國外履帶起重機的特點及國內(nèi)市場現(xiàn)狀

 

    1國內(nèi)履帶起重機市場現(xiàn)狀

 

    目前，國內(nèi)市場的需求強勁，各行業(yè)的大型施工企業(yè)紛紛進口大型履帶起重機，搶占市場制高點。2002年中石化公司進口德馬格1250t履帶起重機，2006年上半年中石油公司又引進了利勃海爾1250t履帶起重機。國內(nèi)大型履帶起重機的進口已超過100臺，2003年和2004年進口的245臺和357臺產(chǎn)品中，800t以上的大型產(chǎn)品近5臺，750t近10臺，600t10余臺，400～500t30余臺。到2006年上半年底，國內(nèi)已引進M21000型907t、CC5800型800/1000噸級產(chǎn)品。

 

    隨著大型履帶起重機市場需求量的不斷增長，對履帶起重機的性能、質(zhì)量、可靠性要求也越來越高。歐、美、日相繼推出新系列產(chǎn)品，如利勃海爾公司新推出的LR11250型1250t產(chǎn)品，馬尼托瓦克公司的16000型400t、18000型600/750t和21000型907t產(chǎn)品，特雷克斯集團旗下的特雷克斯-德馬格公司新推出的CC8800型1250t、CC2800-1增強型600t、CC2500-1型500t、CC5800型800/1000t產(chǎn)品，神鋼公司新推出的CKE系列(目前最大噸位的是CKE4000型400t)產(chǎn)品。

 

    2國外大型履帶起重機新技術(shù)

 

    2.1結(jié)構(gòu)方面

 

    (1)臂節(jié)連接。

 

    目前臂節(jié)的連接型式普遍采用4個銷軸同向連接，安裝時4個銷軸同時對位，然后插銷。這種方式安裝較困難。國外產(chǎn)品對此進行了細節(jié)改進，組裝時先對位、安裝臂節(jié)上平面的2個銷軸，然后再對位安裝下平面銷軸，減少安裝難度。圖1a是利勃海爾公司臂節(jié)安裝示意。更為方便的是馬尼托瓦克產(chǎn)品，如圖1b所示，臂節(jié)上平面力的傳遞方式不再是銷軸型式，而是由定位銷和擠壓面共同完成。定位銷尺寸小，只起到定位作用，力的傳遞完全通過擠壓面實現(xiàn)，安裝更簡便。這種新型式已在18000型和21000型產(chǎn)品上成功應(yīng)用。

 

    為降低臂節(jié)連接銷軸直徑，可借鑒履帶板的多個支承面的連接原理，將銷軸剪切面數(shù)由原來的2個增加為3個，如圖2所示，這樣銷軸直徑可減小20％，安裝也更為方便。這種新方式多應(yīng)用于大型產(chǎn)品中，如特雷克斯-德馬格的CC2800-1型產(chǎn)品。

 

    (2)變幅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

 

    20世紀90年代前普遍采用柔性索具作為變幅系統(tǒng)的承載構(gòu)件。索具制作方式是將鋼絲繩兩端采用壓制或澆注方式做成單雙耳接頭，長度與臂節(jié)匹配，如圖3a所示。由于索具安全系數(shù)高，自重大，剛度小，彈性變形量大，易引起懸垂現(xiàn)象，進一步增大變幅載荷和臂架載荷。為此出現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)型式——高強度拉板，如圖3b所示。這種高強度拉板承載能力大，屈服極限超過1000MPa，而且一次成型，不需焊接。由于彈性變形小，不存在懸垂現(xiàn)象。采用數(shù)控加工，制作精度高，可省去平衡拉板間載荷的平衡梁。國外小噸位產(chǎn)品已普遍使用。但考慮銷軸連接處強度問題，拉板兩端寬度較大，可達到中間部位的2倍以上，因此下料時材料利用率低。另外截面是矩形，側(cè)向抗彎抗風(fēng)振能力差。為節(jié)省材料、增強側(cè)向承載能力，特雷克斯-德馬格公司推出了鋼管型式，如圖3c所示。該型式可以與臂架管材通用，此外鋼管各向幾何特性相同，抗彎抗扭能力強。但是管與管之間通過臂節(jié)接頭方式連接，需要焊接，焊縫受拉力作用，對焊接要求較高。目前特雷克斯－德馬格公司的CC2800-1產(chǎn)品即應(yīng)用此種型式。

