牛玉飛

（國核工程有限公司，上海 200233）

2011年5月，中聯(lián)重科股份有限公司（簡稱中聯(lián)重科）、三一集團(tuán)有限公司（簡稱三一）3 000t級履帶起重機(jī)相繼下線，開始調(diào)試.同年12月，徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司（簡稱徐工機(jī)械）也宣布該公司3 000t級履帶起重機(jī)設(shè)計(jì)完成，轉(zhuǎn)入制造階段，并計(jì)劃2012年下線.我國超大型履帶起重機(jī)的研制拉開了序幕.

1 我國履帶起重機(jī)的發(fā)展

自2005年徐工機(jī)械率先研制成功我國第一臺300t級履帶式起重機(jī)開始，我國履帶式起重機(jī)的發(fā)展迅速向大噸位攀升，從400～600t，徐工機(jī)械、三一、中聯(lián)重科、遼寧撫挖重工機(jī)械股份有限公司（簡稱撫挖）等企業(yè)用科技創(chuàng)新不斷改寫我國大噸位履帶式起重機(jī)的發(fā)展史.特別是在2009年和2010年，徐工機(jī)械、中聯(lián)重科、三一和撫挖4家企業(yè)接連推出千噸級履帶式起重機(jī)［1］.2011年5月，中聯(lián)重科和三一又相繼推出3 000t級履帶式起重機(jī)，推動(dòng)我國履帶式起重機(jī)研制再登高峰.

2 超大型履帶起重機(jī)的市場情況

對于超大型履帶起重機(jī)的需求，目前國內(nèi)主要是核電建設(shè)和石化建設(shè)領(lǐng)域，尤其是核電建設(shè)領(lǐng)域，隨著裝機(jī)容量的加大，主要設(shè)備的吊裝量也越來越大，例如在建的廣東陽江、福建寧德、遼寧紅沿河等均采用經(jīng)過漸進(jìn)式改進(jìn)和自主創(chuàng)新形成的中國改進(jìn)型壓水堆（CPR1000），其最大件核島穹頂?shù)牡跹b需要1 000t級的履帶起重機(jī)；廣東臺山核電站建設(shè)的機(jī)型為引進(jìn)的歐洲先進(jìn)壓水堆（EPR）三代核電技術(shù)，其最大件穹頂需2 000t級履帶起重機(jī)進(jìn)行吊裝；國家2006年引進(jìn)的美國AP（Adranced Passive）1000三代核電機(jī)組，其主要施工特點(diǎn)為模塊化施工，實(shí)施并行施工方式，增大地面組裝工作量，增加模塊及設(shè)備吊裝重量，需要3 000t級履帶起重機(jī)進(jìn)行吊裝.我國在引進(jìn)消化吸收美國AP1000三代核電機(jī)組的同時(shí)，也開始了對AP1000機(jī)組的再創(chuàng)新工作，國家核電已計(jì)劃在山東榮成建設(shè)2臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400機(jī)組，其重大設(shè)備及模塊吊裝量也相對于AP1000有顯著增加，對施工用履帶起重機(jī)的起重能力要求更高.

3 國外3 000t級別履帶起重機(jī)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)

目前國內(nèi)外擁有3 000t級別履帶起重機(jī)產(chǎn)品的廠家主要有3家，分別是德國的利勃海爾、德馬格和美國的蘭普森，其中蘭普森LTL－2600B和德馬格CC8800－1TWIN（見圖1）已經(jīng)應(yīng)用于我國三門和海陽的AP1000核電現(xiàn)場.

圖1 浙江三門核電LTL－2600B與山東海陽核電CC8800－1TWINFig.1 Zhejiang Sanmen NPP LTL－2600Band Shandong Haiyang NPP CC8800－1TWIN

國外研制出3 000t級履帶起重機(jī)與常規(guī)履帶起重機(jī)有了明顯的改進(jìn)，其主要特點(diǎn)見表1.

表1 國外3 000t級履帶起重機(jī)基本參數(shù)對比Tab.1 Abroad 3 000tof crawler cran general specification contract

4 國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)研制情況及主要特點(diǎn)

2009年，國家能源局召開專題會議，部署三代核電施工用超大型履帶起重機(jī)的國產(chǎn)化工作.作為國內(nèi)起重行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)，三一與中聯(lián)重科積極響應(yīng)國家號召，迅速啟動(dòng)了超大型履帶起重機(jī)的研制工作，目前三一的SCC86000TM（3 600t）與中聯(lián)重科的ZCC3200NP（3 200t）均已下線（見圖2），正在進(jìn)行試驗(yàn)工作，對我國的核電事業(yè)發(fā)展提供了必要、及時(shí)的支持.

