物料搬運(yùn)成了人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分,距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,自動(dòng)化程度的提高,作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣,作用愈來(lái)愈大,對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。
大型化和專(zhuān)用化
由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)效率日益提高,以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加,促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大,工作速度越來(lái)越高,并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作,容易維護(hù),而且安全性要好,可靠性要高,要求具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上較大的浮游起重機(jī)起重量達(dá)6,500t,較大的履帶起重機(jī)起重量達(dá)3,000t,較大的橋式起重機(jī)起重量為1,200t,集裝箱岸邊裝卸橋小車(chē)的較大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min,堆垛起重機(jī)較大運(yùn)行速度是240m/min,垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min。
工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶(hù)需求的多樣性,使專(zhuān)用起重機(jī)的市場(chǎng)不斷擴(kuò)大,品種也不斷更新,以特有的功能滿(mǎn)足特殊的需要,發(fā)揮出較佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專(zhuān)用起重機(jī),防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱專(zhuān)用起重機(jī)的功能不斷增加,性能不斷提高,適應(yīng)性比以往更強(qiáng)。
模塊化和組合化
用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法,將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途,有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊,通過(guò)不同模塊的相互組合,形成不同類(lèi)型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn),只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī),只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合??墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)高效率的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn),企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能,降低制造成本,提高通用化程度,用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品,充分滿(mǎn)足用戶(hù)需求。
目前,德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名起重機(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì),并取得了顯著的效益。(高博組合式起重機(jī)的優(yōu)勢(shì))
輕型化和多樣化
有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用,工作并不很繁重。這類(lèi)起重機(jī)批量大、用途廣,考慮綜合效益,要求起重機(jī)盡量降低外形高度,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),減小自重和輪壓,也可使整個(gè)建筑物高度下降,建筑結(jié)構(gòu)輕型化,降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展,并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機(jī)。
自動(dòng)化和智能化
起重機(jī)的更新和發(fā)展,在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合,將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性,以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式,提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置,使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性,可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄,起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè),特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等,以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
成套化和系統(tǒng)化
在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng),通過(guò)中央控制室的控制,與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合,與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類(lèi)起重機(jī)自動(dòng)化程度高,具有信息處理功能,可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工,進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類(lèi)起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口,實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成,能形成不同機(jī)種的較佳匹配和組合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,發(fā)揮較佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng),柔性加工制造系統(tǒng),商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng),集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng),交通運(yùn)輸和郵電部門(mén)行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。
新型化和實(shí)用化
結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫,提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料,提高承載能力,改善受力條件,減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu),主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接,便于運(yùn)輸與安裝。
在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型傳動(dòng)零部件,簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)。“三合一”運(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流,將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體,具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn),國(guó)外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車(chē)結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化,同時(shí)降低起重機(jī)的尺寸高度,減小輪壓,國(guó)外已大量采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。為了減輕自重,提高承載能力,改善加工制造條件,增加產(chǎn)品成品率,零部件盡量采用以焊代鑄,如減速器殼體、卷簡(jiǎn)、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面,以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大。此外,各機(jī)構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展,從而減小電機(jī)基座號(hào),減輕重量與減小外形尺寸,并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器。
在電控方面開(kāi)發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng),發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù),提高使用性能和可靠性,增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性,研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件,應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室,降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國(guó)近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制,開(kāi)發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù),用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來(lái)尋找開(kāi)始加速的較佳時(shí)刻,將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)較優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動(dòng)工作的控制指令,將人們主觀上的模糊量通過(guò)模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量,再利用計(jì)算機(jī)。
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