 

    (3)主機結(jié)構(gòu)。

 

    為降低成本，減少結(jié)構(gòu)件質(zhì)量，高強度材料已作為主機結(jié)構(gòu)的首選材料，屈服強度達到500MPa以上。其結(jié)構(gòu)尺寸明顯減小。以LR1750型750t產(chǎn)品為例，轉(zhuǎn)臺、車架、履帶架結(jié)構(gòu)除特殊用板(履帶與車架連接處)外，主要承載板厚度均在35mm以內(nèi)(而以往結(jié)構(gòu)需要40mm以上，常用的是50～70mm的板)。并采用寬肢薄壁結(jié)構(gòu)，極大地提高了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和承載能力。主機結(jié)構(gòu)的自重占整機(大基本主臂)自重的比例也由通常的60％降到40％，剩余自重完全由配重和車身壓重分攤?？梢娖湓O(shè)計上的精益求精，甚至細致到小小的履帶板也要采用變截面型式。而履帶板的總重通常占履帶架總成的40％，采用變截面型式可使履帶板總重降低10％。

 

    轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)型式主要有2大派系，一派是以歐美為代表的封閉式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，如圖4a所示，另一派是以日本為代表的小箱型轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，如圖4b所示。封閉式結(jié)構(gòu)由2個高度較大的工字型或箱型截面組成，剛性好，在大型產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。小箱型結(jié)構(gòu)在小箱型截面上配置支座連接機構(gòu)，兩側(cè)設(shè)置機棚放置發(fā)動機、油箱、回轉(zhuǎn)機構(gòu)等部件。為維修方便，日本新推出半開放式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，一側(cè)放置部件，另一側(cè)設(shè)置走臺板，完全開放，維修者很容易接近機構(gòu)、動力部件，更換易損件或查看運轉(zhuǎn)狀況。

 

    考慮到運輸方便性，對于大噸位起重機需轉(zhuǎn)臺拆解運輸。轉(zhuǎn)臺組合方式有2大類，一是轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)支承與車架一部分連成為一體，轉(zhuǎn)臺其他部分可獨立運輸，或再拆解運輸，如馬尼托瓦克公司的M21000型產(chǎn)品，如圖5所示。另一類是將上下車分開運輸，分開部分與回轉(zhuǎn)支承采用快速連接方式，如特雷克斯-德馬格公司的CC5800型產(chǎn)品的快速銷軸連接方式，如圖6所示。

 

    下車結(jié)構(gòu)的改進更為明顯?？紤]增大行走牽引能力和提高工作速度，行走機構(gòu)可選用四驅(qū)型式。履帶架的結(jié)構(gòu)隨之改進，其張緊通過張緊梁套接于履帶架結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)，如圖7a所示。

 

    為降低驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動輪采用鏈輪型式，以減小直徑，特雷克斯-德馬格公司的CC2500型產(chǎn)品即采用了這種型式，如圖7b所示。履帶總成數(shù)量也在發(fā)生根本性改變，不僅僅是傳統(tǒng)的左右2條履帶總成，而是采用多組總成，如馬尼托瓦克公司的21000型產(chǎn)品，下車由8條履帶組成，每兩條履帶為一組，如圖7c所示。載荷的傳遞原理類似于門座起重機的大車行走結(jié)構(gòu)。每條履帶承載更均勻，對地基的要求也更低，并且可形成寬模式和窄模式，以適應(yīng)不同工作場合的要求，如圖8所示。

 

