第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年來，船用起重機(jī)的品種及數(shù)量在不斷增加，除一般的貨物吊機(jī)（起重機(jī)）外，還有集裝箱吊機(jī)、軟譬吊、折臂吊、抓斗吊、龍門吊、平臺(tái)吊及各類輔助吊機(jī)。上述各種用途的起螢機(jī)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、電-液傳動(dòng)起重機(jī)被廣泛采用，其優(yōu)點(diǎn)為啟動(dòng)電流小，工作過程中對船舶電站沖擊小，容易實(shí)現(xiàn)恒功率控制，可合理使用電力系統(tǒng)，容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和采用各種安全措施，操作方便、可靠。

2、起重機(jī)采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)和可掌性設(shè)計(jì)方法。整個(gè)設(shè)計(jì)工作全部采用了CAD，使整機(jī)的布局合理，性能優(yōu)越。

3、除滿足一般的工作環(huán)境外，還能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，如在北極地帶，吊機(jī)在低至-50℃情況下仍能工作。

4、所有類型的起重機(jī)都采用標(biāo)準(zhǔn)零部件裝配而成，給今后的維修、保養(yǎng)工作帶來了方便。5、塔身和臂架均采用箱形結(jié)構(gòu)，線條簡潔，工藝性好。全封閉塔身鋼結(jié)構(gòu)為所有零部件提供了防海水腐蝕的安全屏障。

現(xiàn)代遠(yuǎn)航對船舶的配套設(shè)備要求越來越高。集裝箱船舶的專用吊機(jī)的體積很小，僅占一只集裝箱的空間。多用途船舶是近幾年發(fā)展較快的船舶，該船所配的吊機(jī)也要求是多功能的。對散裝貨物需有抓斗的功能，裝卸的速度要快。對一般貨物，裝卸量要大，同時(shí)具備能開啟艙口蓋的功能。對于集裝箱的裝卸除滿足一般要求外，還需具備最小幅度2～3m。以便提高裝箱數(shù)量及合理布置。除上述種種要求外，吊機(jī)還需重心低，重量輕，提高船運(yùn)平穩(wěn)性及載貨容量。內(nèi)河航運(yùn)船舶的噸位小，加上沿河橋梁的設(shè)置，所以其吊機(jī)首先應(yīng)滿足重心低、吊機(jī)塔身低、工作幅度大的條件，這樣才能適應(yīng)內(nèi)河航運(yùn)的要求。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

現(xiàn)代船舶的發(fā)展，對起重機(jī)的要求越來越高，運(yùn)用計(jì)算機(jī)CAD系統(tǒng)的輔助設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工作優(yōu)化便捷。

1、塔身及臂架鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

起重機(jī)塔身及臂架大多為箱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的受力應(yīng)變?yōu)檫B續(xù)分布。以往，這種結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算均憑經(jīng)驗(yàn)選擇若干個(gè)主要應(yīng)變點(diǎn)，然后將設(shè)計(jì)好的箱形結(jié)構(gòu)再上大型計(jì)算機(jī)，建立受力模型后，再重新校核計(jì)算。這樣的設(shè)計(jì)程序需消耗大量的時(shí)間及人力，而且費(fèi)用也較大。為了改變這一狀況，現(xiàn)行臂架及塔身鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)均由智能型的計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，并自動(dòng)繪制出結(jié)構(gòu)圖及有關(guān)零件圖，而且可同時(shí)作出該結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變圖，便于設(shè)計(jì)的局部修改及制定相應(yīng)的焊接要求。由于采用了智能型計(jì)算機(jī)，除了受力計(jì)算快捷外，它還可同時(shí)按人類工程學(xué)的要求設(shè)計(jì)，并可對冷焊工藝性能進(jìn)行綜合考慮。

