摘要：随着我国科学技术的不断进步，对于起重机的设计也越来越轻量化。本文介绍新型通用桥式起重机结构组成及技术特点。特别涉及主 副起升机构各部件的布置，大小车运行机构的选型和安装方式，小车架和桥机的结构设计及材料的改进，以期能够为类似设计提供参考。
关键词：新型轻量化桥式起重机；小车架；桥架
引言
随着我国经济的不断发展，起重机在工业安装以及物资的运输中起到了不可忽视的作用。现阶段我国拥有的起重机的设计以及制造水平正向 世界水平逐步靠拢，然而由于一部分的历史原因，在起重机的设计方面我国承袭了前苏联的相关设计理念，从而致使起重机能耗高、自重及 体积较大且安全系数裕量也较大。新型轻量化通用桥式起重机具有独特的设计理念，具有高度低、质量轻、轮压小等特点，可广泛应用于各 类生产车间，降低车间结构的设计承载能力和建设高度。使用轻量化起重机不仅可以有效减少用户对厂房建筑的改造成本，而且可以节省起 重机制造商的原材料投入。因此，开发该类产品的新结构，实现绿色制造模式在起重机制造业的运用势在必行。
1桥式起重机自重现状
起重机自重是判断其技术性能高低的一个指标。在起重机的发展过程中，起重机的起重重量越来越大，但与此同时，起重机的自重也越来越 大。举例来说，三峡工作用到的1200t桥式起重机，它是由太重集团设计制造的，自重达1000t；大连重工设计制造的20000t桥式起重机，其 自重便达到8000t。我们可以看出，这些起重机的自重惊人，这也便意味着它们的制造需要耗费大量的金属材料，造成巨大的材料使用成本。 除了对材料的损耗，起重机自重过大对道路、厂房、码头等会造成一定的破坏，要想避免这种破坏，这便要求道路、厂房、码头等拥有极高 的承载能力。综合以上可以看出，在起重机的设计过程中，除了考虑起重重量达到预期要求之外，还应尽量减轻起重机的自重。起重机的自 重可以分为两类：结构重量和机构重量。结构重量通常占自重的40%-70%，巨型起重机甚至可以达到自重的90%以上。我国的起重机自重与国 外等发达国家相比较而言，平均要比他们高20%-50%。因此在降低起重机自重上还有很大的提高空间。
2新型轻量化通用桥式起重机结构组成
新型轻量化桥式起重机一般采用双梁双轨单小车结构，由小车、桥架、大车运行机构、主吊钩吊具、副吊钩装置、司机室装置和电气设备等 组成。小车采用电缆滑车供电。主梁为偏轨窄翼缘箱型梁结构形式，端梁分三段用双铰连接，在桥架的两角分别设有大车驱动车轮，驱动轮 占总轮数1/4。电气设置在主梁外的平台上。（1）桥架。新型轻量化桥式起重机桥架由2根主梁、4根端梁、端梁铰及连接梁组成。桥架通过 铰接式端梁使车轮之间的距离拉大，改善厂房集中受力状况，省去了大车运行机构的平衡架。每根主梁头部的两端都安装有车轮，每根主梁 成为一个独立稳定的结构，在安装桥架时分别把带有车轮的主梁吊放在厂房的轨道上，用铰轴连起来即可，给桥架的安装带来了便利。（2） 主副起升机构。新型轻量化桥式起重机主副起升机构采用单电机、单减速机、单制动器、单卷筒的布置形式。减速器的低速轴驱动一个双联 卷筒，卷筒与减速器之间采用花键轴连接，电机壳体与减速机壳体采用法兰连接，电机轴与减速机轴连接采用梅花型联轴器。制动器采用电 力液压轮（盘）式制动器。主副起升机构起升载荷直接作用在小车架两侧的端梁上，主副起升减速器前部悬臂式安装。上滑轮组安装在上滑 轮梁内，上滑轮梁安装在小车架两根端梁上部。减速器悬空安装，同时减速器的箱体有足够的强度。（3）小车运行机构。新型轻量化桥式起 重机轻量化小车运行机构采用“三合一”的驱动方式，即电动机、制动器和减速器合并组装成一个部件，“三合一”减速电机只通过一个固 定铰支座与车架相连接，输出端采用锁紧套与车轮轴相联，安装调试十分方便，受车架变形影响也小。小车车轮为4个，1/2集中驱动。（4） 大车运行机构。新型轻量化桥式起重机大车运行机构采用“三合一”的驱动方式，大车车轮为8个，1/4集中驱动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3关键技术特点
