国内外大型起重机的发展状况.doc

表1 轮式起重机公司系列型谱表2 履带起重机公司系列型谱国内外大型起重机的发展状况王欣高顺德屈福政随着社会进步和技术的不断发展，以及各施工企业对高效益和高效率的 执着追求，整体吊装工程越来越普遍， 这就要求吊装用起重机的起重能力、 作业幅度和高度越来越大，大型起重 机的市场需求随之增长很快。国内大型吊装用起重设备已由过去单一的抱杆方式，逐步扩大发展成为以高性能、更安全可靠的大型移动式起重机为核 心的吊装设备。而且大型移动式起重 机机动性和作业灵活性等特点也深受 业内的青睐。除此以外，浮式起重机和 龙门起重机也都担负着海上和造船用大型吊装工作。其中，用于海上吊装的浮式起重机国内最大吨位已达到 3800t，适于固定场合吊装的龙门起重 机最大吨位为900t。常用的大型移动式起重机主要有轮 式起重机和履带起重机，国内在这方面 正逐步向大吨位发展。发达国家早在20世纪 70 年代就已生产制造和广泛使用表3 250t 汽车起重机与履带起重机主要工况的比较表4 中等长度主臂起重性能比较a 悬挂式超起配重b 小车式超起配重c 环轨型超起装置 图1 超起装置大型移动式起重机，而且仍在不断研究新技术和新结构，向更大吨位挑战。因 此本文针对这两类起重机来介绍国内外的现状与发展趋势。司产品型谱的覆盖面很大，且非常细致，产品都已投放市场。2超大型起重机目前履带起重机最大吨位已超过1000t，例如德马格的cc12600型起重量 为1600t，利勃海尔的lr11200型起重量 为 1200t。可以说履带起重机在大吨位 市场出尽了风头，这与其接地比压小、 带载行走、桁架式臂架自重轻、抗屈曲 能力和承载能力强等特点是分不开的。 同时桁架臂广泛采用高强度材料，其材 料的抗拉强度已超过 1000mpa。这进一 步减轻了臂架自重，使其作业幅度和高 度有很大的发展空间。轮式起重机由于受伸缩臂结构自 重和伸缩机构等限制，与同吨位的履 带起重机相比，同幅度同臂长的起重 量相对较小(见表4)，但其转场的机动 性比履带起重机灵活，因此轮式起重 机也在不断改进结构，向大起重量发 展。轮式起重机主要包括全路面起重 机、汽车起重机和越野轮胎起重机，目 前全路面起重机的吨位跃居三者榜首。 例如利勃海尔最大吨位ltm1800型、德马格的 ac700型和多田野的550t 产品1完备的载荷型谱国外吊装业已非常成熟与完善，其吊装用起重机也随之得到了长足发 展。目前工程起重机的设计与制造主 要集中在德国、美国和日本。例如轮式 起重机的主要生产公司有德国的利勃 海尔，德马格，美国的格鲁夫，日本的 多田野，住友建机，加藤等。履带起重 机的生产厂家有德国的利勃海尔、德 马格、森尼波根，美国的马尼托瓦克起 重集团、林克贝尔特、p&h，日本的神 钢、日立住友、石川岛等。各大制造公 司的产品历经几十年的风雨都已形成 系列化。表1列举了轮式起重机利勃海 尔 ltm 系列，德马格 ac 系列和多田野 atf系列产品，从小起重量30t到大起 重量200t、500t，甚至达到700t和800t。 表2是履带起重机利勃海尔lr 系列，德 马格cc 系列以及马尼托瓦克的系列产 品，每个公司产品的最大吨位都接近或超过 1000 吨级。由此可见，国外公图2 侧支撑轮式起重机a 主臂型式 b 固定副臂型式 c 塔式副臂型式 d 副臂接主臂 e 副臂接副臂 图3 新的臂架组合都是全路面起重机。超大型起重机的另一发展趋势是采 用超起装置，它逐渐成为大型起重机的 必备装置。大吨位履带起重机标定的起 重量基本上是在超起状态下获得的。例 如利勃海尔 lr1800 型起重机标定的起 重量800t，即表示应用超起装置后的起 重量，标准型时起重量为650t。这种超 起装置主要从改善结构受力和增加配重 两方面来提高起重能力，充分发挥起重 机的潜在性能。为改善臂架的受力，增 设了超起臂架，如图1a和图1b所示。这 加大了变幅系统的力臂，改善变幅受 力，从而改善臂架受力，提高了起重性 能，这种方式主要是提高整机小幅度时 的起重能力。对于由整机稳定性决定的 大幅度起重能力，是通过增设超起配重 来实现的。超起配重可以是悬挂型式， 也可以是小车型式，如图 1a 和图 1b 所 示。为实现更大的起重能力，可采用图1c所示的环轨型超起装置。环轨位于起 重机行走装置的外围，将配重和臂架铰点都作用于环轨上，则其所受到的载荷由环轨承担。环形轨直径大，因此可大大提高整机稳定性和承载能力。例如马 尼托瓦克2250型履带起重机，标准型时 的起重量为272t。增设超起臂架和超起 配重后，起重量为450t。而增设这种环 轨超起装置，并改用重型臂架后，起重量可达到1300t。为实现大起升高度和大幅度，主臂与副臂的组合方式被广泛采用。一般在 大起升高度或大幅度下起重量相对较 小，因此副臂截面和承载能力都小于主 臂，其自重自然小于同等长度的主臂自 重。主臂的作业方式(见图3a)主要用来起吊大的起重量，副臂主要用来实现大轮式起重机在超起方面也做了不少努力。2000年德马格新推出的侧支撑超 起装置(ssl)如图2所示，可为伸缩臂提 供侧向支撑，特别是吊臂几乎处于垂直 位置时，有效地提高了起重能力。该装 置已用于 ac500 型 500t 全路面起重机 上。格鲁夫和利勃海尔也相继推出了这种产品，用于400t 以上产品。幅度和大起升高度。副臂中，固定副臂型式(见图3b)用于实现大幅度和大起升 高度，而塔式副臂型式(见图3c)用于实 现大起升高度时的大起重量，与塔机功 能类同。这3 种组合方式已成为大型起 重机的必备组合方式。除此以外，履带起重机又出现了新 的臂架组合方式。前两种副臂型式是副 臂铰接于主臂头部，通过变幅索具固 定，这会增加辅助构件，例如撑杆和变 幅索具。