輕量化橋式起重機與工業廠房造價影響關系研究

摘 要：橋式起重機主要用于車間、倉庫等地的貨物運輸，輕量化橋式起重機可以推廣其應用，現在是是起重機未來發展的方向，而其與工業廠房造價有著緊密的聯系，本文主要就輕量化方法進行探討，針對其對工業廠房的造價影響進行分析。

關鍵詞：橋式起重機;輕量化;工業廠房造價

1 ?研究背景

隨著科技的發展，為了適應市場，提高企業的競爭力，新的設備的研究是必不可少的，雖然我國在起重機方面的研究起步不算早，但是這些年得益于先進的技術方法，其對起重機的設計正高速發展，傳統的起重機體型較大，能耗大，而現在取而代之的新型輕量化起重機性能好、結構更加輕便。而其中起重機的自重、高度等一系列參數都會對廠房的設計造成影響，從而對其造價產生影響，為了對廠房的設計進行優化，提升企業的效益，下文主要介紹了輕量化起重機的方法及其外形尺寸、載荷和功率對廠房設計及造價的影響。

2 ?輕量化起重機

橋式起重機主要用于運輸貨物，起重機和起重系統提供了多種好處，例如用于負載移動的高起重能力以及易于通過手動或電子方式進行控制。許多行業在其倉庫、裝配生產線、運輸行業以及存儲協議期間使用起重機，而且其操作簡便，工作更加高效。

但是傳統的起重機較為笨重，體積大質量大且能耗高，結構弊端多，資源浪費情況嚴重。起重機本身金屬重量占總重量的一半以上，巨型起重機金屬重量所占比例更甚。因此起重機行業雖然每年30%以上的高速增長，但也消耗了大量的鋼材，所以需要對其進行輕量化設計。對其進行輕量化設計不僅是從企業本身效益進行考慮，更是從資源節約角度出發，可以有效節約資源，保護環境。

2.1橋式起重機的模塊化設計

模塊化設計最初由德國提出，后相繼被各行業借鑒，在起重機設計中也有很大的作用，主要目的是以最小的成本，滿足市場的需求。

模塊化設計的關鍵技術在于對模型的闡述以及對模塊的劃分。運用的理論主要是公里設計和對象建模理論，將其應用到設計中，針對顧客需求、功能、結構以及過程進行設計。

模塊劃分需要注意的主要有以下幾點：（1）模塊劃分原則，即用盡量少的基本單元構成盡量多的產品，由于顧客的需求不同，設計時所考慮的功能、應用也不同，所以并沒有統一的劃分原則;（2）模塊化設計劃分的角度。主要是根據客戶的需求，設計結構盡量簡單，盡量保證低成本、性能良好;（3）模塊劃分的聚類方法。聚類方法有兩種，一種是定型的計算，不涉及數據，第二種是定量計算，針對數據進行計算，需要根據設計的難度進行選擇，太復雜的產品設計并不適合用定量計算，計算量過大。

現在模塊化設計仍存在一些不足，首先是產品創造性設計能力較差，不能真正實現模塊化結構，其次是智能功能差，對用戶的專業知識水平和經驗要求較高，然后是對環境的適應能力較差，所以需要結合相關技術，例如人工智能和專家系統，對其展開進一步的研究設計。

2.2結構優化法和輕量化設計

結構優化法主要有三種：拓撲優化、形狀優化和尺寸優化。拓撲優化針對起重機的原理和技術進行優化;形狀優化是根據客戶需求對起重機的基礎設計進行優化。

橋式起重機的輕量化設計主要集中在對橋架、小車和吊鉤模塊中進行。

2.2.1輕量化運行結構設計

主要包括車輪以及三合一驅動的設計。

車輪的材料的不同對車輪承載能力會有較大的影響，所以需要選擇強度較高的材料，同樣的質量，使用強度更高的材料的車輪可以承重更多，所以相同承重下，增加材料的強度，可以減輕車輪的質量;三合一驅動設計即將電動機、制動機、減速機合并組合，可以參考歐式起重機運行結構，緊湊的運行結構有利于減輕起重機的質量和體積，且操作（包括安裝和調試等）簡便，優化之后不易受車架變形影響，有利于延長使用壽命。