3.1起升机构“四合一”结构形式
“四合一”为卷筒、减速机、制动器、电机合为一体，卷筒轴侧挂减速器，减速机高速轴为双出，一侧通过法兰套筒与电机连接，另一侧安 装制动轮，而且制动器底座焊接于减速机壳体上。
3.2起升机构采用三支点支撑安装形式
起升载荷通过卷筒两端的轴承座直接作用在小车架两侧的端梁上，减速器悬臂安装在端梁的外侧，并通过头部支撑安装在端梁上。卷筒的下 半部结构下沉到小车架内，电机外壳通过法兰固定在减速机外箱体上，制动器支座焊接在减速器箱体的另一侧，可有效降低卷筒中心高。同 时，通过上滑轮梁安装在小车架两根端梁上部，可降低上滑轮梁的变形对小车架端梁的影响，小车架结构紧凑，质量减轻。
3.3小车架的设计
小车架主要由2根端梁、上滑轮梁和2根连接梁组成。2根端梁和2根连接梁通过焊接组成一个框架结构，上滑轮安装在小车架端梁上。这种布 置方式的优点有：（1）上滑轮梁和端梁的受力情况可以简化为简支梁的受力情况，这种结构形式既保证了小车４轮在任何正常工况下都能与 钢轨接触，又降低了车架的制造精度要求；（2）卷筒处设计无车架体，减轻了小车架的质量，降低了小车高。
3.4桥架采用骑马式结构
主端梁连接采用定位块+高强度螺栓塔接，安装装配时易于调整。起重机吊钩上极限更小，同时有利于结构的参数化和模块化（特别是端梁） 设计。
3.5适应轻量化起重机电气控制柜的优化设计
起重机各机构采用变频调速、PLC程序控制、在线运行监控、故障显示及报警，机构互相连锁，实现调速和控制一体化。采用国产起重专用变 频器，在保证安全可靠的前提下，有效地降低设计成本，提高产品竞争力。根据变频器大小选择合适的控制柜尺寸，使元件布置紧凑合理。
3.6材料改进
材料的选择也会对起重机轻量化设计产生影响，目前倾向于选择轻质材料来制作起重机的各部分结构。比如，对于起重机臂架的设计，国外 有成功使用铝合金结构制造起重机，使用这种材料比使用常规材料的自重少30%-60%。对于主梁的设计，德国成功使用铝合金箱形单主梁制造 起重机，以此来代替参数一样的钢制双主梁，相比而言，前者比后者自重少70%左右。对于主梁强度的设计，目前使用的是普通钢材，为了减 少起重机的材料用量，可以使用高强度的钢材进行设计，由此降低整体自重。此外，如果使用H型钢来替代现在普遍使用的板材，能够极大地 减少材料的使用，节约材料和成本，并且抗弯能力也会有所提高，根据测试结果显示，使用H型钢比使用板材抗弯能力会提高30%左右。如果 使用尼龙柱销联轴器来替代现在普遍使用的齿轮联轴器，也可以减少桥式起重机的自重，实现桥式起重机的轻量化设计。除了对材料的选择 之外，材料的使用应当注意合理性。由于辅助材料占据主梁自重的20%-30%，因此要尽可能地减少对辅助材料的使用量，以减少自重。设计人 员的设计原则是在原来结构的基础上做减法，使每一块材料都能获得最有价值的使用，而不要平添自重却毫无意义。
结语
桥式起重机主要是由小车和大车组成的。小车质量的减轻，将决定大车运行车轮的选型和主梁截面的大小，起重机的轻量化应主要考虑小车 结构的轻量化，有效减轻小车各机构和小车架的质量将是轻量化研究的方向。
参考文献：
［1］张质文，王金诺，程文明，等.起重机设计手册［M］.2版.北京：中国铁道出版社，2013.
［2］张志宏，刘忠明，王征兵，等．桥式起重机减速器模块化轻量化设计技术研究［J］．起重运输机械，2017（8）：18－21．
［3］朱帅华，王征兵，张志宏，等．新型轻量化桥式起重机减速器箱体分析及结构优化［J］．机械传动，2017，41（7）：149－153．
［4］汤秀丽，潘俊萍.桥式起重机主梁轻量化设计的关键技术[J].起重运输机械，2014（1）：63-66.
论文作者:赵冲洲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：起重机论文; 车架论文; 自重论文; 减速器论文; 轻量化论文; 结构论文; 小车论文; 《电力设备》2018年第10期论文;