起重機械廣泛應用於冶金、裝備製造業、運輸與物流業、造zao船chuan等deng國guo民min經jing濟ji支zhi柱zhu行xing業ye，在zai經jing濟ji建jian設she中zhong發fa揮hui著zhe不bu可ke或huo缺que的de重zhong要yao作zuo用yong。橋qiao式shi起qi重zhong機ji作zuo為wei起qi重zhong機ji械xie中zhong量liang大da麵mian廣guang的de一yi種zhong機ji型xing，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong更geng具ju有you廣guang泛fan性xing、基礎性和通用性的特點。因此革新橋式起重機（以下簡稱起重機）傳chuan統tong的de設she計ji與yu製zhi造zao技ji術shu，優you化hua整zheng機ji性xing能neng並bing實shi現xian節jie能neng降jiang耗hao，突tu破po輕qing量liang化hua關guan鍵jian技ji術shu，既ji是shi起qi重zhong機ji行xing業ye發fa展zhan的de必bi然ran趨qu勢shi，更geng是shi實shi現xian我wo國guo綠lv色se製zhi造zao總zong體ti目mu標biao的de關guan鍵jian。
1. 智能化控製技術
（1）精確定位與防搖擺技術
起qi重zhong機ji防fang電dian氣qi搖yao擺bai自zi動dong定ding位wei控kong製zhi技ji術shu，綜zong合he懸xuan掛gua物wu搖yao擺bai的de物wu理li特te性xing和he起qi重zhong載zai荷he搖yao擺bai的de實shi測ce數shu據ju，經jing建jian模mo和he計ji算suan可ke預yu測ce出chu載zai荷he搖yao擺bai的de幅fu值zhi和he相xiang位wei。其qi利li用yong智zhi能neng化hua防fang搖yao擺bai自zi動dong定ding位wei控kong製zhi理li論lun和he控kong製zhi方fang法fa，通tong過guo可ke編bian程cheng控kong製zhi、現場總線通信、變頻調速驅動等現代電氣控製技術，可實時地控製起重機的運行速度。
精確定位及防搖擺技術的研究內容主要需圍繞 3 個方麵展開：一是檢測裝置的選用，二是信號傳輸方式、檢測係統構架、抗幹擾能力、分辨率、可擴展性的確定，三是可視化操作技術與 PLC 控製技術的綜合應用。具體包括以下 3個方麵研究內容：一yi是shi開kai發fa出chu新xin型xing實shi用yong起qi重zhong機ji防fang搖yao擺bai控kong製zhi理li論lun和he方fang法fa，二er是shi開kai發fa出chu新xin型xing實shi用yong起qi重zhong機ji自zi動dong精jing確que定ding位wei控kong製zhi理li論lun和he方fang法fa，三san是shi開kai發fa出chu適shi合he推tui廣guang應ying用yong的de起qi重zhong機ji電dian氣qi防fang搖yao擺bai自zi動dong定ding位wei控kong製zhi係xi統tong。電dian氣qi防fang搖yao擺bai自zi動dong定ding位wei控kong製zhi係xi統tong打da破po了le人ren們men一yi直zhi以yi來lai對dui起qi重zhong機ji載zai荷he搖yao擺bai問wen題ti的de固gu有you認ren知zhi，使shi起qi重zhong機ji轉zhuan變bian成cheng為wei新xin型xing的de“起重機器人”成為可能。
（2）故障診斷及安全保護係統
智能故障診斷及安全保護係統主要包括數據采集、控製、處理、儲存、導出、遠程監視平台等單元。為保障起重機械運行高效安全，可將動態運行狀態、快速維護、部件監測等內容列為重點。具體內容包括 3 項：一是規劃數據采集範圍、控製方案，提出數據處理、儲存、導出要求；二是明確遠程監視平台功能要求；三是建立智能故障診斷及安全保護係統研發框架等。
（3）自動控製係統
智能自動控製主要體現在起重機械能夠適應不同環境，能夠精確靈活、安全可靠自動運行。隨著現代控製技術、網絡技術、模糊控製等技術的不斷發展，起重機智能自動控製運行研發基礎逐漸成型，並在垃圾起重機、全自動冶金起重機等領域的應用已取得一定的成效。起重機自動控製研究重點在於在線運行空間檢測、負載特性、物料掃描。研發人員可根據現場生產工藝布局和
施工路線，通過與吊鉤定位、智能故障診斷係統、安全保護係統以及專用吊具的結合，提出智能控製係統實現自動運行的功能方案。
