轻捷精准起重机的设计研究

刘均勇 黄自湘 谭吉 柯树浩 蓝竞

摘要：轻捷精准起重机用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高生产效率，在生产过程中实现机械化和自动化。轻捷精准起重机主要由起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构、及电气设备等部份组成，可带载作水平位移 （变幅）和任意角度回转，起升、变幅与回转既可单独动作，也可联合动作，操作方便，动作灵活，并且整个传动过程比较平稳，可广泛应用于多种场合的货物搬运。

关键词：轻捷精准起重机，机械化，平稳，搬运

1.起重机的发展背景及现状及应用

目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、特雷克斯一一德马格、马尼托瓦克与神钢等公司家产品系列较全，市场占有率较高。进入21世纪以来，全球随车起重机市场已经历了两次周期性变化。2007年，总销售量达到第一个峰值。之后，由于金融危机的冲击，市场需求大幅度回落，但是由于新兴市场的强劲增长，全球销售量在2011年迅速回升到12.55万台的历史新高点。与销量走势较为一致的是，市场规模也呈现出W型走势，但由于现今随车起重机向高吨位发展，单价变高，使得市场规模在近几年的下降幅度要小于销量的下降。2016年全球随车起重机市场规模约为135.32亿美元，同比小幅增长1.1%。

随着国家提出中国制造“2025”、“一带一路”等国家战略的颁布和实施，必将促进工程起重机供给侧改革，给工程机械整体行业带来了新的机遇。以交通、能源、石化等基础设施为建设重点，需要专业化、智能化的高端工程机械。企业要在激烈的竞争中脱颖而出，要坚持品牌战略，以技术为引领，创造企业价值。不单要面对来自国内市场规模化的激烈竞争，更要面对国际性企业的技术性竞争，海外市场的份额是未来发展的决定性因素。20世纪80年代以来，我国在充分吸收国外先进起重机械制造技术的基础上，开始消化国外技术，实现起重机械产品及关键零部件的国产化成为当时的技术发展主流。2017年以来，由于环保、更新需求及大型工程建成的需求，起重机械新机销量一路高升。随车起重机市场规模高速增长，预计 2022年中国随车市场规模达147亿元。考虑到起重机向高吨位和高端化发展，认为起重机市场设备单价上升，市场规模增速应大于销量增速。根据前瞻产业研究院测，2022年我国起重机市场规模达147亿元。

2.轻捷精准起重机的设计

本次设计针对小车的起升机构及运行机构，通过一系列的设计不仅有效的减轻起重机的自重，更使起重机的结构简洁可靠，轻捷精准的运作，驱动机构达到同步，起升重物高速平稳。

2.1设计的要求

对大车运行机构设计的基本要求是：（1）机构要紧凑，重量要轻;（2）起重机运行要灵活;（3）维修检修方便，机构布置合理。

2.2机构传动方案

大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，起重机常用的跨度半径（10.5-32M）范围传动的方案，本设计跨度半径为25.5m采用分别传动的方案。

2.3大车运行机构具体布置的主要问题

对于大车运行机构具体布置的主要问题有：（1）联轴器的选择;（2）轴承位置的安排;（3）轴长度的确定。

2.4大车运行机构的计算

2.4.1電动机的选择

电动机静功率：

2.5轻捷精准起重机创新点

2.5.1增强灵活度

起重机回转支承装置形式采用大轴承回转支承，大轴承选用单排四点接触球式组合轴承，轴承内外圈用高强度螺栓分别与转台和圆筒的法兰盘相联：这种支承形式载能力大，使用寿命长，结构紧凑，工作平稳、自重轻、重心低。回转驱动装置采用 JZR 系列电机，蜗杆减速器通过小齿轮驱动回转部分回转。回转大轴承与小齿轮及锁定装置均采用手动润滑泵实现集中润滑。

2.5.2提高准确度

变幅机构采用液压缸驱动，这种传动方式加工反应迅速，行动轻捷，容易精准控制。同时由于在设计中变幅系统采用了综合优化设计方法，使变幅系统各结构件的几何尺寸减小，自重减轻，铰点位置布置合理，变幅驱动功率也相应减小，与同类型门机的变幅系统相比，具有明显的优越性。

2.5.3改善实用性

本机构能在 20米/ 秒的风速和 2%的坡度时能逆风上坡起动或顺风下坡制动，并能逆风运行至锚定地点。每条门腿上设置与行走轨道端部相匹配的缓冲器。每对缓冲器须能吸收和消耗起重机以 85%的额定速度撞击车档时的动能。

3.结论

对起重机所需要设计的部分进行计算，计算得出了电动机静功、静强度和缓冲容量等物理量，根据计算选取了适当的部件;设计出了起重机轻捷精准的机构，有效得减轻了起重机的自重更使起重机的结构简洁可靠驱动机构达到同步起升重物高速平稳工作。

参考文献

[1]许洪基.现代机械传动手册[M].机械工业出版社，1995.

[2]杨长睽.起重机械[M].北京机械工业出版社，1982.

[3]王金诺.刘权等.起重机设计手册[M].高等教育出版社，1993.

[4]徐克晋.金属结构[M].北京机械工业出版社，1982.

[5]卢贤占等.机械原理[M].机械工业出版社，1990.

[6]张质文. 起重机设计手册[M].北京： 中国铁道出版社， 2013.

基金项目：北部湾大学大学生创新创业训练计划资助项目（202011607059）。

（北部湾大学 广西 钦州 535011）