【正文】 成；在核發(fā)電站中，采用特殊的起重機，用以代替人的操作去擔當對人體健康有嚴重危害的作業(yè)。隨著科學技術和生產(chǎn)的發(fā)展．起重機械在不斷地完善和發(fā)展之中 [1] 。 現(xiàn)代起重機的特征和發(fā)展趨向 隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和 自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。尤其是電子計算機技術的廣泛應用，促使了許多跨學科的先進設計方法出現(xiàn)，推動了現(xiàn)代制造技術和檢測技術的提高。激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術的競爭。這些都促使起重機的技術性能進入嶄新的發(fā)展階段，起重機正經(jīng)歷著一場巨大的變革。 [2] 我國正以前所未有的速度進入全球化國際競爭市場，中國的起重機制造業(yè)面臨著機遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢。因此起重機的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關鍵?，F(xiàn)根據(jù)國內(nèi) 外起重機的新理論、新技術和新動向，結合實例，簡要論述現(xiàn)代起重機的特征和發(fā)展趨向。 重點產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要好用，容易維護，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均無故障工作時間要長?？煽啃允菄H市場產(chǎn)品競爭的焦點，國外許多大公司都制定 了可靠性內(nèi)控標準。我國起重機的性能要趕超世界先進水平，最關鍵的是要提高可靠性，使起重機具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟性。目前世界上最大的浮游起重機起重量 6500t，最大的履帶起重機起重量 3000t，最大的橋式起重機起重量 1200t，自動化立體倉庫堆垛起重機最大運行速度達 240m／ min。系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標準化和實用化 畢業(yè)設計（論文） 2 許多起重機是成系列成批量的產(chǎn)品，采用系統(tǒng)多目標整體優(yōu)化方法進行起重機系列設計已成為發(fā)展重點，通過全面考慮性能、成本、工藝、生產(chǎn)管理、制造批量和使用維護等多種因 素對系列主參數(shù)進行合理匹配，以達到改善整機性能．降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。 用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件 制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。由于提高了通用化程度，可使單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品改換成具有相當批量的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生 產(chǎn)，降低制造成本。能以較少的模塊形式，組合成多品種多規(guī)格的起重機，滿足市場需求，增加競爭能力。 德國德馬格公司生產(chǎn)的橋式起重機充分考慮了模塊化和組合化，使系列、整機、機構、部件和零件互相之間的參數(shù)匹配，能力分布達到最為經(jīng)濟合理的搭配效果。利用起重量與起升速度的乘積為常數(shù)的方法使起升機構主要部件達到最大限度的通用。再通過滑輪倍率的變化派生出更多的規(guī)格。 5～ 125t 橋式起重機系列，多種工作級別，只需 4種基型的起重小車。該公司開發(fā)的標準車輪箱模塊系列，上面有多組聯(lián)接孔，可選裝不同型號的驅(qū)動單元，可組裝成臺 車，可與金屬結構件組合后用作各種橋式、門式起重機，巷道堆垛起重機或其它軌行式起重運輸機械的運行機械，其車輪有多種踏面形式可供選用。由于不受基距限制，組合靈活，用途廣泛。該公司的端梁標準模塊系列已經(jīng)商品化，與主梁之間采用摩擦環(huán)和高強度螺栓的連接方式，提高了互換性和尺寸精度，減少了接合面的加工量。與任一主梁都可快速有效相接。有適用于單梁或雙梁兩種形式的端梁模塊，根據(jù)起重量及跨度就可確定出適用的端梁型號。 通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化 有相當批量的起重機是在一般的車間倉庫使用，要求并不很高， 工作并不十分繁重。如何提高這些起重機的適用性，降低制造成本，是市場競爭能否獲勝的關鍵。考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結構，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結構輕型化，降低造價和使用維護費用。因此電動葫蘆橋式起重機和輕型梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位一般用途橋式畢業(yè)設計（論文） 3 起重機。 用戶的需求性促進了起重機的多樣性。起重機的系列參數(shù)范圍進一步擴大，功能選擇進一步增加，一機多用產(chǎn)品進一步得到發(fā)展，以增強應變能力。在一般使用場合采用無線遙控操作的比例也將逐步增多。 德國德馬格公司經(jīng)過長期的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成一個輕型組合式標準起重機系列。整個系列由組合式工字形單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁多個品種組成。主梁與端梁相接共有 15 種形式，可適合不同建筑物和不同起吊物的要求。