2、動(dòng)力單元的布置及裝配

起重機(jī)雖有多種類型，但大多數(shù)均可由標(biāo)準(zhǔn)零部件裝配而成。這些零部件在塔身內(nèi)和管路系統(tǒng)中的布置卻是一件十分費(fèi)腦的工作，若設(shè)計(jì)者一處考慮不周，往往會(huì)牽動(dòng)全局。使用計(jì)算機(jī)將會(huì)十分方便，設(shè)計(jì)者可根據(jù)總體設(shè)計(jì)所制定的液壓原理圖，分別選擇所對應(yīng)的零部件輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)將根據(jù)原理圖的要求及塔身空問布置的情況，合理地碧出所有動(dòng)力單元在塔身空間的布置情況及管路合理走向。設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際情況 分析 ，再作局部修改，并可指令計(jì)算機(jī)繪出裝配圖，設(shè)計(jì)者可方便地完成其它輔助工作的設(shè)計(jì)。

3、控制單元的設(shè)計(jì)

起重機(jī)的控制主要通過電信號來控制各個(gè)液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作。電控部分主要是電源控制及電力分配箱，另一個(gè)則為電子信號微處理器及控制箱。這些控制箱的設(shè)計(jì)，只需按電氣原理圖，選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的零件糖入計(jì)算機(jī)后，所有這些元件能通過計(jì)算機(jī)的幫助合理布置。由計(jì)算機(jī)繪制出該控制箱內(nèi)元件的裝配位置及線路走向，同時(shí)給出該控制箱的外形尺寸，一次完成所有控制部分的設(shè)計(jì)繪圖工作。

目前船用起重機(jī)的制造主要體現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)上，而鋼結(jié)構(gòu)的制造主要從下述三個(gè)方面控制。

1）材料的選擇

國內(nèi)所生產(chǎn)的各種船用起重機(jī)，對鋼板的要求都比較講究。首先鋼板的等級為D級鋼板的強(qiáng)度在24～36kg／mm2，大部分船用起重機(jī)為了使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理、體積小，一般都采用36kg／mm2。級的低合金高強(qiáng)度鋼板。

2）焊接

焊接是起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)制作中的重要環(huán)節(jié)。除焊接前的準(zhǔn)備工作外，操作者需有一定的能力并具有船級社認(rèn)可的證書。焊接一般都采用CO2氣體保護(hù)，使焊接性能易于保證，而且變形小。為了消除鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力，一般都采用退火及振動(dòng)時(shí)效的方法來實(shí)現(xiàn)。

3）鋼板的處理

鋼板的處理主要在兩個(gè)方面：一是鋼板表面的噴丸或噴砂處理，需達(dá)到Sa2.5級以上，以去除原鋼板表面的銹蝕及氧化皮，提高油漆的附著力，二是在鋼結(jié)構(gòu)完工后的油漆需有三度，即底漆、中層漆及面漆，漆膜總厚為140～160μm，以達(dá)到油漆的附著力及防海水腐蝕的最佳效果。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

由于引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，船用起重機(jī)的設(shè)計(jì)與材造技術(shù)均有長足的進(jìn)步。目前，船用起重機(jī)液壓系統(tǒng)有很大的改進(jìn)，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面；

1、液壓元件集成化

液壓元件在體積方面向小型集成化發(fā)展，一般閥件向插裝閥方面發(fā)展。

液壓泵與溢流閥、伺服閥、電磁換向閥等元件的集成一體化已普遍使用。作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件液壓馬達(dá)，可以根據(jù)工作需要與雙速閥、安全閥、電磁換向閥、換油閥等元件組合一體。

上述主要元件集成化，使液壓系統(tǒng)簡便，大大減少了配管的工作量，便于維修保養(yǎng)并減少系統(tǒng)泄露等。

2、比倒控制廣泛應(yīng)用

如起重機(jī)液壓系統(tǒng)，用比倒電磁變量機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)比例控制。而變幅等開式系統(tǒng)則采用電磁或手動(dòng)比例作復(fù)合閥進(jìn)行操縱，達(dá)到無級調(diào)速的目的，以提高起重機(jī)的操作性能，降低操作力，降低啟動(dòng)、制動(dòng)沖擊。

3、提高空鈞速度

為提高裝卸效率，節(jié)約裝機(jī)功率，一般采用恒功率控制及雙速控制。如起升回路中，就是利用比例控材的變量泵與雙速馬達(dá)達(dá)到大范圍無級調(diào)速，而起升回路中，則利用泵變量機(jī)構(gòu)中的功率調(diào)節(jié)器，使起升速度能隨負(fù)載變化而變化。這樣便使吊機(jī)在減載或空鉤運(yùn)行時(shí)速度可達(dá)滿載速度的2～3倍。