    車架結(jié)構(gòu)也有明顯改進，考慮運輸方便性，超大型起重機的車架一般由3部分甚至更多部分組成，中間箱型結(jié)構(gòu)(上端連接回轉(zhuǎn)支承)和兩側(cè)箱型縱梁，如圖9所示。

 

    更為新穎的結(jié)構(gòu)是改進三者連接方式，使縱梁呈放射性放置，從而減小與履帶架連接處的集中載荷，如圖10所示。

 

    2.2臂架組合作業(yè)

 

    臂架組合中，除標準配備：主臂、主臂＋固定副臂、主臂＋塔式副臂、主臂輕重混合的方式外，為適應(yīng)市場需要，又新增添2種組合方式：重型短副臂和副臂＋副臂組合，如圖11所示。圖11a是重型短副臂組合，但副臂為特制，非常短，專用于化工用各種反應(yīng)塔的吊裝，有較高的提升高度及一定的幅度，關(guān)鍵是超大的起重量，與同長度同幅度下的主臂作業(yè)起重量接近，甚至超過其幅值。在歐美產(chǎn)品中都已開發(fā)應(yīng)用。圖11b副臂＋副臂組合，用于電力建設(shè)方面，以增加作業(yè)空間，如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安裝，總臂架組合長度可達到150m以上。這種型式在利勃海爾公司產(chǎn)品得到應(yīng)用。

 

    2.3系列產(chǎn)品的通用性

 

    考慮產(chǎn)品設(shè)計和制造的通用性，歐美三大公司自身的配重從50t到1250t產(chǎn)品均可互換。臂節(jié)的互換性強，甚至對于同一型號不同產(chǎn)品也能做到互換?？紤]運輸尺寸限制，臂架的運輸寬度統(tǒng)一，從某種程度上簡化了制造工藝。如特雷克斯-德馬格公司的CC2200、CC2500、CC2800型產(chǎn)品的臂架運輸寬度相同，在3m以內(nèi)。馬尼托瓦克公司產(chǎn)品對同尺寸不同繩徑的卷揚機構(gòu)，采用更換繩槽表面也可實現(xiàn)通用化。這些都為安裝運輸使用提供了便利條件。

 

    2.4電氣控制

 

    (1)液壓系統(tǒng)的電子控制。

 

    液壓系統(tǒng)的控制方式由過去開式比例閥控變量系統(tǒng)發(fā)展成為開閉式結(jié)合或全閉式電比例泵控變量系統(tǒng)，傳動更平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)更緊湊。而且液壓系統(tǒng)、發(fā)動機、狀態(tài)與安全保護監(jiān)測、極限載荷控制已全部采用數(shù)據(jù)總線電子控制。各公司也都開發(fā)出各自的電子控制系統(tǒng)，如馬尼托瓦克公司的EPIC控制系統(tǒng)，利勃海爾公司的LICCON控制系統(tǒng)，特雷克斯-德馬格公司的IC-1控制系統(tǒng)。

 

    (2)力矩限制器的無線傳感器方式。

 

    力矩限制器的力傳感器布置方式有多種，通常置于變幅系統(tǒng)，即變幅拉板與桅桿(或人字架)連接處，可用拉力傳感器或銷軸傳感器。馬尼托瓦克公司最新采用鋼絲繩用無線拉力傳感器，直接與鋼絲繩楔套相連，由于無線傳感，不受臂長限制，這在其555、16000、18000型新產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

 

    (3)大屏幕顯示及多個攝像監(jiān)視器。

 

    從人性化角度采用大屏幕彩屏可顯示更多信息，包括吊裝狀態(tài)參數(shù)、機構(gòu)工作參數(shù)、故障診斷、報警提示，更主要的是可進行吊裝工況選擇與模擬演示，甚至可達到三維模擬演示。另一個安全性考慮是多個攝像頭監(jiān)控，在司機室放置多個監(jiān)視器進行實時顯示。如利勃海爾公司的LR1750型產(chǎn)品，共有5個攝像頭:轉(zhuǎn)臺后方兩側(cè)各1個，便于回轉(zhuǎn)時察看后方情況;轉(zhuǎn)臺上1個，便于察看卷揚排繩;底節(jié)臂和超起桅桿的卷揚處均設(shè)置1個，以察看纏繩情況。使用各種電子眼，大大降低了操作人員的工作強度，提高了工作安全性。