而最新的臂架组合型式是副臂 通过过渡节直接与主臂连接，如图3d所 示，省去了撑杆和索具，减轻自重，同 时有利于主臂的受力。这也可认为是扩 大主臂作业空间的有效方式。该型式在 各大公司的起重机上都已应用。另一新 趋势是副臂接副臂，如图3e所示，其作 业空间显然得到了有效扩大，作业范围 可达到 200m 以上。该型式已在利勃海尔和马尼托瓦克公司的起重机上有所应3扩大作业空间的新结构为了最大限度地使用起重机，要求起重机既能满足大起重量要求，又 能满足作业空间的需要。因此大起升 高度、大幅度时的起重量也就逐渐成 为衡量起重机的一个重要指标。为适 应工程需求，显然实现的方法是增加 臂架长度，但受各种因素的限制，例如 变幅能力、整机稳定性等，臂架的长度 不可能无限增加。于是开始不断出现新的臂架结构。图4 利勃海尔履带起重机的自装过程图5 利勃海尔的数据总线控制系统用。当然这两种型式都是应用在大型起重机上，吨位一般在250t以上，否则作 业空间虽然扩大了，但是起重能力很 小，也是无济于事的。轮式起重机伸缩臂作业空间的扩大 是通过增加臂节的数目来实现的，但受 伸缩机构尺寸的限制，其长度始终不能 突破。格鲁夫和利勃海尔公司先后开发 的单缸伸缩技术，通过单缸伸缩和锁销 方式实现臂节一级一级伸出和缩回的方 式，大大减小了伸缩机构的尺寸，从而 实现臂节数目的增加。 利勃海尔 ltm1500 型 500t 起重机臂节达到 7 节，长度可达 84m。式进行信息传递与控制，实现了控制上真正意义的自动化与智能化。图5是 利勃海尔的数据总线控制系统。同时 借助图形化的显示屏显示起重机的所 有信息，例如系统状态、技术参数等， 甚至可协助操作者进行故障诊断，显 示故障原因、部位及处理方法。这种先 进的控制系统显著提高了控制系统的 可靠性、作业安全性、操作舒适性和工作效率。5自动化信息化的集成液压传动是目前移动式起重机普遍采用的传动方式，其发展历经了早 期简单的定量阀控系统、恒功率变量 系统，到后来的按需求变量控制系统、 负载传感系统，直到现在的微电子智 能功率控制系统。这些控制系统的不 断更新，为提高起重机的调速性能、降 低操作强度、延长设备使用寿命、降低 使用成本提供了保证。而数据总线控 制技术在起重机上的应用，将发动机 控制、液压控制、安全监测状态监控和极限载荷限制集为一体，通过总线方6混合型起重机履带起重机和轮式起重机各有利弊，将两者取长补短后，混合型起重4日臻完善的自拆装技术为了最大限度地缩短转场时间，简化拆装，减少辅助作业时间及对其他辅 助起重设备的依赖，国外履带起重机都 具有较强的自拆装功能。这给履带起重 机带来了全新的生命力，扩大了市场份 额。自拆装系统是在充分利用主机已有 构件功能的基础上，增设必要的部件和 传动件而实现的，例如桅杆顶升油缸， 配重顶升油缸等。对于大型起重机，需 要从主机拆解的部件有配重、履带行走 装置和臂架系统。利勃海尔和马尼托瓦 克公司在此方面做了不少研究工作。图4 是利勃海尔公司起重机的自装过程。 首先通过支腿油缸顶升使起重机主体部 分脱离平板运输车，然后顶升桅杆，通 过桅杆安装履带行走装置。其次在地面 摆放配重，通过顶升油缸安装配重。最 后将臂架在地面组合好，安装臂架底 节，连接变幅索具，通过自身变幅系统 实现提升臂架到作业位置。采用这种自 装卸系统实现主机的安装，只需23人 在 23h 内完成。臂架的安装要视臂架 的长短和工作场地来决定，但安装时间不会很长。图6 混合型起重机机应运而生(如图 6 所示)，这也是起重机新型式的大胆尝试与突破。它集 履带起重机桁架臂大起重量、大作业 空间的优势和轮式起重机的机动灵活 优势于一体，主要用于大型起重机。马 尼托瓦克和利勃海尔公司先后生产了 这种起重机，吨位在250t 以上。其实20 世纪70年代就有类似的产品，例如 德国格特瓦尔德(gottwald) 公司的 mk650 型500t 桁架臂起重机，与现代 同类产品比，不能自行，需要拖车运 输。目前这种起重机还没有成为主流 起重机，产量较少，还有待市场的认可与开拓。7国内大型起重机现状国内履带起重机和轮式起重机的开发能力还处于中小吨位级别。从产品规 模、吨位大小和可靠性方面与国外还是 有一定差距。这需要我们在不断消化吸 收国外先进技术的基础上，立足于国际 化配套，更快地提升产品质量和性能， 扩大生产规模。20 世纪的大吨位起重机领域基本 被国外企业垄断，但近些年也不断有 国内企业进入该领域，并已取得实质 性的进展。轮式起重机方面，徐工集团 和浦沅集团设计开发了160t和300t全 路面起重机。履带起重机方面，大连理 工大学与徐工集团合作开发的150t 产 品已投入市场，与浦沅集团合作开发 的200t产品已推出样机，与抚顺挖掘机 制造有限责任公司合作开发的350t 产 品方案评审结束，现已进入施工设计 阶段。目前国内各工程项目的不断开展， 带动了工程起重机的市场强劲的需求， 尤其是大吨位起重机，其中进口起重 机占据了国内一半以上的市场。以履带起重机为例，2003 年进口的起重机有245台，其中大连港进口200t以上的产品就有 45 台之多，最大的吨位达到600t。2004年上半年的进口量由2003年 的93台增加到228台，同比增长145。 而2004年上半年的国产销售量为107台 (不完全统计)，仅占总销售量的32， 如图7所示。据估计200t以上的工程起 重机每年需要千台以上。因此工程起 重机在国内有着极大的发展空间和市 场潜力，尤其是大型起重机。国内企业 应抓住机遇，应用先进技术和通过国 际化配套，不断开发设计具有自主知 识产权的大型起重机，尽快提升产品 质量，以提高产品的竞争力，与国际名牌产品竞争市场。