发展过程中存在问题一创新不足.doc

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1  发展过程中存在问题一创新不足

1.1 我国现状

起重机源于西欧，后经原苏联, 传入我国。

从整个发展过程看，国内的塔式起重机、履带起重机虽然品种很多, 但是大部分都是仿制国外样机, 测绘而成, 因此在设计过程中存在“ 复制有余、创新不足” 的现象。

这与当前形势是不适应的,与国家科技工作的指导方针是相违背的,为此, 必须加强自主创新，设计出具有自己知识产权的起重机,将是摆在目前设计工作者、教育工作者的首要任务

1.2 与国外的差距

与国外相比存在四大差距

（1）规模差距  起重机属于小批量产品, 不易实现规模化生产，而规模小就难以实现规模效益，使研发、销售、服务等整个价值链规模偏小。

（2） 吨位差距  德国利渤尔公司生产的履带起重机,吊重能力为350一1200t, 吊重高度可达226m,最大工作半径为164m。

世界上的塔式起重机最大吊矩达1500tm。

（3）性能差距  国产品牌的可靠性,结构性能, 整机性能还有待进一步完善提高。

（4）销售差距  国外销售额太小,应多向国外销售。

2  起重机的发展方

起重机涉及到相关的配套件,有发动机、电动机、材料、控制元件、液压元件;在设计技术上,涉及到控制技术、液压技术;在设计理论上涉及到设计原理、固体力学、

结构力学、优化理论、统计动力学等。

起重机总体性能先进与否, 不但是一个国家工业水平的体现也是一个国家科学技术水平发展过程的体现。

起重机的发展应朝着大型化和高精尖方向发展。

2.1 大型化

大型化是机械装备的一个主要发展方向.由于许多工艺过程需要的机械设备须向大型化发展, 如受土地资源的限制,楼房越盖越高,楼房之间越来越密,促使所使用的设备一一起重机向大型化发展, 大型塔吊和动臂吊将是今后的发展方向。

一是提高效益,二是工艺过程所需。

起重机发展总的趋势是由小型向大型发展,小吊重向大吊重发展,以适应大规模的基本建设需要和国防建设需要。

总之,起重机向大型和高效化发展是当前的发展主流。

2.2  信息化

信息化方向包括自动化、智能化、数字化和网络化等。

（1）自动化  自动化不仅仅是以减轻人们的体力劳动, 提高设备工效为目标。

目前，正在向更高水平发展, 逐步由自动控制、自动调节、自动补偿和自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护和自修复方面发展。

提高起重机的 自动化水平是目前当务之急。

对大型起重机应有风载一载荷（力矩）仪、吊重（力矩）测量仪、吊高测量仪、幅度仪、稳定性控制仪。

以便实时了解设备运行状态和实施实时控制。

目前,电气控制采用交流变频闭环调速控制，使控制达到灵活、稳定、可靠是实现人性化设计的主要特征。

采用柴油机一液压混合动力源是当今发展方向。

（2）智能化

智能化一方面是作为完成工作的手段,如通过计算机、单片机完成某种工作另方面是作为产品应实现的目标。

本文提到的智能化是两者的综合,能根据外界的具体条件,使起重机工作稳定、可靠发挥更大效益，实现本目标。

智能化是机械设备的发展方向，可采取软件嵌入系统的办法，即在起重机中嵌入软件系统, 将软件直接嵌入到起重机中, 能对工作状态进行实时监测。

对主要参数：

提升速度、小车移动速度及小车位置, 实现智能控制与优化, 稳定性的智能诊断，从而在风载荷等情况下做出最优起重量等参数的判断。

以便获得具有明确目标的各种功能是起重机未来的发展趋势。

（3）数字化

主要包括智能化设计、可视优化设计、虚拟设计、工作过程可视化数字化。

使人们了解实时情况。

也是当前研研究的热点。

（4）网络化

网络化除了体现在异地设计和异地制造之外，本文主要介绍远程诊断与远程监控。

如履带起重机因体积庞大，在公路上无法自由行走，随着计算机和电子技术的不断发展, 逐步完善的计算机控制技术和集成传感技术在起重运输行业得到了广泛的应用，先进的电子控制和电脑操作系统的应用越来越普遍。

例如, 美国马尼托沃克公司生产的West100型履带起重机,安装在司机室的液晶显示器可以实现从启动开始至停机整个过程的系统状态监控,自动记录工作时的所有资料 , 一旦系统出现异常,将提示操作者注意或在紧急情况下自动停机.另外.电脑根据各关键参数的检测信号和机上的计算结果,提示操作人员下一步应进行的操作或在故障状态下显示故障原因、部位以及处理方法。

该公司还准备利用全球卫星定位通讯系统,借助起重机上的发射装置把设备的运行状态、位置信息传送给公司. 这样, 公司的服务人员可以随时了解世界各地公司产品的状态和位置,并在第一时间获得设备的故障信息,做到随时服务.因此各种电子监控系统的运行,作业时的在线故障检测和诊断智能化总体控制等是今后起重机不断向智能化方向发展的重要研究领域。

3  设计及技术上的几个问题

我国起重机过去的发展状况是众所周知的,现在应紧密结合‘国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006一2020）’的要求开展极端制造技术的研究,是当前的发展前沿。

3.1 要提高具有自主知识产权产品的设计能力

目前起重机的设计理论体系还不完善,要提高具有自主知识产权产品的设计能力,应系统地开展起重机的设计原理方面的研究,主要应致力于以下几个方面的工作, 

（1）由极限应力设计法向塑性应力设计法发展.科研院所, 应加强这方面的理论研究工作,尽快投入实际应用.