每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速可供任意選擇。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、遠紅外或無線電遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等 7種選擇，外加不同的導電形式，不同的電控形式，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機，充分滿足用戶不同的需求。這 種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化，與國內(nèi)產(chǎn)品相比較，起重量 32t，跨度 ，國內(nèi)雙梁橋式起重機自重為 ，電動葫蘆橋式起重機自重為 ，而德馬格電動葫蘆橋式起重機的自重只有 ，比國內(nèi)產(chǎn)品分別輕 60％和 35％。 隨著起重機的不斷發(fā)展，我們公司的產(chǎn)品，能夠適應行業(yè)的發(fā)展，我們公司的智能超載限制器及科藍安控系統(tǒng)，作為起重機安全運行的保護神，可異地、遠程、實時監(jiān)控起重機的運行。 、智能化、集成化和高效化 起重機的更新和發(fā)展 ,很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將自動化技 術和機械傳動技術相結合 ,將先進的微電子技術、電力電子技術、光纜通訊技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)自動化和半自動化。使起重機組成的物料搬運系統(tǒng)具有更高的柔性 ,以適應未來多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。 大型高效起重機的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器 PLC、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。它賦于起重機以信息功能 ,可進行信息傳遞、處理及動力控制 ,大大提高了綜合自動化水平。目前控制方面重 點發(fā)展吊具防偏防搖技術 ,取物裝置自動取、卸物技術 ,位置檢測及自動位置控制技術 ,故障自診斷監(jiān)控技術等。 、系統(tǒng)化、復合化和信息化 在起重機單機自動化的基礎上 ,通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬畢業(yè)設計（論文） 4 運集成系統(tǒng) ,通過中央控制室的控制 ,能與生產(chǎn)設備有機結合 ,能與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機自動化程度較高 ,具有信息處理功能 ,可將傳感器檢測出來的各種信息實施存貯、運算、邏輯判斷、變換等處理加工 ,進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入輸出接口 ,實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料 搬運系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成 ,能形成不同機種的最佳匹配和組合 ,取長補短 ,發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng) ,商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng) ,集裝箱裝卸搬運系統(tǒng) ,交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。 生產(chǎn)工程機械的美國卡特皮勒公司金屬結構廠購置了一條以橋式起重機為主的物料自動搬運系統(tǒng) ,用以鋼板噴丸處理、自動切割和出入庫的自動裝卸運輸作業(yè) ,比原先采用單機操作工作效率提高 65%。日本東芝浜川崎工廠采用由全自動橋式起重機組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運柔性加工線上的夾具和工件 ,為機床運送毛坯或 將加工好的零件送到下一工序或倉庫。這些在空間移動的搬運起重機代替了過去通常在地面行駛的自動導向搬運車 ,使車間地面面積得到充分利用。 、精確化、快速化和全面化 隨著電子計算機技術的廣泛應用和系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、價值工程、可靠性工程、創(chuàng)造工程和人機工程等現(xiàn)代設計理論的不斷發(fā)展 ,促使許多跨學科的現(xiàn)代設計方法出現(xiàn) ,使起重機的設計進入創(chuàng)新、高質(zhì)量、高效率的新階段。目前 ,計算機輔助設計 (CAD)已逐步深入到設計的各個階段和設計工作所涉及的各個領域。不僅能利用計算機運算速度快、計算精度高、存儲信息量大和 邏輯推理能力強等優(yōu)點代替人工進行方案選擇、計算分析與繪圖 ,而且還能通過人機交互 ,最大限度地發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造力和經(jīng) 驗。美國、德國、日本等一些起重機公司都廣泛應用 CAD,徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板。并且還與計算機輔助工藝規(guī)劃 (CAPP)和計算機輔助制造 (CAM)相銜接 ,做到了無圖化生產(chǎn)。 起重機是在復雜工況下工作的大型結構系統(tǒng) ,其動態(tài)性能受多種因素影響 ,運動參數(shù)與載荷不能用一個簡單的數(shù)學模型描述。以往多以靜態(tài)設計為主 ,局限性很大。