主流。2017年以來，由于環(huán)保、更新需求及大型工程建成的需求，起重機械新機銷量一路高升。隨車起重機市場規(guī)模高速增長，預計 2022年中國隨車市場規(guī)模達147億元。考慮到起重機向高噸位和高端化發(fā)展，認為起重機市場設備單價上升，市場規(guī)模增速應大于銷量增速。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測，2022年我國起重機市場規(guī)模達147億元。

2.輕捷精準起重機的設計

本次設計針對小車的起升機構及運行機構，通過一系列的設計不僅有效的減輕起重機的自重，更使起重機的結構簡潔可靠，輕捷精準的運作，驅動機構達到同步，起升重物高速平穩(wěn)。

2.1設計的要求

對大車運行機構設計的基本要求是：（1）機構要緊湊，重量要輕;（2）起重機運行要靈活;（3）維修檢修方便，機構布置合理。

2.2機構傳動方案

大車機構傳動方案，基本分為兩類：分別傳動和集中傳動，起重機常用的跨度半徑（10.5-32M）范圍傳動的方案，本設計跨度半徑為25.5m采用分別傳動的方案。

2.3大車運行機構具體布置的主要問題

對于大車運行機構具體布置的主要問題有：（1）聯(lián)軸器的選擇;（2）軸承位置的安排;（3）軸長度的確定。

2.4大車運行機構的計算

2.4.1電動機的選擇

電動機靜功率：

2.5輕捷精準起重機創(chuàng)新點

2.5.1增強靈活度

起重機回轉支承裝置形式采用大軸承回轉支承，大軸承選用單排四點接觸球式組合軸承，軸承內外圈用高強度螺栓分別與轉臺和圓筒的法蘭盤相聯(lián)：這種支承形式載能力大，使用壽命長，結構緊湊，工作平穩(wěn)、自重輕、重心低?；剞D驅動裝置采用 JZR 系列電機，蝸桿減速器通過小齒輪驅動回轉部分回轉?；剞D大軸承與小齒輪及鎖定裝置均采用手動潤滑泵實現(xiàn)集中潤滑。

2.5.2提高準確度

變幅機構采用液壓缸驅動，這種傳動方式加工反應迅速，行動輕捷，容易精準控制。同時由于在設計中變幅系統(tǒng)采用了綜合優(yōu)化設計方法，使變幅系統(tǒng)各結構件的幾何尺寸減小，自重減輕，鉸點位置布置合理，變幅驅動功率也相應減小，與同類型門機的變幅系統(tǒng)相比，具有明顯的優(yōu)越性。

2.5.3改善實用性

本機構能在 20米/ 秒的風速和 2%的坡度時能逆風上坡起動或順風下坡制動，并能逆風運行至錨定地點。每條門腿上設置與行走軌道端部相匹配的緩沖器。每對緩沖器須能吸收和消耗起重機以 85%的額定速度撞擊車檔時的動能。

3.結論

對起重機所需要設計的部分進行計算，計算得出了電動機靜功、靜強度和緩沖容量等物理量，根據(jù)計算選取了適當?shù)牟考?設計出了起重機輕捷精準的機構，有效得減輕了起重機的自重更使起重機的結構簡潔可靠驅動機構達到同步起升重物高速平穩(wěn)工作。

參考文獻

[1]許洪基.現(xiàn)代機械傳動手冊[M].機械工業(yè)出版社，1995.

[2]楊長睽.起重機械[M].北京機械工業(yè)出版社，1982.

[3]王金諾.劉權等.起重機設計手冊[M].高等教育出版社，1993.

[4]徐克晉.金屬結構[M].北京機械工業(yè)出版社，1982.

[5]盧賢占等.機械原理[M].機械工業(yè)出版社，1990.

[6]張質文. 起重機設計手冊[M].北京： 中國鐵道出版社， 2013.

基金項目：北部灣大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃資助項目（202011607059）。

（北部灣大學?廣西?欽州?535011）