 

    (4)臂架配重的無級變幅。

 

    目前的產(chǎn)品均能保證主臂和副臂作業(yè)時主(副)臂的無級變幅。塔式工況作業(yè)時不僅實現(xiàn)了副臂無級變幅，同時也實現(xiàn)了主臂無級變幅，替代原有的多個主臂固定角度的作業(yè)方式(如85°，75°，65°等)。這種主副臂的同時無級變幅方式增加了作業(yè)覆蓋面及多種作業(yè)工況組合的靈活性，也是電子控制技術(shù)質(zhì)的飛躍。根據(jù)此原理，超起作業(yè)時超起配重的位置也實現(xiàn)了無級調(diào)整，無論是水平還是垂直方向，均可通過油缸或超起桅桿變幅實現(xiàn)，如圖12所示，極大地減少了各種輔助環(huán)節(jié)。利勃海爾公司率先實現(xiàn)了無級變幅，馬尼托瓦克和特雷克斯-德馬格公司也相繼實現(xiàn)此功能。

 

    由此可見，國外產(chǎn)品不是僅以滿足基本功能要求為目標，而是更注重人性化理念和產(chǎn)品細節(jié)，以新理念和細節(jié)設(shè)計贏得市場。每個細節(jié)的改進都需要不斷的創(chuàng)新，以求產(chǎn)品的精益求精。這些新技術(shù)和敬業(yè)精神很值得國內(nèi)同行借鑒。

 

    3國內(nèi)履帶起重機生產(chǎn)現(xiàn)狀

 

    國內(nèi)履帶起重機的生產(chǎn)歷史較短，目前正處于成長發(fā)展時期，尚無規(guī)模較大的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)履帶起重機的企業(yè)有:撫順挖掘機制造有限責(zé)任公司、徐工集團徐州重型機械有限公司、中聯(lián)重科浦沅分公司、上海三一科技有限公司、山東魯能光大重型機械設(shè)備有限公司、哈爾濱四海工程機械制造公司、北方交通公司。國內(nèi)產(chǎn)品從2004年得到迅速發(fā)展，當年銷售量為213臺，比2003年的123臺增長了73.2%。2005年繼續(xù)保持了增長勢頭，截止到10月份累積銷售197臺，同比增長15.5%，但產(chǎn)品以100噸級以下產(chǎn)品為主。隨著市場需求量的不斷增加，企業(yè)在不斷向大規(guī)模、系列化方向發(fā)展。

 

    撫順挖掘機制造有限責(zé)任公司是我國唯一批量生產(chǎn)履帶起重機的企業(yè)，引進日立技術(shù)，產(chǎn)品系列有35t、50t、80t、100t和150t，年產(chǎn)量占國內(nèi)銷售總量的60%左右，高居國內(nèi)榜首。其推出的250t產(chǎn)品融入了新技術(shù)，如電比例泵控系統(tǒng)，半開放式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)等。預(yù)計2006年推出350t產(chǎn)品。

 

    徐工集團徐州重型機械有限公司目前已批量生產(chǎn)50t履帶起重機。1998年與大連理工大學(xué)合作開發(fā)了具有自主產(chǎn)權(quán)的150t履帶起重機，隨后研發(fā)了100噸級產(chǎn)品。其自行研制的300t履帶起重機2005年11月已交付用戶，產(chǎn)品風(fēng)格與日本相同?，F(xiàn)與大連理工大學(xué)合作開發(fā)大型系列產(chǎn)品，從200t到1000t，計劃3年內(nèi)完成，現(xiàn)已完成220t、260t產(chǎn)品設(shè)計，正進行450t和650t產(chǎn)品設(shè)計，預(yù)計2006年出樣機。

 

