桥式起重机轻量化技术与智能化技术运用实践初探

摘 要：桥式起重机是一种横架在料场、仓库和车间上空并用于吊运物料的起重设备，其目前普遍应用在造船、运输、物流、冶金和制造等领域。为了充分发挥桥式起重机的功用，要求深化对桥式起重机轻量化与智能化技术的研究，以实现性能优化、节能降耗的目的。

关键词：桥式起重机；轻量化；智能化

0 前言

桥式起重机主要由桥架（大车）、提升机构、大小车移形机构、操纵室、小车导电装置和起重机总电源导电装置等组成。随着科技的发展和社会的进步，桥式起重机实现了创新和发展，即其日渐向轻量化、智能化方向发展。

1 轻量化技术

桥架是组成桥式起重机的重要成分，轻量化桥架以四梁结构为主，其主梁为窄翼缘全偏轨焊接箱型梁结构，而小车轮直接经轨道传递压力至主腹板和上盖板焊缝上，从而简化了桥架制造工艺及降低了桥式起重机的总质量。同时，轻量化桥式起重机直接用扁钢或方钢在主梁上焊接小车轨道，以使箱型梁与轨道共同承担载荷，继而使主梁的刚度与强度更高、高度与质量更低。

为了弥补传统起重小车架焊接工艺复杂、结构复杂、刚性大、质量大和成本高等缺点，轻量化桥式起重机改用“工”字型三梁小车架，其采用了三支点静定支承形式和开口滑轮横梁。研究表明，“工”字型三梁小车架的垂直刚度减轻了了重物在起吊时产生的振动，且其柔性特征允许存在水平扭转变形，继而提高了四轮支点对主梁变形的适应能力。

研究发现，桥式起重机的轻量化指标受到起升机构高度、质量和结构形式等的影响。但传统的起升机构因结构复杂、传动链尺寸大和小车架刚性大而增大了起升机构的质量与外形尺寸，故要求优化起重机的起升机构，即改为“工”字型梁和无整体安装平台结构，并利用卷筒轴承座、减速器简支座将卷筒以半卧式形式设在两个车轮梁间，同时利用刚性锥形接手将减速器花键的输出轴端连接在卷筒的法兰板上，利用法兰在减速器的箱体上固定电机，从而实现了起升机构传动链更优、起升高度更高、空间利用率更好、起重小车结构更紧凑和整机高度更低的目的。但是，为了减小传动链的尺寸和传动振动，建议优化减速器安装形式，即：以刚性接口形式在减速器的箱体上连接无底座部件（如制动器、电机），并尽量缩减电机的长度与质量，以使起升小车更具稳定性。

总体而言，轻量化桥式起重机可使整机质量、高度分别降低20-25%和10-30%，且能耗降低10-30%，同时轻量化技术的应用可使厂房的建筑高度降低、节省照明与采暖费用，从而降低了起重机的综合使用成本。

2 智能化技术

桥式起重机常用的智能化技术主要包括精确定位与防摇摆技术、故障诊断与安全保护系统、自动控制系统、在线监测与安全评估技术等，具体情况包括：

2.1 精确定位与防摇摆技术

为了实时控制桥式起重机运行速度，可根据智能化防摇摆自动定位控制理论方法，并引入变频调速驱动、现场总线通信和可编程控制等现代电气控制技术。在实际研究中，首先，精确定位与防摇摆技术应从以下方面展开研究：選择检测装置；确定信号传输方式、抗干扰能力、检测系统架构、可扩展性和分辨率；综合应用PLC控制技术与可视化操作技术。其次，主要包括以下研究内容：开发实用型起重机防摇摆控制与自动精确定位控制理论方法；开发推广价值高的电气防摇摆自动定位控制系统，其推动了桥式起重机的转型升级。

2.2 故障诊断与安全保护系统

为了实现桥式起重机的安全高效运行，首先应明确起重机智能故障诊断与安全保护系统的组成单位；其次，应确定部件监测、快速维护和动态运行状态等重点内容；第三、明确明确数据的处理、存储、导出要求及远程监视平台的功能要求，并创建系统研发框架等。

2.3 自动控制系统

为了提高桥式起重机运行的精确性、灵活性、安全性、可靠性、自动化程度和环境适应能力，要求对起重机进行智能自动控制。桥式起重机智能自动控制的研究集中在物料扫描、负载特性和在线运行空间检测上，即：研究人员可从现场施工路线与生产工艺布局出发，联合应用专业吊具、安全保护系统、智能故障诊断系统和吊钩定位，继而提出实现起重机自动运行的智能控制系统功能方案。

2.4 在线检测与安全评估技术

桥式起重机在线监测与安全评估技术的核心内容是安全光纤光栅传感数字化检测系统理论与应用技术。在实际工作中，研究人员可按桥式起重机的在线监测要求和结构特征来确定专用的光纤光栅传感器设计技术、封装工艺、埋设工艺；研究人员可根据起重机的结构特征，并利用光纤光栅传感技术创建应变监测与结构健康监测评价系统；从起重机系统频响快、动态应变数据量大的特点出发，运用3D建模技术与C/S结构模拟起重机的作业过程，继而形成人机交互的优化环境。

3 结语

尽管我国现已拥有全球最大的起重机市场，但从大型桥式起重机的角度来看，我国的竞争力显然不足以与世界发达国家抗衡，亦或说我国仅是起重机大国而非强国。为了扭转这一局势，深入研究桥式起重机轻量化技术与智能化技术具有现实价值，值得行业高度重视。

参考文献：

[1]赵子振.桥式起重机自动运行控制系统设计[J].科技与创新，2017（12）：102.

[2]任超才.桥式起重机轻量化技术与智能化技术运用实践初探[J].化工管理，2017（11）：208.

[3]安存胜，聂福全.桥式起重机轻量化技术与智能化技术的应用[J].工程机械与维修，2015（05）：62-64.