我國起重機械傳動裝備輕量化獲重大突破

文/蔡云龍

我國起重機械傳動裝備輕量化獲重大突破

文/蔡云龍

由國家科技部立項，中國機械工業聯合會組織實施的一項橫跨“十二五”與“十三五”的國家科技支撐計劃重點項目——《橋式起重機械輕量化關鍵技術研究與應用》課題，經過項目承辦方與協辦方歷時兩年之久的共同推進，獲得突破性進展。近期，中國機械工業聯合會先后組織精悍的科研技術隊伍，通過了對起重機械核心傳動裝備減速器的綜合檢測與中期檢查評審，充分肯定該項目序時推進，并取得多項技術突破，對深入推進我國起重機械向精準化、輕量化、綠色節能型方向轉型升級，趕超國際先進水平提供了成套先進技術支撐體系。

橫跨兩個五年計劃的國家科技支撐項目落地生根

根據我國工業強基戰略要求與《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2020年）》以及《綠色制造科技發展“十二五”專項規劃》提出的制造業領域發展思路及重要任務，北京起重運輸機械設計研究院牽頭，承擔了國家科技部下達的橫跨“十二五”與“十三五”兩個五年計劃的科技支撐項目——《橋式起重機輕量化關鍵技術研究與應用》的開發研究課題。該項目中的核心裝備和獨立課題《橋式起重機輕量化減速器關鍵技術研究與應用》項目，明確由江蘇泰隆減速機股份有限公司牽頭承辦，聯合北京起重運輸機械設計研究院、鄭州機械研究所、重慶大學和江蘇科技大學組成產學研聯合體，于2015年1月至2017年12月底，分層次、分專題共同實施該課題的研究和項目推進工作。

江蘇泰隆減速機公司總經理殷愛國介紹，自2015年初至今的兩年多來，泰隆減速機公司與4家協辦單位組成科研技術同盟，實施對起重機輕量化減速器傳動裝備的科技創新與開發研制。近期，中國機械工業聯合會組織國內有關起重機械、傳動裝備、齒輪制造以及質量控制等方面的專家學者，對其開發研制的創新型減速器進行技術與性能檢驗測試和中期檢查評審。確認該項目課題組按照國家科技部下達的可行性計劃，根據橋式起重機《優化設計報告》與《力學分析報告》精神，完成了《橋式起重機輕量化減速器型譜》、《輕量化減速器結構優化設計報告》、《輕量化減速器新材料應用報告》等技術文件，采用參數化、模塊化設計與降噪設計等手段，較好地實施了輕量化減速器的動態分析、關鍵零部件制造、質量控制、試驗與應用等方面的科研開發，課題研究與產品制造取得了階段性成果。據檢測與評審組專家實地考察，泰隆減速機公司目前已經完成了QQY315型與QQY400型兩種規格輕型化減速器的樣機制造，以及QQY450型、QQY630型、QQY710型三種規格產品的總體設計制造裝備圖，并完成了新型減速器的測試臺架設計制造與專項檢測裝備設置。

根據國家科技部支撐課題要求和檢測與檢查專家組評審，認定輕量化減速器與傳統起重機械配套的JB/T10817型減速器相比，實現了功率密度提高20%，重量減輕10%，噪音降低3dB（分貝）的技術要求。采用該傳動機械裝備的橋式起重機，整機重量可減輕15－20%，使用能耗降低10%以上，為我國起重機械攀登國際先進水平、實現輕量化、智能化、綠色制造奠定了堅實的技術基礎。

輕量化減速器脫胎換骨的創新改造

起重機械是國民經濟各行各業生產、運輸、吊裝、貯備等啟動過程所需的重要基礎設施，廣泛應用于倉庫、港口、碼頭、廠房、貯料場所。長期以來，隨著國民經濟的蓬勃發展，我國鋼鐵、冶金、電力、建材、石油、化工、新能源產業、江海隧道及路橋建設等領域對起重機械的需求和帶動，使我國起重機行業每年實現了30%以上的高增長。目前，國內起重機械設備年產量達4萬臺以上，產值愈170億元，每年消耗中高檔鋼材超過170萬噸。在起重機械構件中，減速器是各類部件的核心裝備，減速器的性能和結構不但影響和決定著起重機械的速度、效率與穩定性，而且與起重機的箱體、傳動系統及電機、連軸器、制動器、卷筒等主要部件的結構連接息息相關、相輔相成。

泰隆減速機公司技術研發部主任、橋式起重機輕量化減速器課題負責人孔霞向記者介紹，目前我國通用的橋式起重機普遍使用的是上世紀80年代研制的QG系列產品，其板梁結構、起升機基體及底座結構多數為鑄造件，整體重量、體積與結構弊端多、能耗高、資源浪費嚴重。而現階段我國常規用橋式起重機相配套的減速器為ZQ系列、QJ系列、QY系列等產品，其結構普遍存在尺寸偏大、精度偏低、接口形式單一、機型笨重、齒輪精度差、功率密度低、噪音大等弊端，嚴重制約了我國起重機械的升級換代與現代化應用。通過對減速器產品的更新換代，實行起重機械輕量化制造，是當代產業發展的需要，更是我國“十二五”專項規劃和中長期科學技術發展的必然選擇。

橋式起重機減速器的輕量化制造，歷經了課題綜合研究、系列設計、樣機試制、型式試驗、可靠性分析、安全節能性評估等步驟，攻克了提升機構傳動系統力學特性分析；傳動方式組合型模塊化設計；齒輪傳動系統集成優化；減速器安裝形式優化；電機高頻振動對減速器壽命影響分析；減速器硬齒面齒輪熱處理應力與變形控制等技術難關，嚴格執行了國家科技支撐計劃的技術指標和指令性要求。起重機的關鍵部件緊密圍繞減速器型譜設計、制造和裝備，實施高功率密度、高可靠性、低噪音、輕量化、系列化綠色制造，對推動我國起重機械向輕量化、智能化、節能型、安全可靠等國際先進技術方向發展具有十分重要的意義。

對接“中國制造2025”提升國際現代化水平

減速器是確保起重機械作業安全可靠的核心部件，其整體結構必須適應起重機在空載和負載狀態下聯動作業，運行系統通過智能型設計，能嚴格遵循給定的起重運行速度，大幅度提高工作效率，節省作業時間，降低使用能耗。本課題支撐項目為5－200T級橋式起重機輕量化研發制造，并給定了必須達到的經濟效益和社會效益。該課題屬于多專業多學科交叉、技術研究與工程應用緊密結合的項目，目前該項目在自主知識產權占有，科技人才培養與產業基地建設等方面取得了整體性突破。已研究制訂了“起重機兩支點減速器企業標準”，起草了“起重機兩支點減速器行業標準”送審方案，發表國際論文3篇，國內論文1篇，獲國家專利兩項。本課題主辦方與4家協辦單位全部參與人員58人，其中博士生、研究生9名，投入本課題的科研制造時間達408人次/月，培養了一大批具有專業素質的科研設計人員，建立了參數模塊化設計和結構模塊化制造方面的研發團隊，為我國模塊化系列產品設計制造奠定了堅實的人才與技術基礎，培養造就了產業發展基地。

中國減變速機行業協會理事長、江蘇泰隆機械集團公司董事長殷根章向本報記者介紹，輕量化橋式起重機是我國未來發展的方向，目前我國傳統起重機市場擁有總量達10萬臺之多，產業規模巨大，應用前景廣闊。輕量化減速器的開發研制，可使橋式起重機重量減輕15－20%，年節約中高檔鋼材10－15萬噸。