（4）在線監測及安全評估技術
此(ci)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)關(guan)鍵(jian)是(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)安(an)全(quan)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)傳(chuan)感(gan)數(shu)字(zi)化(hua)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)本(ben)理(li)論(lun)和(he)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)。基(ji)於(yu)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)起(qi)重(zhong)機(ji)安(an)全(quan)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)，形(xing)成(cheng)的(de)起(qi)重(zhong)機(ji)專(zhuan)用(yong)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)高(gao)速(su)解(jie)調(tiao)器(qi)等(deng)新(xin)裝(zhuang)置(zhi)，如(ru)圖(tu) 6 所示。對於研發人員而講，可根據大型橋式起重機結構特點、在線監測要求，確立起重機專用光纖光柵傳感器設計方法和封裝與埋設工藝。
此(ci)外(wai)，研(yan)發(fa)人(ren)員(yuan)結(jie)合(he)大(da)型(xing)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)結(jie)構(gou)的(de)特(te)點(dian)，應(ying)用(yong)基(ji)於(yu)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)構(gou)建(jian)應(ying)變(bian)監(jian)測(ce)和(he)結(jie)構(gou)健(jian)康(kang)監(jian)測(ce)評(ping)價(jia)係(xi)統(tong)。基(ji)於(yu)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)的(de)在(zai)線(xian)應(ying)用(yong)如(ru)圖(tu) 7 所示。根據橋式起重機運行時動態應變數據信息量大、係統頻響快的特點，采用先進的 C/S 結構和 3D 建模技術，可模擬橋式起重機動態作業過程，形成友好的人機交互環境。
（5）材料損傷壽命評價技術
該(gai)技(ji)術(shu)是(shi)指(zhi)采(cai)用(yong)聲(sheng)發(fa)射(she)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)，研(yan)究(jiu)起(qi)重(zhong)機(ji)金(jin)屬(shu)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)與(yu)焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)的(de)過(guo)載(zai)形(xing)變(bian)損(sun)傷(shang)及(ji)疲(pi)勞(lao)損(sun)傷(shang)的(de)信(xin)號(hao)特(te)征(zheng)，並(bing)依(yi)據(ju)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)研(yan)究(jiu)預(yu)測(ce)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)械(xie)材(cai)料(liao)的(de)損(sun)傷(shang)狀(zhuang)態(tai)或(huo)剩(sheng)餘(yu)壽(shou)命(ming)。采(cai)用(yong)聲(sheng)發(fa)射(she)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)檢(jian)測(ce)起(qi)重(zhong)機(ji)鋼(gang)結(jie)構(gou)