    中聯(lián)重科浦沅分公司以生產(chǎn)汽車起重機為主，2002年開始研發(fā)履帶起重機，與大連理工大學(xué)合作開發(fā)了70～200t的系列產(chǎn)品，200t產(chǎn)品2005年初下線。70t產(chǎn)品2005年10月下線，100t和160t產(chǎn)品2006年上半年將下線。技術(shù)風(fēng)格與歐美相同，現(xiàn)與大連理工大學(xué)合作開發(fā)300～800t系列產(chǎn)品，計劃3年內(nèi)完成，預(yù)計2006年推出600t產(chǎn)品。上海三一科技有限公司2005年上半年通過400t產(chǎn)品評審，2006年5月召開推介會。已有及后續(xù)研發(fā)產(chǎn)品有50t、80t、150t、200t和250t。

 

    山東魯能光大公司在開發(fā)了50t、80t、100t、200t產(chǎn)品基礎(chǔ)上，也將向大型產(chǎn)品進軍。山東奧奇重工有限公司也正在研發(fā)100～400t級產(chǎn)品。

 

    預(yù)計2006年國內(nèi)各制造企業(yè)生產(chǎn)履帶起重機的產(chǎn)值在14億元左右。在技術(shù)水平上國內(nèi)產(chǎn)品與國外還有一定差距，這與國內(nèi)配套力量薄弱不無關(guān)系。目前國內(nèi)產(chǎn)品還處于發(fā)展成長階段，主要目標是首先保證產(chǎn)品的基本功能，在產(chǎn)品細節(jié)及可靠性方面還有待不斷完善，因此造成產(chǎn)品大問題沒有，小問題不斷，在使用上產(chǎn)生諸多不便。改變這種局面的有效措施是注重對產(chǎn)品的敬業(yè)精神和開拓自主創(chuàng)新技術(shù)。從國外產(chǎn)品在細節(jié)上不斷的變化，已明顯看出創(chuàng)新無處不在，只有創(chuàng)新，產(chǎn)品才有持久的生命力。除此以外，大型產(chǎn)品的研發(fā)還要注重基礎(chǔ)性理論研究工作與技術(shù)創(chuàng)新。盡管國內(nèi)企業(yè)通過借鑒吸收國外先進技術(shù)、采取國際化配套，提高產(chǎn)品起點，但是產(chǎn)品質(zhì)量的深入提升需要有:

 

    (1)扎實的理論根基。

 

    (2)研發(fā)資金的投入，技術(shù)隊伍的培養(yǎng)建設(shè)。

 

    (3)新標準新規(guī)范的制訂。

 

    盡快提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短研發(fā)周期的有效途徑是產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，發(fā)揮學(xué)校、科研院所的基礎(chǔ)理論、技術(shù)研發(fā)實力和企業(yè)制造實力，并求得政府和起重機用戶的支持。學(xué)校力量的注入可有效拓展提高企業(yè)技術(shù)隊伍，企業(yè)加大研發(fā)資金的投入，向國家求支持，共同搭建基礎(chǔ)性試驗研究平臺，是技術(shù)創(chuàng)新的可靠保證。規(guī)范的修訂、新標準的編制工作也將會在此基礎(chǔ)上有序的展開。這種方式已在大連理工大學(xué)和徐工集團徐州重型機械有限公司、長沙中聯(lián)重科浦沅分公司的合作中得到很好的驗證。

 

    4結(jié)語

 

    綜上所述可以看出，國內(nèi)大型履帶起重機的研制勢在必行，具備天時(市場需求，政策保護)、地利(地理位置優(yōu)勢、價格優(yōu)勢、國際化配套)、人和(先進設(shè)計理念、技術(shù)手段、企業(yè)技術(shù)隊伍的實力)的條件。但若想贏得更多用戶的支持，獲得市場的認可，還應(yīng)持續(xù)不斷的提升產(chǎn)品性能、質(zhì)量和可靠性，而自主創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)和結(jié)構(gòu)的精細設(shè)計與制造是產(chǎn)品持久生存的根本條件。(end)