（2）大型起重机设备的可靠性研究还有待进一步完善提高,起重机的构件（机体、臂架）重量与吊重间的规律性研究应进行.

如何使臂架重量最轻,吊重最大在结构形式上,可采取拓扑优化设计方法,合理解决强度和稳定问题.采取精确的解法和数值法相结合的方法,确定最合理的臂架重量。

从基本性能参数,如吊臂幅度,吊重出发,确定析架断面尺寸（即宽和高）及合理吊点位置,为详细设计提供科学依据。

在设计合理完善的情况下,建立起重机的计算机辅助工程设计与分析软件,进而实现数字化设计是目前关注的重点。

3.2  科学发展观指导下的设计理论和方法

现在的设计理论和方法很多, 但必须在科学发展观的指导下, 形成可持续性发展,利于企业发展,利于形成具有自己知识产权的设计体系,首先实施创新设计。

（1）创新设计创新是民族生存的能力,是改变“复制有余创新不足” 现象的根本办法。

为提高创新能力,应学习与领会创新理论和方法,首先尽快地培养出创新思维, 形象思维和逻辑思维的结合就是创新思维,在方法论上‘将阴还原论与整体论相结合在学科上将自然科学与社会科学相结合这样才能培养出创新能力。

（2）绿色设计

对于机械设备, 绿色设计主要体现在噪音消除和自行拆装设计。

3.3       提高产品综合质量为目标的综合设计法

以产品综合质量为目标的综合设计法是当前设计方法论发展的方向,即在最大范围内来满足用户对产品综合性能的要求真正体现以用户需求（含显需求和隐需求）为驱动的设计理念。

对于起重机综合（或广义质量）性能应包括结构性能（系统可靠性, 人机安全性）,工作性能（稳定性,运行稳定性,工效实用性）, 工艺性能（零部件规范性,通用性,制造工艺性,制造经济性）。

要达到此目标就要采取功能优化设计,动态优化设计智能优化设计。

（1）起重机的总体性能研究

总体性能研究就是对平衡、稳定性和整机工作性能的研究.看起来很简单,但涉及因素较多。

实际上,因平衡及稳定性没有很好的解决而出现故障造成重大经济损失,不是没有的,应引起足够重视.通过实际情况的研究, 找出最合理的计算方法, 并用于实际。

（2）结构的动态设计理论

随着起重机的大型化和数字化,结构的动态特性和动态响应越来越被人们重视。

机器振动对操作性能,结构疲劳和人体功能等影响这方面工作的开展尤为重要.从起升机构,运动机构,回转机构, 制动过程中的动态激励问题,风致振动问题,吊重摆动问题。

运行机构反激制动过程中的自激励振动问题等,尚有许多研究工作要做。

（3）新材料

急需高强度低碳钢可焊性好的合金钢,对降低臂架重量提高吊重,是大有帮助的。

3.4       以系统动力学为基础的产品设计理论与方法

起重机工作中, 每次吊重量, 提升高度幅度均不同,表现出随机现象.以往采取确定量或最大吊重设计,有不足之处,缺乏合理性.好的设计应是最大限度地符合实际情况,这是设计工作者的努力方向。

因此应该以统计数据为设计的基础, 以提高起重机综合质量为目标。

目前尚未开展工作其难点是数据的统计要求大量的数据, 工作做起来繁琐枯燥,但意义重大。

解决办法黑匣子理论, 将起重机工作过程都记录下来,长期积累,进行数据统计。

3.5  产品文化的研究

加强产品文化研究是提高产品竞争力有效手段之一。

（1）       在设计中贯穿设计哲学

设计哲学就是研究产品与环境、人与环境、人与人之间的相互协调关系和设计原理及方法。

首先转变设计观念,应明确:

① “ 以机器为本’的设计理念向‘ 以人为本’的设计理念转变, 要符合科学发展观

② ‘设计是为了人而不是为了产品’的理念

③ 产品的质量首先是设计出来的

④ 建立符合本企业的设计哲学或设计理论体系

（2）       产品形态的研究

产品形态是功能的表现形式,服务于功能.产品形态和颜色的研究,对提高产品的品位至关重要。

通过产品形态和颜色的研究,使产品的物质机能和使用功能更为深化

并和它产生的精神功能紧密地结合在一起,表现出所设计产品的艺术感染力。

能有力的体现出设计理念、产品文化、产品的科学内涵和价值、产品的精神使产品具有灵感从而提高产品的卖点。

（3）人机工程学方面的研究

人机工程学方面的研究主要是体现‘设计是为了人而不是为了产品’的理念,使产品具有人性化,使人一机一环境之间相互协调,优化人机关系以达到最佳的人机系统综合使用效能。

沈阳建建筑机械有限公司与东北大学机械工程与自动化学院的起重机研究所正在开展这方面的基础理论研究, 已获初步成果。

4  结束语

根据‘国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006--2020）’的要求,结合长期从事起重机设计和教学实践,对起重机的发展和设计方面提出一些意见和想法, 不一定全面,旨在提高自主设计能力和水平,提高我国产品的竟争能力。