4、電控系統(tǒng)插件弛

電控系統(tǒng)由原來的分立元件改為插件板，使元件集成度大大提高，控制箱尺寸縮小。由于電控箱元件的插件化，插件板上設(shè)有各種功能指示、故障指示及相應(yīng)的調(diào)節(jié)旋鈕和數(shù)字顯示器使液壓系統(tǒng)的控制性能有明顯的改善，也方便了維修和調(diào)整。

5、雙拼形式的吊機(jī)正在廣泛采用

近幾年因多用途船舶的發(fā)展，用兩臺(tái)單吊裝在一個(gè)公共旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，由一人同時(shí)操作兩臺(tái)吊機(jī)。來完成裝卸集裝箱等大件的工作。與此同時(shí)也發(fā)展了用微機(jī)來控制這一功能的實(shí)現(xiàn)，這也是一種新的控制方法。

6、改善吊具結(jié)構(gòu)，提高作業(yè)效率

吊具的穩(wěn)索裝置和擺動(dòng)定向裝置是利用傳感器信號接受器來完成快速定位功躬，以提高作業(yè)效率。

7、改善一些輔助元件的連接密封性能

如液壓系統(tǒng)中的管路連接，現(xiàn)大都采用錐面24°O型圈或錐面37°硬管接頭，使密封可靠性有了很大提高。

綜上所述。為了我國造船事業(yè)的發(fā)展，有必要進(jìn)一步學(xué)習(xí)消化國外的先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展我國自行設(shè)計(jì)的船用起重機(jī)，更好地為船舶配套服務(wù)。

第二部分 船用起重機(jī)國內(nèi)市場綜述

第一節(jié) 船用起重機(jī)市場現(xiàn)狀 分析 及預(yù)測

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，國際貨物交易量持續(xù)上升，對已經(jīng)幾近飽和的全球航運(yùn)運(yùn)力提出了新的要求，世界許多國家和地區(qū)都加快了現(xiàn)代化的集裝箱港口建設(shè)的步伐，大型集裝箱起重機(jī)作為集裝箱船與碼頭之間的主要裝卸設(shè)備得到了迅猛發(fā)展。

集裝箱起重機(jī)的起升速度已經(jīng)從巴拿馬型岸橋的50-l20m/min，增加到現(xiàn)在的90-200m/min，起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率已經(jīng)達(dá)到690kW×2，若選為交流電機(jī)，則是目前起重用變頻電動(dòng)機(jī)的最大規(guī)格了。小車速度已從常規(guī)巴拿馬型的120m/min增加到現(xiàn)在的240m/min，并正在向300-350m/min的速度發(fā)展。

采用雙箱吊具作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一船集裝箱中約60%以上是20’箱。雙箱作業(yè)新型吊具的應(yīng)用，使每次能同時(shí)裝卸2個(gè)20’的集裝箱，效率平均提高25%以上。在一臺(tái)集裝箱起重機(jī)上除了使用雙箱吊具外，沉默近十年的雙小車系統(tǒng)也已在德國漢堡港重新出現(xiàn)。它是在現(xiàn)代高技術(shù)基礎(chǔ)上的雙小車系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用前后兩個(gè)小車。前一個(gè)小車有司機(jī)操作，承擔(dān)船與轉(zhuǎn)接平臺(tái)之間的集裝箱搬運(yùn)；后小車無司機(jī)，完全自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)集裝箱在轉(zhuǎn)接平臺(tái)與AGV系統(tǒng)(自動(dòng)拖運(yùn)架)之間的搬運(yùn)，轉(zhuǎn)接平臺(tái)設(shè)在集裝箱起重機(jī)距船最近的海側(cè)下橫梁上。因此，效率大為提高，理論上可達(dá)55至60個(gè)循環(huán)，折合80～100TEU/h。

國內(nèi)較有影響公司的岸邊集裝箱起重機(jī)的性能參數(shù)

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