国外先进起重机的特点和发展趋势

　　 | 发布者：赵艳秋 | 来自工程机械 自有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产范围的扩大，自动化程度的提高，作为... 自有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用愈来愈广，作用越来越大，对起重机的要求也愈来愈高，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，剧烈的国际市场竞争也愈来愈依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，扼要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。

　　1、重点产品大型化，高速化和专用化

　　由于工业生产范围不断扩大，生产效率日趋提高，和产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐步增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度愈来愈高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的履带起重机起重量 000t，最大的桥式起重机起生日一1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达 50m/min，堆垛起重机级最大运行速度240m／min，垃圾处理用起重机的起升速度达100m／min。

　　工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的功效。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。这类起重机安装在房屋结构上，跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管，与飞机维修平台相连，并可作 600旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位，进行飞机的保护和修理极其快捷方便。

　　2、系列产品模块化、组合化和标准化

　　用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，构成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变成模块管理。达到改良整机性能，下降制造本钱，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采取起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下落12％，生产成本下降45％，经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大扎遏生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运线路在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，乃至能组成大型自动化物料搬运系统。

　　、通用产品小型化、轻型化和多样化

　　有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很沉重。这类起重机批量大、用途广，斟酌综合效益，要求起重机尽可能降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可命名全部建筑物高度下落，建筑结构轻型化，下降造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用处桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，已构成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量1~80吨，工作级别A1~A7，全部系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可合适不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等7种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这类起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造本钱，同时也可减小起重机的运行功率和运行本钱。与通用产品相比较，起重量10t，跨度22.5m，通用双梁桥式起重机自重24t，起重机轨面以上高度1876mm，起重机宽度5980mm；德马格起重机的自重只有8.7t，重量轻了176％，起重机轨面以上高度920mm，降低了104％，起重机宽度2980mm，外形尺寸减少了100%。

　　4、产品性能自动化、智能化和数字化

　　起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优秀的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。

　　例如德国采取激光装置查找起吊物的重心位置，在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。吊具自动防摇系统能在运行速度200m/min,加速度0.5m/s2情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几个毫米。起重机可通过磁场变换器或激光达到高精度定位。起重机上安装近场感应系统，可避免起重机之间的相互碰撞。起重机上还安装了微机自诊断监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如齿轮箱油温、油位，车轮轴承温度，起重机的载荷、应力和振动情况，制动器摩擦衬片的寿命及温度状态等。

　　5、产品组合成套化、集成化和柔性化

　　在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在全部物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能构成不同机种的最好匹配和组合，扬长避短，发挥最好功效。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。

　　例如生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统，用于钢板的喷丸处理、切割和入库的自动装卸搬运作业，比本来采用单机操作工作效率提高65％。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下1工序或仓库。这些在空间移动的起重机搬运系统代替了过去通常使用的自动导向搬运车，使车间地面面积得到充分利用。

　　6、产品构造新型化、美观化和实用化

　　结构方面采取薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种启强度低合金钢新材料，提高承载能力，改良受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采取箱形四梁结构，主梁与端梁采取高强度螺栓联接，便于运输与安装。

　　在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。 三合一 运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调剂简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为使中小吨位的起重小车结构尽可能简化，同时降低起童机的尺寸高度，减少轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改良加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽可能采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采取齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也愈来愈大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。

　　在电控方面开发性能好、本钱低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。采用电机仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，增加起重机的功能。今后会更加重视起重机的安全性。研制新型安全保护装置。重视司机的工作条件上，应用人体工程学设计司机室，下降司机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻觅开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机实现像熟练司机一样的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作为新的控制方法已引人注目。

　　7、国外工程起重机发展动向

　　7.1 发展超大型起重机

　　由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套装备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。1992年200t以上伸缩臂式起重机的世界销量为90台，到1997年增至1 0台。德国厂商在起重机大型化发展进程中处于领先地位。世界市场中150t以上的大吨位起重机多数是由利勃海尔和德马泰克公司提供的。利渤海尔LTM1800型是目前世界最大的AT产品，起重量800t，安装超起装置后型号变更加LTM11000D型，最大起重量增至1000t。该机售价550万美元。1998年推出的LTM1500型(起重量500t)售价为540万德国马克。上述三种机型在行驶状态需拆下吊臂等装置分别进行运输。 德马泰克公司1997年推出的AC650型安装超起装置后，最大起重量可从650t增至800t。该机售价500万德国马克。AC650是目前世界上起重吨位最大的整装式伸缩臂起重机，行驶状态不需拆下吊臂分别运输。 住友建机、多田野和加藤公司曾于1989年相继推出 60t汽车起重机。住友建机在90年代开发出80t～250t共4种AT产品。多田野也在90年代相继推出100t～550t共6种特大型AT产品。加藤公司则研制成NK5000型500t汽车起重机。目前日本生产的特大型起重机仅在国内销售。

