轮式起重机的发展现状及趋势

尼玛扎西 石瑾 吕海涛

摘 要：随着新材料、新工艺、新结构、新技术以及新算法的应用，轮式起重机将会得到快速的发展。轮式起重机极强的机动性使其在实际工程建设范围中极为广泛的应用。本文介绍了国内、外轮式起重机的发展现状，总结了其不足，并提出了未来的发展方向。

关键词：轮式起重机；现状；趋势

中图分类号：TH213.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0073-02

1 引言

轮式起重机俗称轮吊，特指利用轮胎式底盘移动的动臂旋转起重机[1]。轮式起重机是将起重机构加装到加重型轮胎和轮轴构成的特制底盘上的全回转式起重机，其上方构造类似于履带式起重机，为了保证在工作时轮式起重机的稳定性，该类起重机装有四个伸缩支腿，在地面上不用支腿就能实现小起重量吊装和在吊载货物下低速行驶。该设备由上车和下车构成。上车为起重工作部分，分为：起升机构、转台、平衡重、变幅机构和动臂等，下车为行走和支撑部分。中间用回转支承将上车和下车连接在一起。工作时，通常需要放下支腿，将支承面增大，同时调平机身，使得起重机能够稳定。

轮式起重机根据底盘的不同分为汽车起重机和轮胎起重机两种：前者将起重结构安装于汽车底盘上，车身较长，与载重汽车驾驶性能类似，可与汽车编队或单车快速转移等优点；后者采用专用的地盘，车身短小，作业移动灵活。相比于汽车起重机，轮胎起重机稳定性好、轮胎较宽、转弯半径小、车身短、作业范围为360度。

轮式起重机极强的机动性使其在实际工程建设的应用范围极为广泛。随着经济的快速发展，对起重机性能的要求也越来越高，起重作业提升高度、幅度以及起重能力等成为各大起重机制造商争夺的焦点，大吨位的、性能更高的、作业更加安全的起重机势必成为未来研发工作的主流。随着新材料、新工艺、新结构、新技术以及新算法的应用，轮式起重机将会得到快速的发展[2]。

2 国外轮式起重机的发展

北美起重机的代表是美国制造商马尼托瓦克，虽然该制造商起步晚于欧洲，但其通过兼并、收购等方式，不断进行技术革新，其制造能力有质的提升，生产的轮式起重机技术领先，主要销往亚太和北美地区[3]。

亚洲起重机制造商的代表是日本，其产品的特点是十分注重经济性和适应性。其制造的产品可靠性好，零部件通用性强，多采用模块化的设计理念，不过分革新技术与装备，其在保证质量的情况下降低成本。但唯一的缺点就是不能带载行驶[4]。

欧洲是轮式起重机的鼻祖，其代表性制造商有克虏伯、利勃海尔、哥特瓦尔德等，其经过多年的技术积累以及发展，掌握了轮式起重机制造的诸多关键技术，如吊臂截面控制伸缩技術、底盘悬挂技术等，每家公司的产品都有自己独特的技术特点。欧洲起重机生产商可以生产吊重为25吨到1200吨范围内的任何起重机产品，从2桥至9桥，产品丰富。利勃海尔生产的以LTML1200-9.1全液压轮式起重机为代表的产品，为柴油发动机、气动脚踏板及可倾斜的驾驶室。主臂为椭圆形截面吗，使其具有良好的抗扭性能[5]。主臂能够实现可带载全自动伸缩。

3 国内轮式起重机的发展

我国起重机行业起步晚，但随着近年来国家鼓励创新，各制造商大力开发具有自主知识产权的产品，使得我国起重机制造水平在某些技术领域已经达到世界领先水平，我国目前已成为世界上最大的起重机销售市场和起重机制造产业园区[6]。

我国工程机械方面的领军企业为徐工集团，该集团分公司徐州重型机械有限公司拥有8吨至1600吨系列产品，年销售量为全球第一。2010年，徐工集团凭借其研制的QAY500起重机，获得了机械工业科技进步一等奖[7]。2012年研制的QAY1600全地面起重机为我国当前最大吨位的起重机，其机动能力很强，能够带载行驶。

