3.1起重输送机械概述

起重输送机械（或物料搬运设备）是指在企业内部进行起重、装卸、搬运、输送、堆码、存储等作业的机械设备总称，是国民经济各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的大型机械设备，是现代工业生产不可缺少的设备，被广泛地应用于各种物料的起重、输送、装卸、安装和人员输送等作业中，起重运输机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用。

3.1.1起重机械概述

起重机械是通过起重吊钩或其它取物装置起升和移动重物。起重机械的工作过程一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，经运行、回转或变幅机构把重物移位，在指定地点下放重物后再返回到原位。

起重机械是一种间歇动作的机械，它的工作特征是以周期性重复的、短暂的工作循环来升降和运移物品；每一个工作循环中，它的主要机构作一次正向和反向的运动。完成物品升降运动的机构是起重机械的主要机构，也是基本机构。凡是有间歇性升降运动机构的机械都属于起重机械。

一、起重机械的工作特点

（1）吊物一般具有很大的质量和很高的势能  被搬运的物料笨重 （一般物料均为几吨重以上）、种类繁多、形态各异（包括成件、散料、液体、固液混合等物料），起重搬运过程是重物在高空中的悬吊运动过程。

（2）起重作业是多种运动的组合  起重机的金属机构、传动机构和控制装置等机构组成多维运动，大量结构复杂、运动各异的金属机构给作业安全带来了潜在的危险。速度多变的可动零部件，形成起重机械的危险点多且分散的特点，给安全防护增加难度。

（3）作业范围大  金属结构横跨车间或作业场地，高居其他设备、设施和施工人群之上，起重机带载可以部分或整体在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大。

（4）多人配合的群体作业  起重作业的程序是地面司索工捆绑吊物、挂钩；起重司机操纵起重机将物料吊起，按地面指挥，通过空间运行，将吊物放到指定位置摘钩、卸料。每一次吊运循环，都必须是多人合作完成，无论哪个环节出现问题，都可能发生意外。

（5）作业条件复杂多变  在车间内，地面设备多，人员集中；在室外，受气候、气象条件和场地限制的影响，特别是流动式起重机还涉及地形和周围环境等多因素的影响。

（6）暴露的、活动的零部件较多  在起重作业现场，大量机构与作业人员直接接触（如吊钩、钢丝绳等），容易对人身安全造成伤害。

3.1.2国内外起重机械的发展状况

（一）起重机械的现状

随着科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中。尤其是受电力、石油、化工等行业迅速发展的拉动，国内大中吨位工程起重机的市场需求增长显著。

目前，国内专业生产大型起重机的厂家以中联重科、三一重工、徐工、柳工和抚挖等公司的产品系列较全，市场占有率较高。中联重科在2007年12月宣布实行品牌统一战略后。现已成功开发了50t~600t履带式起重机产品系列。作为中国起重机行业的领跑者，徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导，履带式起重机和全路面起重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。

国内最具历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有35t-350t的履带式起重机产品系列。QUY350是抚挖2007年推出的国产首台350t履带式起重机，填补了国内350t履带式起重机的产品型谱空白。

三一科技自2004年初进入履带式起重机的研发和生产领域至今，已成功开发出50t-900t共10个型号的全系列产品并全部实现销售。其900t履带起重机的顺利下线，标志着我国在大型、超大型履带起重机自主研发领域已走在亚洲前列，成为目前亚洲最大吨位的履带式起重机。目前，三一科技已具备3200t以下履带式起重机的开发能力。

国外，专业生产大型起重机厂家如利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司产品系列较全，市场占有率较高。

利勃海尔公司的产品技术先进、工作可靠，其生产的LR系列履带起重机最大起重量已达1200t。其桁架臂履带式起重机系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其产品型谱更加完善。德马格公司主要生产起重量从50t-1600t的CC系列履带起重机。推出了世界最大的履带式起重机CC8800-1。双臂新增功能套件使其起重能力达到3200t。马尼托瓦克公司推出了新研发的31000型履带式起重机。其独特的创新是可变位配重（VPC）。与使用普通的吊运能力增强附件相比，可大量减少所需的地面准备工作。

