浅议电解铝行业多功能起重机行走车轮的设计标准化

刘大立

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

浅议电解铝行业多功能起重机行走车轮的设计标准化

刘大立

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

本文简要介绍了中国有色(沈阳)冶金机械有限公司主导产品“三车”——电解铝行业使用的铝电解多功能起重机、焙烧多功能起重机、堆垛多功能起重机的行走车轮的设计标准化过程。通过实施行走车轮设计标准化，提高了产品设计效率，便于批量化生产，同时降低了制造成本，取得了良好的效果。

铝电解； 多功能起重机； 车轮； 标准化

0 引言

中国有色(沈阳)冶金机械有限公司自1983年制造出中国第一套铝电解多功能起重机、焙烧多功能起重机、堆垛多功能起重机以来，已一共生产出了1 500多台各型号多功能起重机。多功能起重机是电解铝行业的关键设备，虽然市场需求量较大，但大多均为非标制造，个性很强，几乎一个合同号一个规格。据统计，公司生产的铝电解多功能起重机、焙烧多功能起重机、堆垛多功能起重机中的常用行走车轮按照车轮直径、轮毂结构、踏面宽度等不同进行划分，共有8个规格，30多种。车轮多样化，给制造企业带来了很多困难与不便，且制造成本较高、生产效率极低。特别是当用户缓要设备时，因其个性不同，不能代用，造成一定时限内产品积压，在很大程度上不但影响了企业资金流动，影响了交货期，对企业的经济效益也有重大影响。

随着科学技术的不断发展和“十二五”节能政策的实施，重型设备制造业高能耗问题已达到亟待解决的地步，再加上订单式产品却保持着批量产品的价格使得成本居高不下。为此，各制造业节能减排政策和降本增效措施紧锣密鼓地筹备和开展。本文结合企业实际状况，针对降本增效、提高产品零部件通用性措施之一——车轮标准化展开分析，提出规范化、互换性高的标准化车轮组设计。

1 标准化之前的情况

1.1 多功能起重机常用的大车车轮尺寸举例(共4种，见图1)

由于铝电解多功能起重机供电侧防走偏，普遍采用水平轮结构[1]，因而图1中带双轮缘车轮在铝电解天车上基本很少应用。而图1中从左至右第二和第三种大车轮在三种多功能起重机行走机构中应用最为广泛。在设计过程中，为了保证设计周期，在没有统一标准化情况下，借鉴原有设计是必然的。

图1 大车车轮

1.2 多功能起重机常用的小车车轮尺寸举例(共4种，见图2)

小车轮基本不采用带轮缘结构车轮，除了考虑承载因素外，结构区别主要在工艺减重设置上。

对于铝电解多功能起重机，由于小车上其它操作工具配置基本一致，故影响工具小车自重的主要因素是料仓容量大小。一般情况下，料仓容量在6 m3，亦表示工具小车的总重量相差很小，因而小车轮需要统一。对于出铝小车，决定车轮大小的关键因素是额定起重量，可根据额定吊重进行分类。

需要强调的是焙烧多功能起重机，其小车及其吊重占整车重量的60%左右。由于小车重量与铝电解多功能起重机整车重量相差无几，再加上小车车轮数量少于铝电解多功能起重机大车，故焙烧多功能起重机的小车车轮明显大于铝电解多功能起重机大车车轮。

1.3 主要的尺寸类型

根据前述不同多功能起重机及大小车结构，标准化前大小车车轮的主要尺寸类型归结起来有8种，见表1。从表中也可清晰看出，一台铝电解多功能起重机大车具有一种尺寸，小车具有三种尺寸。其中，小车尺寸相差很小，在综合考虑承载、加工成本、互换性等因素条件下，具有统一标准的可行性。

1.4 标准化之前的主要不足

(1)车轮种类的多样化，降低了车轮的通用性，无形中增加了技术资料准备、采购、生产的周期，增加了采购成本。

(2)小批量生产，标准化程度不高，生产效率低，较难形成精益生产、精益物流管理，以及较高程度的流程化生产和流水线生产。

(3)容易造成一定时限内产品积压，在很大程度上不但影响了企业资金流动，影响了交货期，而且也较大地影响了企业的经济效益。

图2 小车车轮

表1 大车及小车尺寸类型明细表

2 标准化设计改进

2.1 标准化的思路与措施

车轮的主要功能是承载整个设备自重及额定吊重，且保证在轨道上稳定运行。因此，标准化车轮设计，首先确定各车轮满足最大承载要求。由于上述车轮均采用同种工艺和热处理方法，且已经经过大批量实际运行检验，仅需要简单计算和比较相近尺寸大小车轮。为此，从轮子的外径、内径、踏面宽度、轮毂形状等着手对比，在保证设备功能和使用性能的基础上，所有车轮轮毂的结构见图3形式设计。

图3 标准车轮轮毂形式

根据实际计算和实际运行检验，标准化车轮为

以下4种：

(1)电解起重机(25 t以下)工具小车和出铝小车的车轮为同一种规格φ300 mm，其中踏面宽度100 mm。

(2)电解起重机(32 t)出铝小车水平轮和工具小车车轮统一规格φ400 mm，其中踏面宽度110 mm。

(3)电解起重机大车车轮和堆垛起重机车轮统一至规格φ550 mm，其中踏面宽度统一至150 mm。

(4)焙烧多功能起重机小车车轮统一规格φ600 mm，其中踏面宽度减小为150 mm；大车车轮规格减小至φ600 mm，其中踏面宽度200 mm。

根据各种多功能起重机结构形式和实际承载能力，改进后的尺寸明细表(见表2)。

2.2 标准化结果

将电解多功能起重机、焙烧多功能起重机、堆垛多功能起重机中的30多种车轮归纳整理成了5种规格，进一步优化后形成正规的企业标准(见表3)。选择依据：受跨度、起重量、轮压等条件约束。根据设备制造、使用经验进行选择。

根据现有多功能起重机实际跨度、承载等关键参数，经过验算，确定各多功能最终车轮参数，分别见表4、表5和表6。

表2 改进后的车轮尺寸规格表

表3 三种多功能起重机车轮标准化设计

表4 电解多功能起重机车轮选择

表5 焙烧多功能起重机车轮选择

表6 堆垛多功能起重机车轮选择

4 标准化后降成本效益

以大车车轮为例，改善前车轮价格(以原料价格+加工费用估算)：4 800元/个，改善后车轮价格：4 700元/个，预计每台起重机可降低成本800元。具体设备降低成本见表7。

表7 改进前后成本对比

此外，可进行按图号组织生产，前期技术、生产资料准备时间和采购周期大大减少。

综上所述，通过选用标准化之后的5种规格的车轮，一是能满足现行的任何一种规格或种类多功能起重机的需求(用户有特殊要求时除外)；二是便于批量采购、批量化的按图号组织生产；三是降低成本，提高生产效率。

[1] GB/3811—2010，起重机设计规范[S].

Discussion on Design Standardization of Walking Wheel of Multifunction Cranes in Aluminum Electrolysis Industry

LIU Da-li

The three cranes, pot tending machine, furnace tending assembly, anode stacking crane are our company’s leading products. The design standardization process of walking wheel is introduced briefly in this paper. Standardization design improves the efficiency of product design, makes batch production convenient, reduces the manufacturing cost and brings economic benefits.

aluminum electrolysis； multifunction crane； wheel； standardization

2015-03-12

刘大立(1981-)，女，内蒙古赤峰人，工程师，硕士，主要从事新产品研发及技术管理工作。

TF821

B

1003-8884(2015)03-0024-05