1國內履帶起重機市場現狀

 

    目前，國內市場的需求強勁，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臺產品中，800t以上的大型產品近5臺，750t近10臺，600t10余臺，400～500t30余臺。到2006年上半年底，國內已引進M21000型907t、CC5800型800/1000噸級產品。

 

    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、質量、可靠性要求也越來越高。歐、美、日相繼推出新系列產品，如利勃海爾公司新推出的LR11250型1250t產品，馬尼托瓦克公司的16000型400t、18000型600/750t和21000型907t產品，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產品，神鋼公司新推出的CKE系列(目前最大噸位的是CKE4000型400t)產品。

 

    2國外大型履帶起重機新技術

 

    2.1結構方面

 

    (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，安裝更簡便。這種新型式已在18000型和21000型產品上成功應用。

 

    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。這種新方式多應用于大型產品中，如特雷克斯-德馬格的CC2800-1型產品。

 

    (2)變幅系統(tǒng)結構。

 

    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。由于索具安全系數高，自重大，剛度小，彈性變形量大，易引起懸垂現象，進一步增大變幅載荷和臂架載荷。為此出現了新的結構型式——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，不存在懸垂現象。采用數控加工，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，側向抗彎抗風振能力差。為節(jié)省材料、增強側向承載能力，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產品即應用此種型式。

 

    (3)主機結構。

 

    為降低成本，減少結構件質量，高強度材料已作為主機結構的首選材料，屈服強度達到500MPa以上。其結構尺寸明顯減小。以LR1750型750t產品為例，轉臺、車架、履帶架結構除特殊用板(履帶與車架連接處)外，主要承載板厚度均在35mm以內(而以往結構需要40mm以上，常用的是50～70mm的板)。并采用寬肢薄壁結構，極大地提高了結構整體穩(wěn)定性和承載能力。主機結構的自重占整機(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％。

 

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

 

    考慮到運輸方便性，對于大噸位起重機需轉臺拆解運輸。轉臺組合方式有2大類，一是轉臺、回轉支承與車架一部分連成為一體，轉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，分開部分與回轉支承采用快速連接方式，如特雷克斯-德馬格公司的CC5800型產品的快速銷軸連接方式，如圖6所示。

 

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

 

    為降低驅動轉矩，驅動輪采用鏈輪型式，以減小直徑，特雷克斯-德馬格公司的CC2500型產品即采用了這種型式，如圖7b所示。履帶總成數量也在發(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構。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，以適應不同工作場合的要求，如圖8所示。

 

    車架結構也有明顯改進，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，中間箱型結構(上端連接回轉支承)和兩側箱型縱梁，如圖9所示。

 

    更為新穎的結構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塔的吊裝，有較高的提升高度及一定的幅度，關鍵是超大的起重量，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。在歐美產品中都已開發(fā)應用。圖11b副臂＋副臂組合，用于電力建設方面，以增加作業(yè)空間，如風力發(fā)電設備的安裝，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品得到應用。

 

    2.3系列產品的通用性

 

    考慮產品設計和制造的通用性，歐美三大公司自身的配重從50t到1250t產品均可互換。臂節(jié)的互換性強，甚至對于同一型號不同產品也能做到互換?？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型產品的臂架運輸寬度相同，在3m以內。馬尼托瓦克公司產品對同尺寸不同繩徑的卷揚機構，采用更換繩槽表面也可實現通用化。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)展成為開閉式結合或全閉式電比例泵控變量系統(tǒng)，傳動更平穩(wěn)，結構更緊湊。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據總線電子控制。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型新產品上得到應用。

 

    (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、機構工作參數、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型產品，共有5個攝像頭:轉臺后方兩側各1個，便于回轉時察看后方情況;轉臺上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)時不僅實現了副臂無級變幅，同時也實現了主臂無級變幅，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，也是電子控制技術質的飛躍。根據此原理，超起作業(yè)時超起配重的位置也實現了無級調整，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，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此功能。

 

    由此可見，國外產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品細節(jié)，以新理念和細節(jié)設計贏得市場。每個細節(jié)的改進都需要不斷的創(chuàng)新，以求產品的精益求精。這些新技術和敬業(yè)精神很值得國內同行借鑒。

 

    3國內履帶起重機生產現狀

 

    國內履帶起重機的生產歷史較短，目前正處于成長發(fā)展時期，尚無規(guī)模較大的專業(yè)生產企業(yè)。生產履帶起重機的企業(yè)有:撫順挖掘機制造有限責任公司、徐工集團徐州重型機械有限公司、中聯重科浦沅分公司、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。國內產品從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%，但產品以100噸級以下產品為主。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任公司是我國唯一批量生產履帶起重機的企業(yè)，引進日立技術，產品系列有35t、50t、80t、100t和150t，年產量占國內銷售總量的60%左右，高居國內榜首。其推出的250t產品融入了新技術，如電比例泵控系統(tǒng)，半開放式轉臺結構等。預計2006年推出350t產品。

 

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

 

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

 

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

 

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

 

    (3)新標準新規(guī)范的制訂。

 

    盡快提升產品質量、縮短研發(fā)周期的有效途徑是產學研聯合，發(fā)揮學校、科研院所的基礎理論、技術研發(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。學校力量的注入可有效拓展提高企業(yè)技術隊伍，企業(yè)加大研發(fā)資金的投入，向國家求支持，共同搭建基礎性試驗研究平臺，是技術創(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上有序的展開。這種方式已在大連理工大學和徐工集團徐州重型機械有限公司、長沙中聯重科浦沅分公司的合作中得到很好的驗證。

 

    4結語

 

    綜上所述可以看出，國內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(先進設計理念、技術手段、企業(yè)技術隊伍的實力)的條件。但若想贏得更多用戶的支持，獲得市場的認可，還應持續(xù)不斷的提升產品性能、質量和可靠性，而自主創(chuàng)新技術的研發(fā)和結構的精細設計與制造是產品持久生存的根本條件。(end)