2.3.2輕量化結構設計

起重機的金屬結構較多，占比很重，有的起重機甚至百分之九十以上都是金屬結構，所以，其輕量化設計也包括對其金屬結構進行優化改進，例如用薄壁型材料和異型鋼材料代替傳統材料在橋門式起重機小車軌道上的應用，不僅可以實現輕量化設計，還可以使得其結構連接更加緊密。

2.3.3其他輕量化設計措施

首先是從起重機的性能、成本、生產工藝等方面進行考慮，針對其參數進行合理配置，從而有效降低運行內耗，其次還可采用變頻調速控制，改善操作方式，另外，采用遙控操作可以取消司機室，減少附屬結構和電氣系統的質量。

2.4相關建議

（1）設計過程中的計算設計方面多采用許用應力法，這種方法雖然簡單，但是這種計算會消耗不必要的金屬資源，系數不精確，建議使用極限設計法，得到的結果一般都能符合實際需求;

（2）很多工廠在起重機的材料方面一般采用的是高分子材料、輕合金等，但是鋼材性能不一，為保證安全性能會造成不必要的資源浪費，建議采用輕合金和輕度較高的鋼制材料，例如高強尼龍。

3 ?輕量化起重機對廠房造價的影響分析

工業廠房的建造涉及到的行業眾多，包括水、電、氣、弱電、通訊等多個領域，專業綜合性強、要求高。而橋式起重機的外形尺寸主要影響工業廠房的剖面設計，輪壓、剎車力等載荷影響廠房的承軌梁、立柱、基礎、屋架等構件的設計，其功率決定了廠房的長期運營成本，下文主要針對這幾個方面進行討論分析。

3.1 輕量化起重機外形尺寸的影響

廠房的剖面設計包括確定廠房的高度，而橋式起重機的安裝尺寸對于廠房高度的確定有重要影響，主要根據其所需凈高度進行設計。

輕量化起重機的設計包括對起重機的體型的設計，例如上文中提高的三合一結構，可以有效減小起重機的體積，從而降低其凈高度，影響廠房的設計高度，節約建筑成本。

3.2輕量化起重機載荷的影響

廠房載荷也是設計中的重要一環，也是承軌梁、柱、基礎等構件的選型、尺寸設計依據。

其中，起重機載荷是主要活載之一，主要受輪壓值、橋機自重和額定起重量影響。額定起重量根據工廠生產工藝確定，起重機的輪壓值及其質量是影響廠房設計的主要原因。起重機輪壓會影響廠房結構的安全穩定性，輪壓越大，廠房結構設計就越復雜，所需材料就更多。一般實際輪壓比計算出來的理論值要小一些，但是在進行廠房設計時是根據理論值進行設計的，可能會導致廠房造價高出所需值，針對此問題，可以與生產工藝設計師進行溝通，再進行進一步的設計，或者直接對起重機工作情況進行改善，例如優化起吊工藝，減小其理論最大輪壓值。

3.3輕量化起重機功率的影響

廠房造價也包括運營成本，運營成本包括用電量、用水量等，起重機的用電量、用電時間就包含在其中，而起重機功率大小決定了起重機工作的能耗，其能耗影響著廠房的運營成本，所以起重機功率對運營成本有很大的影響，使用合適的起重機可以降低能耗，有的工廠選擇使用進口的起重機，用電量更低，雖然價格貴，但是節能效果甚佳，同時國產起重機還需進行進一步的研究。

4 ?小結

起重機的輕量化設計不僅可以適應市場需求的變化，推動其發展，還可以節約資源，有效實現資源的合理配置，同時節約關于廠房建設的成本，但有關于其輕量化設計是一項系統性的工作，需要各部門共同討論設計，才能實現科學的設計，達到原本的設計目的，希望能在以后有更多的性能優良的輕量化起重機被設計出來，推動行業的發展。

參考文獻：

[1]李艷， 向東， 王君英. 輕量化橋式起重機與工業廠房造價影響關系研究[J]. 起重運輸機械， 2017， 000（006）：1-5.

[2]陳寶元. 試論橋式起重機和廠房結構設計的關系[J]. 機械工廠設計， 1982（03）：48-51.

作者簡介：

帖紅霞（1986.05—），女，漢族，山西，本科，中級工程師，研究方向：機電制造。