建筑机械2005 年第 2 期（总第 260 期）摘要 summary6 features ：investment analysis of 2004 and prospect of 2005though more and more active factors have acted on the stable growth of economy, it is difficult to eliminate thoroughly unreasonable factors in the structure of economy and investment ，which accumulated long before because of the macro control policy ，the growth of investment is slow how to coordinate the invested relationship of primary，secondary and tertiary industries ，how tocontrol the overall invested scope ，at the same time ，maintain a stable and relatively-fast growth trend ，and how to improve the structure of investmentthese tasks must be faced in 2005 some important opinions in investment and economy prospect of 2005 in china are brought forward accordingto analysis on the investment situation of 200414 features ：further analysis on macro control and forecast of 2005from the second quarter of 2004，chinese government took a series of policies to cool down econony，especially limited the investment in fixed assets but the growth rate of gdp also reaches 9.5whichis much higher than established rate of 7although the investment of limited sectors fell down，itcaused the shortage of energy sources local governments booming investment is a reason for thisphenomenonthe existence of civilian capital makes the condition worsecontrol with that of 1993 ，we can get the trend of macro policycomparing the current macroconstruction machinery is notcontrolled，but is affected indirectly so the macro control will continue in 2005，and the impact onconstruction machinery will last at least two years28 market：development of domestic and overseas large cranesbased on construction requirement ，development of domestic and overseas largecranes used in lifting construction is fast you can find the cranes of every tonnage class in the marketand the demand of large cranes is increasingthe cranes of light weight ，strong loading ability and otheradvantages appeared successively new structures extend the work place new combinations of arm have comeforthwhat is more ，some cranes can install and take down all by itselfautomation and electronictechnology have been applied in its control systemand a mixed crane has the advantages of both the crawlerand wheel cranes in addition ，the domestic market of cranes has strong potentialdomestic capital have made great progress the enterprises of46 rental ：cognition can t b