摘要：本文首先阐述了欧式起重机的特点及优势，并结合项目对焊装车间更换模具用双梁桥式起重机进行关键的参数设计，起升机构、主端梁结构的低净空设计，相关结构及部件的轻量化设计，有效指导后期采购欧式起重机的选型和应用。

0 引言

起重机作为一种重要的物流机械，广泛应用于国民经济的各个领域。目前我国的起重机设计水平日益接近世界先进水平。但由于历史原因，我国起重机设计沿袭了前苏联的设计理念，使得起重机的安全系数裕量大，体积和自重大，能耗高。

在不降低起重机使用性能的前提下降低起重机的净空高度、自重和噪音，不仅可以节约钢材的用量、降低设备的投资成本，同时还会因为起重机的净空高度降低和起重机的轻量化设计，减轻桥架和厂房建筑结构的承载需求，从而节省大量基建投资。因此，低净空轻量化起重机将成为未来发展的一个重要方向，这对于推动我国起重机械向轻量化、节能环保发展，提高我国起重机的整体水平具有长远的意义。

1 欧式双梁起重机在汽车工业的应用

1.1 应用背景

汽车行业对于起重机的应用主要在于冲压车间模具的更换或维修，焊装车间包边模具的更换或维修，三坐标测量室检测工装或零件的吊运等，按结构类型来分均属于桥式起重机。本文应用研究选择某项目焊装车间更换模具用双梁桥式起重机，为保证车间厂房的空间设计较为紧凑、降低厂房建筑结构的承载需求，首次尝试欧式轻量化起重机的设计和应用。

1.2 技术参数设计

一台双梁桥式起重机的设计选型主要包括额定载荷、主梁跨度、起升高度、运行长度、工作级别、最大轮压等关键的参数确认，下面主要从这几个方面进行设计。

1.2.1 额定载荷

起重机额定载荷主要取决于正常工作所允许的最大起吊物品重量（不包括吊钩、吊环等吊具的重量），汽车工业焊装车间双梁桥式起重机主要用于起吊车身门盖的包边模具，一般一套车门包边模具的重量约为 10-12t，考虑一定的安全余量，设计起重机额定载荷为 16t。

1.2.2 起升高度

起重高度是指吊钩下极限位置至最上极限位置的垂直距离，主要取决于起吊货物自身高度及货物所需要的最大升降高度。上下包边模具距离地面的设计高度一般为2000～5000mm，考虑一定的安全距离，要求行车起升高度6500mm。

1.2.3 运行长度

行车运行长度主要取决于包边区域长度，要求行车的运行长度为 192000mm。

1.2.4 工作级别

起重机及其机构的工作级别主要用于表征起重机械工作忙闲程度及载荷状态（载荷大小、作用特性）的参数，主要包括起重机的工作级别、起重机结构的工作级别和起重机机构的工作级别三部分。

由于焊装车间模具的起吊属于有规律的较清闲使用，一般起吊较重的荷重，故选择整机工作级别为 A5。根据机构的使用等级和载荷状态，机构的工作级别分为 M1～M8 共八个等级，综合考虑我们选择 M5 级别。

1.2.5 最大轮压

假设起升结构满载至主梁一端，即一侧大车轨道承载额定载荷+小车机构自重+起重机一半的重量，此时车轮承受的压力即为最大轮压。起重机的设计重量：19000kg，

小车机构重量：3000kg，可得出：最大轮压 P=（19000/2+3000+16000）*10/2=142.5kN。

1.3 结构优化设计

1.3.1 低净空设计

小车和起升机构是起重机最重要的运行机构，同时也是实现低净空的关键部位。通过对桥式起重机的分析研究，优化小车和起升机构的结构可降低净空高度。因此我们要改变传统小车的结构和零部件，选用强度高、尺寸小、集成度高的零部件，使小车结构紧凑、充分利用空间、缩小小车体积。将小车定滑轮梁上置，和卷筒直接支撑在小车车架上，与卷筒轴平行，提高了吊钩的起升高度。结合合理的卷筒直径，滑轮组和倍率，使整机的高度降低，小车尺寸减小，亦可增加吊钩的有效作业面积。根据我们对 16000kg国产普通小车和低净空小车的数据进行比较，发现低净空小车可降低的高度 H 为：H=国产小车 （吊钩上极限位距离主梁下边缘高度）-低净空小车（吊钩上极限位距离主梁下边缘高度）=2776-841=1935mm。

1.3.2 轻量化设计

轻量化设计是一个系统的工程，其最终目标是质量、性能、和成本等因素的综合优化，在确保性能要求的前提下，将起重机设计的质量轻、运行功率低，同时又安全可靠。随着科学技术的进步，我国起重机的设计正逐步向轻量化方向发展，并在机构、结构、工艺和材料等方面取得了应用。

①机构的轻量化设计。

推广低净空型式的电动葫芦作为起升机构，既可以减轻起升机构的重量，又可以减轻起升小车的重量，达到能的效果，还可以减少对建筑物的高度需求。如新型的一字型起升机构，将电机、减速机、制动器、风扇、限位开关、卷筒等一体化设计，具有体积小、重量轻、结构紧凑新颖、便于卷筒布置等特点。

②工艺的轻量化设计。

采用先进的激光切割工艺，切割质量好，精度高，切口断面整齐，所切割的坯料无需进一步整理。提高了材料的利用率，减少了一些不必要的辅材用量，降低了机构的

重量。钢结构焊接采用机器人自动焊接成型，焊接完成后采用超声波检测，焊缝质量得到有效保证。

③材料的合理选型。

优化行走车轮尺寸，采用 42CrMoV 材质制成的车轮，具有高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、耐低温、耐高温等性能，提高了车轮的接触强度，与传统的铸钢车轮相比，在相同轮压下可降低车轮直径，进而降低整机的高度，钢丝绳材质的合理选型也非常重要，在满足钢丝绳的破断拉力的前提下，尽量选择细直径钢丝绳，配合小直径卷筒和滑轮直径，减轻部件的质量，同时达到缩小起升机构体积的目的。

1.4 节能环保验证

1.4.1 节能效果验证

某项目焊装车间更换模具用双梁桥式起重机整机功率为 24.4kW，相同规格的国产起重机整机功率约为38kW，按照此起重机一年工作250天，一天工作时间2小时，电价1元估算，每年节约的电费约为：

节约电费=（国产起重机整机功率-欧式起重机整机功率）×工作时间×工作天数×电价=（39-24.4）×2×250×1.0=7300 元。

1.4.2 环保效果验证

将国产式单速运行电机调整为变频调速电机，大、小车运行平稳，振动噪音小，减少了约 40%的噪音。采用高强度镀锌钢丝绳，免维护，杜绝了由于润滑防锈导致的油污染。

2 结论

在本文设计中重点对汽车工业焊装车间更换模具用双梁桥式起重机进行了关键技术参数的设计，起升机构、主端梁相关部件的低净空和轻量化优化设计，有效指导了后期汽车工业起重机设备的选型与应用工作。