該技術從斷裂力學入手，引入聲發射能量理論，並結合實驗室或現場監測數據預測缺陷尺寸、增長狀態及結構失效概率，建立參數擬合模型、gailvyucemoxingjishenjingwangluofenxidengmoxing。ranhougenjushangshumoxingjinxingquexiankuozhangqingkuangyuce，bingjiehelinjiequexianchicunjisunshangrongxiantantao，yucejinshujiegoushengyushouming。
2. 輕量化技術
（1）橋架輕量化技術新型輕量化起重機橋架一般采用四梁結構形式，如圖 1 所示。其主梁采用窄翼緣全偏軌焊接箱型梁結構，小車輪壓力通過軌道直接傳遞到上蓋板與主腹板的焊縫上。
與傳統的半偏軌形式相比，采用全偏軌箱型梁因主、副(fu)腹(fu)板(ban)受(shou)力(li)不(bu)同(tong)，副(fu)腹(fu)板(ban)板(ban)厚(hou)選(xuan)取(qu)可(ke)比(bi)主(zhu)腹(fu)板(ban)小(xiao)，並(bing)可(ke)取(qu)消(xiao)半(ban)偏(pian)軌(gui)箱(xiang)形(xing)梁(liang)內(nei)部(bu)眾(zhong)多(duo)小(xiao)隔(ge)板(ban)。采(cai)用(yong)該(gai)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)，能(neng)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)主(zhu)梁(liang)上(shang)蓋(gai)板(ban)的(de)焊(han)接(jie)變(bian)形(xing)和(he)波(bo)浪(lang)變(bian)形(xing)，且(qie)焊(han)接(jie)下(xia)撓(nao)變(bian)形(xing)量(liang)較(jiao)小(xiao)。大(da)噸(dun)位(wei)偏(pian)軌(gui)箱(xiang)形(xing)梁(liang)係(xi)寬(kuan)形(xing)梁(liang)，為(wei)此(ci)可(ke)省(sheng)略(lve)走(zou)台(tai)，從(cong)而(er)使(shi)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)進(jin)一(yi)步(bu)簡(jian)化(hua)，總(zong)體(ti)質(zhi)量(liang)進(jin)一(yi)步(bu)降(jiang)低(di)。與(yu)傳(chuan)統(tong)起(qi)重(zhong)機(ji)采(cai)用(yong)壓(ya)板(ban)固(gu)定(ding)的(de)軌(gui)道(dao)不(bu)同(tong)，輕(qing)
量化起重機小車軌道采用方鋼（或扁鋼）直(zhi)接(jie)焊(han)接(jie)在(zai)主(zhu)梁(liang)上(shang)，能(neng)使(shi)軌(gui)道(dao)和(he)箱(xiang)型(xing)梁(liang)組(zu)成(cheng)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)，共(gong)同(tong)承(cheng)受(shou)載(zai)荷(he)，提(ti)高(gao)了(le)主(zhu)梁(liang)的(de)強(qiang)度(du)和(he)剛(gang)度(du)，較(jiao)大(da)幅(fu)度(du)降(jiang)低(di)了(le)主(zhu)梁(liang)高(gao)度(du)和(he)主(zhu)梁(liang)質(zhi)量(liang)。
通過采用四梁橋架結構形式、全偏軌焊接軌道箱形主梁，合理選配材料，應用先進的端梁模塊化等設計思想，可使起重機從結構方案上達到輕量化的目標。
（2）小車架輕量化技術
傳chuan統tong起qi重zhong小xiao車che架jia采cai用yong超chao靜jing定ding結jie構gou的de布bu局ju方fang式shi，選xuan用yong的de零ling部bu件jian技ji術shu陳chen舊jiu，布bu置zhi缺que乏fa優you化hua，由you此ci導dao致zhi起qi升sheng機ji構gou大da而er笨ben重zhong。其qi承cheng載zai起qi升sheng機ji構gou的de小xiao車che架jia則ze多duo采cai用yong由you 2 根端梁、duogenhengliangyijiduochujiaqiangjinhanjiechengdechaojingdinggangxingkuangjiajiegouxingshi，kuangjiashangmianhaixupushehouzhongdegangban。youcikanchu，chuantongxiaochejiajiegoubujincunzaizhiliangda、成本高、結構複雜、焊接工藝複雜、剛性大等缺點，且極易出現車輪三點著地、輪壓分配不均衡、車輪啃軌現象，嚴重影響作業的安全性和壽命。