　　7.2 迷你 起重机大量涌现

　　起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。10年前开发的神钢RK70(7t)是世界首台装有下俯式吊臂的 迷你 (Mini) RT产品。目前下俯式吊臂已成为 迷你 起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德马泰克AC25(25t)和加藤CR-250(25t)等较大吨位起重机上。 小松公司曾在90年代初、中期相继推出了装有下俯式吊臂的 LW80(8t)和LW(10t) 迷你 RT产品。该公司还曾于199 年和1997年分别推出了另外两种别具特点的LT 00型(4.9t)和LT500型(12t) 迷你 RT。据资料介绍，LT 00型与LT500型是世界首批装有全自动水平伸缩副臂的轮式起重机。它们将轮式起重机公路行驶能力与专用伸缩臂架技术融为一体，且具有塔机功能，可越过屋顶或其他障碍物靠近作业面，能替代小型自行架设塔机或大型折叠臂式随车起重机。

　　7. 伸缩臂结构不断改进

　　利渤海尔LTM1090/2(90t)和LTM1160/2型(160t)AT产品，采用了装有 Telematik 单缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这类卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的7节84m卵圆形截面主臂的LTM1500型(500t)AT产品，也采取这类单缸伸缩系统。格鲁夫开发的单缸伸缩系统要早于利勃海尔公司，但格鲁夫早期采用的单缸伸缩系统伸缩速度较慢。此外，德马泰克大吨位起重机主臂也采取卵圆形截面。 格鲁夫GMK6250(250t)和GMK5180(180t)两种AT产品，采取了装有双销双锁自动伸缩系统的U形截面主臂，伸臂速度较快(平均9m/s左右)。伸缩系统由电子式起重机操作装置控制，可将主臂自动伸至各种选定臂长。据报道，美国谢迪．格鲁夫工厂将采取德国工厂的主臂制造技术，原有梯形主臂将被淘汰，原因是焊接工艺复杂，制造本钱高。

　　7.4 数据总线技术得到运用

　　利渤海尔LTM10 0/2型( 0t)是世界首台装有数据总线管理系统的高技术双轴AT产品。该机采用CANBUS(控制域总线)技术，完成发动机－传动系统各功能块之间的数字式数据传输和电子控制。CANBUS总线及电气、液压、绳长和风力等数据又被输入到LSB控制装置之中。LSB控制装置是Liccon起重机控制系统的组成部分，可对全部系统数据流及监控特性进行编程。采取数据总线管理系统，可下降起重机油耗及排放值，简化布线，提高整机可靠性与维修方便性。目前已有多种新机型装有LSB系统数据总线(包括LTM1500)。格鲁夫GMK6250和GMK5180也采取了数据总线技术。

　　7.5 静液压传动起重机进入市场

　　首台静液压传动起重机是原克虏伯公司1992年研制的双轴KMK20 5型( 5t)AT产品。瑞士Compact Truck公司199 年推出的双轴CT2( 5t)AT产品是世界第一台投放市场的静液压传动起重机。意大利Rigo公司在1994年推出了RT200(20t)静液压传动RT起重机。随后Compact Truck公司在1997年推出了两种采取静液压传动的 轴CT (70t/80t)全地面起重机。该机装有8节7.1m～40.5m主臂，最大时速75km/h。 采取静液压传动，上车发动机既可驱动起重装置，还可驱动行走装置。另外，可将发动机横向安装在上车回转式操纵室后部，起到整体式配重作用。据介绍，某些机型采取静液压传动后，可大约减重1/ 。

　　7.6 混合型起重机得到发展

　　过去10年中日本RT产品居世界领先地位，许多产品装有传统型号不具备的适于公路行驶的驱动装置，因此可在日本公路合法行驶。这样就促使用户对欧美制造厂商也提出了新要求。据报道，1997年世界RT产品总销量达5000台，其中日本生产了2800台，美国为1250台。 起重机工业中出现了许多新概念设计。Compact Truck公司双轴CT2型（ 5t）、3轴CT 型(70/80t)和2000年将推出的4轴/6轴CT4型(110t/150t)AT产品，打破了传统驱动模式，采用静液压传动，装有下俯式主臂，整机结构紧凑。 德马泰克双轴AC250型(25t)、加藤双轴CR－250型(25t)AT产品和格鲁夫 轴 ATS40型( 6. t)全地面汽车起重机也属于混合型起重机，前两种机型又称为城市型起重机。

　　7.7 汽车起重机也在不断发展

　　为与RT和AT产品对抗，汽车起重机新技术、新产品也在不断发展。近年来汽车起重机在英、美等国市场的复兴，使人们对汽车起重机产生新的认识。几年前某些工业界人士曾预测，RT和AT产品的兴起将导致汽车起重机的衰退。日本汽车起重机在世界各地日趋流行，和最近格鲁夫、特雷克斯、林克．贝尔特、德马泰克等公司汽车起重机的产品进展，已向上述观念提出挑战。随着工程起重机各机种间技术的相互渗透与竞争，汽车起重机会在世界市场中继续占有一席之地。

　　7.8 随车起重机产销量不断增长

　　80年代末和90年代，国外随车起重机发展极为迅速。世界年总产量已达10万台左右。发展趋势是向多功能、大型化发展，已开发出装有6～8节伸缩臂的产品。液压系统油缸压力已达 0～ MPa，比10年前约提高50%，从而致使油缸尺寸的缩小，可在油泵规格不变或略有减小的情况下，提高油缸工作速度。遥控装置也有可能取得更广泛的使用。随车起重机将在今后一段时间内进一步侵占小吨位流动式起重机的部份市场