國內(nèi)外近年來在起重機設計中采用了動態(tài)仿真設計新方法 ,用計算機對機構與結構在各種工況下 承受載荷進行運動狀態(tài)及隨時間變化過程的仿真模擬 ,得到仿真輸出參數(shù)和結果 ,以此來估計和推斷實際運行的各種數(shù)據(jù)。 人機工程學把起重機、人和作業(yè)環(huán)境作為整個系統(tǒng)來研究 ,創(chuàng)造一種人與起重機畢業(yè)設計（論文） 5 最佳相互作用狀態(tài)。人機工程學在起重機上的應用主要體現(xiàn)在司機室的設計 ,包括司機室的合理布置 ,減輕司機疲勞和提高工作效率的措施 ,加強環(huán)境保護 ,減少灰塵和廢氣污染 ,減少司機室的振動和噪聲等。 隨著起重機的高速化和大型化 ,還需進一步深入開展對起重機載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性和疲勞特性的研究。進一步開展對起重機整機及零部件的可靠性試驗研究 ,提供 起重機新的設計方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元法、模塊化設計、反求工程設計、疲勞設計和健壯設計會更深入全面地得到應用。 、美觀化、宜人化和綜合化 結構方面采用薄壁型材和異型鋼 ,減少結構的拼接焊縫 ,提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料 ,提高承載能力 ,改善受力條件 ,減輕自重和增加外形美觀。橋式類型起重機橋架大多采用箱形四梁結構 ,主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接 ,便于加工、運輸與安裝。在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件 ,簡化機構?！叭弦弧边\行機構由于結構緊湊、拆裝方便 、調(diào)整簡單并運行平穩(wěn) ,將成為起重機運行機構的主流 ,減速器殼體、卷筒及滑輪等的制造都以焊代鑄 ,能減輕自重、增加承載能力和改 善加工制造條件。減速器齒輪采用硬齒面 ,以減小體積 ,提高承載能力 ,增加使用壽命。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng) ,發(fā)展半自動和全自動操縱。采用機、電、儀、液一體化技術 ,提高使用性能和可靠性 ,增加起重機的功能。有專家指出 ,未來的起重機驅(qū)動技術 ,由于變頻調(diào)速系統(tǒng)越來越多地得到應用 ,交流鼠籠電動機將會重新受到重視并被廣泛采用。今后會更加注重起重機的安全性 ,研制新型安全保 護裝置和故障自動顯示裝置 ,并重視司機工作條件的改善。 、靈捷化、精益化和規(guī)?；? 在激烈的市場競爭條件下 ,要提高起重機的市場占有率 ,確保起重機的高性能高質(zhì)量 ,并不斷推出新產(chǎn)品 ,生產(chǎn)企業(yè)必須具備市場變化的適應能力和快速反應能力。包括提高生產(chǎn)效率 ,提高和保持產(chǎn)品質(zhì)量的一致性 ,降低生產(chǎn)成本 ,縮短生產(chǎn)周期 ,加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等。生產(chǎn)制造的柔性化是使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要 ,從適應當前單品種大批量生產(chǎn)方式向多品種小批量生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)制造的靈捷化是使產(chǎn)品生產(chǎn)與推向市場的準備時間 縮為最短 ,使企業(yè)機制能靈活向。生產(chǎn)制造的精益化是使生產(chǎn)過程勞動生產(chǎn)率不斷提高 ,保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,強調(diào)企業(yè)各部門相互密切合作。良好的生產(chǎn)機制和管理機制是企業(yè)發(fā)展的前提。起重機制造時畢業(yè)設計（論文） 6 廣泛采用計算機輔助工藝規(guī)劃 (CAPP)、計算機輔助制造 (CAM)和柔性制造系統(tǒng) (FMS)。采用擠壓成型、沖壓成型、精密鑄造等少、無切削工藝 ,采用光電跟蹤切割技術、焊接機器人技術。充分利用加工中心和全自動數(shù)控機床 ,提高加工制造的自動化水平。制造手段的現(xiàn)代化是保持質(zhì)量穩(wěn)定 ,提高勞動生產(chǎn)率的前提 [2] 。 國產(chǎn)起重機與國外產(chǎn)品的差距 近些年來，伴隨著我國固定資產(chǎn)投資的飛速增長、基礎設施建設和大型項目的不斷上馬，使得我國工程機械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們越來越多的關注。近期炒得沸沸揚揚的 “ 徐工收購案 ” 更是吸引了眾多業(yè)內(nèi)外人士的目光。那么，我國工程機械行業(yè)的競爭力究竟如何？同國外的對手相比，孰優(yōu)孰劣？有關專家以起重機產(chǎn)品為例，從四個方面進行了分析對比。 技術實力應該說，我國起重機的制造技術還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國內(nèi)外擁有廣闊的市場。然而，與歐美日等發(fā)達地區(qū)相比，我們的技術實力還是有一 定差距的。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，級別超過 200 噸的履帶式起重機、超過 100 噸的汽車起重機大多要進行國際招標采購，這說明目前國內(nèi)在這方面尚不具備大量生產(chǎn)的能力。歐洲起重機的平均噸位在 800 噸，而我國目前這一數(shù)字卻不到 200。徐州重型機械公司的QUY300 型履帶式起重機重臂最大起重量可達 300 噸， QAY200 型全路面起重機額定起重量為 200 噸，這已是目前國內(nèi)之最，與利渤海爾、馬尼托瓦克等國際起重機行業(yè)巨頭在技術方面還有很大差距。 產(chǎn)品結構由于技術能力所限，我國起重機在產(chǎn)品結構上也不夠完善，難以同國外匹敵。中國國際招