輕量化起重機采用如圖 2 所suo示shi的de三san支zhi點dian靜jing定ding支zhi承cheng形xing式shi的de工gong字zi形xing三san梁liang小xiao車che架jia，其qi橫heng梁liang為wei開kai口kou滑hua輪lun梁liang。該gai型xing小xiao車che架jia在zai垂chui直zhi方fang向xiang有you足zu夠gou的de剛gang度du，以yi減jian小xiao起qi吊diao重zhong物wu的de振zhen動dong。在zai水shui平ping扭niu轉zhuan方fang麵mian，有you一yi定ding的de柔rou性xing，允yun許xu小xiao車che架jia承cheng受shou一yi定ding量liang的de扭niu轉zhuan變bian形xing，以yi確que保bao四si輪lun支zhi點dian適shi應ying主zhu梁liang的de變bian形xing。
（3）起升機構輕量化技術
起升機構自身的結構形式、質量、高度等參數對起重機整機的輕量化指標，特別是主梁質量、整機淨空高度等都會產生巨大的影響。傳統起重機起升機構如圖 3 所示。其卷筒兩端用2個軸承座支撐，卷筒通過卷筒聯軸器與減速器的低速軸相連，電動機通過聯軸器與減速器的高速軸相連。卷筒的 2 個軸承座，電機、減速器、製動器的支座均用地腳螺栓固定在小車架上。由於該種起升機構傳動鏈尺寸龐大、結構形式複雜、整體小車架剛性過大，導致其整體質量和外形尺寸均偏大。
優化後的新型起升機構布置如圖 4 所示。其采用工字型梁、無整體安裝平台結構，卷筒通過一個卷筒軸承座和一個減速器簡支座半臥式布置在 2 個(ge)車(che)輪(lun)梁(liang)之(zhi)間(jian)。減(jian)速(su)器(qi)的(de)花(hua)鍵(jian)輸(shu)出(chu)軸(zhou)端(duan)通(tong)過(guo)剛(gang)性(xing)錐(zhui)形(xing)接(jie)手(shou)與(yu)卷(juan)筒(tong)法(fa)蘭(lan)板(ban)相(xiang)連(lian)，電(dian)機(ji)通(tong)過(guo)法(fa)蘭(lan)固(gu)定(ding)在(zai)減(jian)速(su)器(qi)箱(xiang)體(ti)上(shang)。整(zheng)個(ge)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)僅(jin)有(you)一(yi)個(ge)
減速器簡支座、一個鉸接支座和一個卷筒軸承座與小車架端梁相連，支承形式簡單，受力清晰。該結構通過對傳動鏈的優化，提高了起升高度、增加了空間利用率，實現了起重小車整體結構緊湊、整機高度大幅度降低的目的。
減jian速su器qi的de安an裝zhuang形xing式shi既ji要yao保bao證zheng傳chuan動dong的de穩wen定ding，又you要yao滿man足zu輕qing量liang化hua起qi重zhong機ji起qi升sheng機ji構gou的de需xu求qiu。輕qing量liang化hua起qi重zhong機ji小xiao車che空kong間jian布bu置zhi緊jin湊cou，沒mei有you傳chuan統tong的de小xiao車che平ping台tai用yong以yi安an裝zhuang零ling部bu件jian，其qi端duan梁liang較jiao窄zhai且qie剛gang性xing小xiao，為wei此ci需xu對dui傳chuan統tong減jian速su器qi的de安an裝zhuang形xing式shi進jin行xing優you化hua，以yi壓ya縮suo傳chuan動dong鏈lian尺chi寸cun、減小傳動振動。具體可采取以下方案：對於電機、製動器等無底座部件，可采用剛性接口連接在減速器箱體上，如圖 5 所示。從有利於
起升小車穩定性的角度考慮，電機的長度應盡量短，質量應盡量輕。
通過上述金屬結構關鍵技術研究及輕量化優化設計，新型起重機產品整機質量平均可減少20% ～ 25%，高度可降低 10% ～ 30%，能耗可降低 10% ～ 30%。同時，采用輕量化技術的起重機可以有效降低廠房建築高度，節省取暖和照明等費用，顯著降低綜合使用成本。