圖2 三一SCC86000TM履帶起重機(jī)和中聯(lián)ZCC3200NP履帶起重機(jī)Fig.2 SANY SCC86000TM crawler crane and ZOOMLION ZCC3200NP crawler crane

兩家研制出的3000t級履帶起重機(jī)主要特點(diǎn)如下：

SCC86000TM最大起重量3 600t，最大起重力矩860 000kN·m.以運(yùn)輸單元為模塊設(shè)計(jì)，支持標(biāo)準(zhǔn)集裝箱運(yùn)輸.臂架系統(tǒng)采用八字形雙臂架基本臂（60m主臂＋60m超起桅桿）與雙主弦管單臂節(jié)相結(jié)合的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，臂架側(cè)向穩(wěn)定性好，拆裝快捷高效，最大程度上滿足了核電施工的大工作幅度、大起重量的吊裝需求.超起裝置發(fā)明了雙履帶小車，有效降低了超起小車滿負(fù)荷時(shí)的接地比壓，降低了配重高度；采用全功能數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)開發(fā)了超起小車與主機(jī)的隨動(dòng)同步控制，保證了協(xié)同動(dòng)作精確、可靠.設(shè)計(jì)了不帶超起小車的作業(yè)工況，充分提高了整機(jī)利用率和使用效率.已申請發(fā)明專利近20項(xiàng)，其中臂架系統(tǒng)與超起小車創(chuàng)新技術(shù)均在德、美、日等國家申請國際發(fā)明專利.

ZCC3200NP最大起重量3 200t，最大起重力矩820 000kN·m.采用并聯(lián)雙臂架＋前后履帶車的總體方案，突破了傳統(tǒng)履帶起重機(jī)的設(shè)計(jì)思路，使起重機(jī)整體穩(wěn)定性與抗側(cè)翻能力上得到突破性提高；為了保證拆裝運(yùn)輸便捷，采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，并采用三維動(dòng)畫仿真技術(shù)進(jìn)行了整車裝配模擬.以典型的車架結(jié)構(gòu)為例，為保證具有多次超靜定的五塊大型箱體結(jié)構(gòu)順利實(shí)現(xiàn)組合拼裝，獨(dú)創(chuàng)性地提出了超大型車架模塊拼裝三基準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，保證了大型多次超靜定結(jié)構(gòu)的順利組裝.該產(chǎn)品擁有20多項(xiàng)專利技術(shù)，其中包括“履帶起重機(jī)及其臂架”、“并聯(lián)閉式控制系統(tǒng)”、“多發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力單元”等多項(xiàng)發(fā)明專利.

5 國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)技術(shù)分析

國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)的設(shè)計(jì)充分吸取了國外同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，均采用前后車、回轉(zhuǎn)滾輪＋環(huán)軌小車、雙臂架的布置形式，尤其吸收了已經(jīng)在我國AP1000核電現(xiàn)場使用的LTL－2600B與CC8800－1 TWIN兩臺履帶起重機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，在整機(jī)穩(wěn)定性、起重能力、操控性、接地比壓等方面都做了針對性的改進(jìn)，大大提高了產(chǎn)品的安全性和操控性.主要體現(xiàn)如下.

5.1 起重能力顯著增加

國內(nèi)履帶起重機(jī)在起重能力設(shè)計(jì)上，均超過了國外同類型產(chǎn)品，其研發(fā)的3 000t級履帶起重機(jī)，起重量超過3 000t，起重力矩超過800 000kN·m，大大降低了設(shè)備吊裝時(shí)起重機(jī)的負(fù)載率，并在實(shí)現(xiàn)起重機(jī)定位吊裝，避免帶載行走等方面均增加了吊裝的安全性，降低了不可預(yù)控風(fēng)險(xiǎn)，以84m主臂為例，國內(nèi)3 000 t級履帶起重機(jī)起升性能對比見圖3.

5.2 操控性能更佳

國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)在操控性設(shè)計(jì)上，控制靈敏簡單，可視界面形象；均可實(shí)現(xiàn)一人單手柄操控，與美國蘭普森LTL－2600B履帶起重機(jī)3人同時(shí)操控相比，大大降低了操控難度，降低了運(yùn)營成本和操控風(fēng)險(xiǎn).此外兩家均設(shè)計(jì)有無線遙控操作系統(tǒng)，提高了整機(jī)操控的靈活性.在液壓方面，兩家液壓元器件均采購德國力士樂廠家，液壓系統(tǒng)采用了全閉式液壓系統(tǒng)，極大地提高了動(dòng)作的準(zhǔn)確性、靈敏性.中聯(lián)重科采用電液比例先導(dǎo)閥式閉式變量系統(tǒng)，設(shè)置多環(huán)節(jié)壓力報(bào)警、故障報(bào)警功能，從而確保液壓系統(tǒng)的安全性；三一采用帶油路切換閥和防管路爆裂的全閉式液壓系統(tǒng)，在高壓油管爆裂時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉下降油路，利用液壓制動(dòng)對重物進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，來確保液壓系統(tǒng)的安全性.