1992年成立的中联重科，目前已拥有完善的产业链，能够提供12吨至220吨汽车起重机，180吨至千吨级的全地面起重机，产品涉及国民经济的电力、港口及铁路等工程设施的建设领域。该企业生产的起重机采用可变幅臂结构、多轮转向和多桥驱动技术、双杆操作的电液比例控制、双变量动力结构系统、分体单杠插销伸缩技术和椭圆截面支腿等国内、国际领先技术[8]。

作为民营企业的代表，三一重工发展迅猛，经过短短几年变升级为我国最大的混凝土制造企业，而且其在起重机制造领域有一定的实力，产品类型多样，能制造16吨至1200吨级的起重机产品。近些年的销售量增长率达100%，成为全球第七大的轮式起重机的制造商。2010年其生产的SAC12000千吨级全地面起重机，标志着我国该领域的制造水平达到了全球领先水平[9]。

4 发展趋势

目前，轮式起重机制造技术已经相当成熟，其已面临新技术的革新，科技含量提高，其发展趋势如下：

（1）通用型产品简易化、轻量化：通过新材料、新工艺的投入，来达到提高产品的性能的目的，轻量化不仅可以使得轮式起重机外观更美观，而且还能够使得起重机的运行成本和功率降低。（2）能够系统化、成套化进行起重作业：将各类起重机械组合为一套具有多种功能的系统，同时采用多种类型、多种吨位的起重机进行联合作业，使其能够适用于各种复杂的工况。（3）将产品组合化、模块化：标准化设计具有同种功能的零部件，将轮式起重机零部件通用化，提高零部件的生产效率，降低生产成本。（4）多样化进行产品设计：通过CAD/CAE设计、疲劳可靠性研发、极限设计、虚拟样机设计、优化设计和动态仿真等多样化手段，对起重机相关产品进行设计。（5）产品自动化、人工智能化：将机械与计算机等学科结合起来，实现轮式起重机系统的智能化和自动化。产品操作界面更加人性化、舒适化、方便化和可靠化。（6）特需产品专用化、大型化：比如大坝、核电站等建造需要的大吨位的轮式起重机，目前世界上已经研发成功2000吨的轮式起重机。由于用户有多种多样的要求，这就要求轮式起重机满足特定的工作场合，具有特定的作用性能，例如船舶、风电、冶金用起重机。

5 结语

轮式起重机的自重较大，吊臂的形式多样化，作业工况有时极为复杂，因而产品设计阶段的计算量大，计算难度大。现代起重机的设计理论及方法主要有：优化设计、计算机仿真设计[10]、极限状态设计、有限元分析方法、理论解析计算、参数化设计[11]及模块化设计[12]等，国内起重机制造商在计算其性能时，主要结合使用理论解析计算和有限元法。使用有限元法计算结构复杂的模型时，其前处理的工作量较大，且要求计算人员有一定的专业知识。在起重机设计前期，使用解析法能够快速形成设计方案，且便于对起重机结构进行理论计算。

当前起重机生产商对产品的更新换代速度更为迫切，导致对设计方法和相关计算的要求也不断提高。目前国内对轮式起重机的整体设计计算没有形成系统，计算的内容也多样化，最重要的是没有一个轮式起重机专用的有限元软件。因而，在精度满足设计要求的情况下，通过解析法在理论上开发一个高效、通用的轮式起重机计算平台迫在眉睫。

参考文献

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[4]刘永峰，田洪森.国内外工程起重机发展状况研究[J].施工技术，2008，（S2）：476-477.

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[8]中联QAY180全路面汽车起重机[Z].第一工程机械网，2010，12.

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[11]张峰，李兆前，黄传真.参数化设计的研究现状与发展趋势[J].机械工程师，2002，（1）：13-15.

[12]刘辉，张建峰，李永梅，等.大吨位龙门起重机模块化设计系统研究[J].工程建设与设计，2017，（14）：217-218.