我国起重机械传动装备轻量化获重大突破

文/蔡云龙

我国起重机械传动装备轻量化获重大突破

文/蔡云龙

由国家科技部立项，中国机械工业联合会组织实施的一项横跨“十二五”与“十三五”的国家科技支撑计划重点项目——《桥式起重机械轻量化关键技术研究与应用》课题，经过项目承办方与协办方历时两年之久的共同推进，获得突破性进展。近期，中国机械工业联合会先后组织精悍的科研技术队伍，通过了对起重机械核心传动装备减速器的综合检测与中期检查评审，充分肯定该项目序时推进，并取得多项技术突破，对深入推进我国起重机械向精准化、轻量化、绿色节能型方向转型升级，赶超国际先进水平提供了成套先进技术支撑体系。

横跨两个五年计划的国家科技支撑项目落地生根

根据我国工业强基战略要求与《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》以及《绿色制造科技发展“十二五”专项规划》提出的制造业领域发展思路及重要任务，北京起重运输机械设计研究院牵头，承担了国家科技部下达的横跨“十二五”与“十三五”两个五年计划的科技支撑项目——《桥式起重机轻量化关键技术研究与应用》的开发研究课题。该项目中的核心装备和独立课题《桥式起重机轻量化减速器关键技术研究与应用》项目，明确由江苏泰隆减速机股份有限公司牵头承办，联合北京起重运输机械设计研究院、郑州机械研究所、重庆大学和江苏科技大学组成产学研联合体，于2015年1月至2017年12月底，分层次、分专题共同实施该课题的研究和项目推进工作。

江苏泰隆减速机公司总经理殷爱国介绍，自2015年初至今的两年多来，泰隆减速机公司与4家协办单位组成科研技术同盟，实施对起重机轻量化减速器传动装备的科技创新与开发研制。近期，中国机械工业联合会组织国内有关起重机械、传动装备、齿轮制造以及质量控制等方面的专家学者，对其开发研制的创新型减速器进行技术与性能检验测试和中期检查评审。确认该项目课题组按照国家科技部下达的可行性计划，根据桥式起重机《优化设计报告》与《力学分析报告》精神，完成了《桥式起重机轻量化减速器型谱》、《轻量化减速器结构优化设计报告》、《轻量化减速器新材料应用报告》等技术文件，采用参数化、模块化设计与降噪设计等手段，较好地实施了轻量化减速器的动态分析、关键零部件制造、质量控制、试验与应用等方面的科研开发，课题研究与产品制造取得了阶段性成果。据检测与评审组专家实地考察，泰隆减速机公司目前已经完成了QQY315型与QQY400型两种规格轻型化减速器的样机制造，以及QQY450型、QQY630型、QQY710型三种规格产品的总体设计制造装备图，并完成了新型减速器的测试台架设计制造与专项检测装备设置。

根据国家科技部支撑课题要求和检测与检查专家组评审，认定轻量化减速器与传统起重机械配套的JB/T10817型减速器相比，实现了功率密度提高20%，重量减轻10%，噪音降低3dB（分贝）的技术要求。采用该传动机械装备的桥式起重机，整机重量可减轻15－20%，使用能耗降低10%以上，为我国起重机械攀登国际先进水平、实现轻量化、智能化、绿色制造奠定了坚实的技术基础。

轻量化减速器脱胎换骨的创新改造

起重机械是国民经济各行各业生产、运输、吊装、贮备等启动过程所需的重要基础设施，广泛应用于仓库、港口、码头、厂房、贮料场所。长期以来，随着国民经济的蓬勃发展，我国钢铁、冶金、电力、建材、石油、化工、新能源产业、江海隧道及路桥建设等领域对起重机械的需求和带动，使我国起重机行业每年实现了30%以上的高增长。目前，国内起重机械设备年产量达4万台以上，产值愈170亿元，每年消耗中高档钢材超过170万吨。在起重机械构件中，减速器是各类部件的核心装备，减速器的性能和结构不但影响和决定着起重机械的速度、效率与稳定性，而且与起重机的箱体、传动系统及电机、连轴器、制动器、卷筒等主要部件的结构连接息息相关、相辅相成。

泰隆减速机公司技术研发部主任、桥式起重机轻量化减速器课题负责人孔霞向记者介绍，目前我国通用的桥式起重机普遍使用的是上世纪80年代研制的QG系列产品，其板梁结构、起升机基体及底座结构多数为铸造件，整体重量、体积与结构弊端多、能耗高、资源浪费严重。而现阶段我国常规用桥式起重机相配套的减速器为ZQ系列、QJ系列、QY系列等产品，其结构普遍存在尺寸偏大、精度偏低、接口形式单一、机型笨重、齿轮精度差、功率密度低、噪音大等弊端，严重制约了我国起重机械的升级换代与现代化应用。通过对减速器产品的更新换代，实行起重机械轻量化制造，是当代产业发展的需要，更是我国“十二五”专项规划和中长期科学技术发展的必然选择。

桥式起重机减速器的轻量化制造，历经了课题综合研究、系列设计、样机试制、型式试验、可靠性分析、安全节能性评估等步骤，攻克了提升机构传动系统力学特性分析；传动方式组合型模块化设计；齿轮传动系统集成优化；减速器安装形式优化；电机高频振动对减速器寿命影响分析；减速器硬齿面齿轮热处理应力与变形控制等技术难关，严格执行了国家科技支撑计划的技术指标和指令性要求。起重机的关键部件紧密围绕减速器型谱设计、制造和装备，实施高功率密度、高可靠性、低噪音、轻量化、系列化绿色制造，对推动我国起重机械向轻量化、智能化、节能型、安全可靠等国际先进技术方向发展具有十分重要的意义。

对接“中国制造2025”提升国际现代化水平

减速器是确保起重机械作业安全可靠的核心部件，其整体结构必须适应起重机在空载和负载状态下联动作业，运行系统通过智能型设计，能严格遵循给定的起重运行速度，大幅度提高工作效率，节省作业时间，降低使用能耗。本课题支撑项目为5－200T级桥式起重机轻量化研发制造，并给定了必须达到的经济效益和社会效益。该课题属于多专业多学科交叉、技术研究与工程应用紧密结合的项目，目前该项目在自主知识产权占有，科技人才培养与产业基地建设等方面取得了整体性突破。已研究制订了“起重机两支点减速器企业标准”，起草了“起重机两支点减速器行业标准”送审方案，发表国际论文3篇，国内论文1篇，获国家专利两项。本课题主办方与4家协办单位全部参与人员58人，其中博士生、研究生9名，投入本课题的科研制造时间达408人次/月，培养了一大批具有专业素质的科研设计人员，建立了参数模块化设计和结构模块化制造方面的研发团队，为我国模块化系列产品设计制造奠定了坚实的人才与技术基础，培养造就了产业发展基地。

中国减变速机行业协会理事长、江苏泰隆机械集团公司董事长殷根章向本报记者介绍，轻量化桥式起重机是我国未来发展的方向，目前我国传统起重机市场拥有总量达10万台之多，产业规模巨大，应用前景广阔。轻量化减速器的开发研制，可使桥式起重机重量减轻15－20%，年节约中高档钢材10－15万吨。