5.3 研制中形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)

圖3 國內(nèi)外3000t級履帶起重機(jī)84m主臂起重性能對比Fig.3 84main boom hoist capacity contrast of 3 000tons of crawler crane at home and abroad

雖然國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)的研發(fā)借鑒了國外同類產(chǎn)品的應(yīng)用，但隨著國內(nèi)履帶起重機(jī)廠家對研發(fā)的重視，其研制產(chǎn)品的技術(shù)含量也不斷提高.在3 000t級履帶起重機(jī)的研制方面，尤為突出，例如三一自主研發(fā)的人字形起重臂、雙主弦臂架、四車八履帶下車；中聯(lián)重科自主采用的回轉(zhuǎn)滾輪平衡梁設(shè)計(jì)等，均很好地提高了整機(jī)的安全性和操控靈敏性，為我國履帶起重機(jī)達(dá)到世界先進(jìn)水平起到很好的技術(shù)支撐作用.

在國內(nèi)3 000t級履帶起重機(jī)研制取得一定成績的同時(shí)，與國外同類產(chǎn)品相比，也存在一定的不足，有待于企業(yè)進(jìn)一步改進(jìn)完善，從而更好地促進(jìn)產(chǎn)品的安全性和實(shí)用性.主要體現(xiàn)如下：

（1）制造工藝還需進(jìn)一步提升.我國履帶起重機(jī)的制造工藝，與國外同類廠家相比，其細(xì)節(jié)還需進(jìn)一步提高，對于一些關(guān)鍵部位的制造工藝，還需進(jìn)一步推敲驗(yàn)證，以確保萬無一失，滿足使用要求.

（2）前后車運(yùn)行方式還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證.國內(nèi)中聯(lián)重科和三一制造出了3 000t級履帶起重機(jī)，均為首次采用前后車布置方式，尤其是在后車圍繞前車作回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，后車是通過兩側(cè)履帶差動(dòng)實(shí)現(xiàn)圍繞前車回轉(zhuǎn)，對后車履帶和結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生一定的沖擊，對地面也產(chǎn)生一定的破壞性.結(jié)合AP1000核電現(xiàn)場正在使用的LTL－2600B與CC8800－1TWIN兩臺履帶起重機(jī)比較來看，LTL－2600B前后車是通過“T”行走實(shí)現(xiàn)的回轉(zhuǎn)功能，CC8800－1TWIN的后車設(shè)計(jì)為輪胎式，因此國內(nèi)設(shè)計(jì)的3 000t級履帶起重機(jī)通過后車履帶差動(dòng)實(shí)現(xiàn)圍繞前車回轉(zhuǎn)的方式?jīng)]有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，因此此功能的可靠性還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證.

6 對于未來超大型噸位履帶起重機(jī)研制方向的探討

對于未來超大型噸位履帶起重機(jī)研制，結(jié)合3 000t級履帶起重機(jī)的特點(diǎn)及市場情況，未來超大型噸位履帶起重機(jī)的研制方向，應(yīng)該走定制化路線.理由如下：

（1）需求市場較少，使用性能存在一定差異.超大型噸位履帶起重機(jī)，與常規(guī)履帶起重機(jī)設(shè)計(jì)有明顯的不同，其安全要求和技術(shù)性能要求，也有明顯的針對性.例如石化行業(yè)使用和核電行業(yè)使用就有明顯的區(qū)別，其要求也就有顯著區(qū)別.再加上超大型噸位履帶起重機(jī)的需求市場較為單一，因此，有針對性開發(fā)定制型起重機(jī)能更好滿足用戶需求.

（2）研制出的履帶起重機(jī)經(jīng)濟(jì)性更好.定制型履帶起重機(jī)，可根據(jù)用戶的使用要求，有針對性地開發(fā)，去掉一些不必要的設(shè)置，在滿足用戶使用功能的基礎(chǔ)上，合理有效地降低研制成本.

［1］張振興，徐格寧，高順德.超大型履帶式起重機(jī)在我國發(fā)展現(xiàn)狀探討［J］.工程機(jī)械與維修，2011（08）：30－32.

ZHANG Zhenxing，XU Genning，GAO Shunde.Super large crawler cranes in our country develops the current situation to discuss［J］.Construction Machinery ＆ Maintenance，2011（08）：30－32.