此外，配备可变位配重的起重机能够起吊和运送所有等级的额定负荷，可以很方便地在工地上移动。

神钢公司开发的履带起重机产品系列化程度高、性价比高，深受发展中国家的欢迎，在全球范围内占有一定比例。近两年神钢在中国市场中吨位履带起重机的销售业绩较好。

日本产品的技术性能与德国产品还是有相当差距，但其进步较快，价格比德国产品更有竞争力，所以它们比较适合我国一般履带起重机用户。相关介绍见下图。

QUY350液压式履带起重机（如图3-1所示）。其主要技术参数为：主臂长度18-96m（标准臂78m和标准臂63m+轻型臂33m），最大额定起重量350t。

图3-1  抚挖QUY350履带起重机

大连重工20000t多吊点桥式起重机（如图3-2）该起重机共有48个吊点，每个吊点的起重能力为420t，总提升重量达20160 t；主梁跨度为125m；采用高低双梁结构，起升高度分别为113m和83m，是目前世界上最大起重量、最大跨度、最大起升高度和技术难度最高的大型起重设备。

图3-2  大连重工20000t多吊点桥式起重机

德马格公司世界最大的可带载行走履带式起重机CC8800-1（如图3-3）所示。起重能力：3200t，吊臂长度：156m，最大吊装高度：228m。

图3-3  德马格公司世界最大的可带载行走履带式起重机CC8800-1

综合分析起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进，将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。

大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线技术、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用，使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。 

（二）起重机制造

 起重机制造是指具有起升、变幅或回转、行走等主要工作机构，以间隙作业方式对物料进行起升、下降和水平移动的各类起重机及其专门配套件制造的总称，其范围主要包括：

⑴ 桥式起重机 ：指具有桥架结构梁，桥架两端通过行走装置直接支承在高架轨道上的桥架型起重机，如通用桥式起重机，电动单梁起重机，冶金起重机，专用桥式起重机，手动梁式起重机等制造。

⑵ 门式起重机 ：指具有桥架结构梁，桥架两端通过两侧支腿支承在地面轨道或地基上的桥架型起重机（含半门式起重机），如通用门式起重机，水电站门式起重机，造船用门式起重机，轮胎式集装箱门式起重机，轨道式集装箱门式起重机，手动门式起重机等制造。

⑶ 装卸桥：指小车运行、提升速度快，跨度大，运行距离长，生产效率高并以抓斗为主的一类门式起重机，如通用抓斗装卸桥，抓斗卸船起重机（也称岸边抓斗装卸桥，抓斗卸船机、桥机等），岸边集装箱装卸桥（也称岸边集装箱起重机，岸桥等）及其他装卸桥等制造。

⑷ 缆索起重机：指起重小车沿固定于两支架顶部的承载索运行的专用起重机，如固定式、摇摆式、平移式好、辐射式等缆索起重机制造。

 ⑸ 门座起重机：指具有起重臂架和门形座架结构，可沿地面轨道运行的可回转臂架型起重机（含半门座起重机），如港口门座起重机，造船门座起重机，建筑门座起重机，其他门座起重机等制造。

⑹ 塔式起重机：指起重臂架安装在垂直塔身顶部的可回转臂架型起重机，如轨道式塔式起重机，固定塔式起重机，自升式塔式起重机，轮式塔式起重机，履带式塔式起重机及其他塔式起重机制造

 ⑺ 流动式起重机：指工作场所经常变换，能沿无轨路面运行，依靠自保持稳定的臂架型起重机，如轮式起重机（如汽车起重机，轮胎起重机，全地面起重机等），履带起重机，特殊底盘起重机，随车起重机（不含卡车）及其他流动式起重机等制造。

⑻ 桅杆起重机及甲板起重机：桅杆起重机是指在基础上装设专用的定柱（称为桅杆），臂架下端与定柱下部铰接，上端通过钢丝绳与定柱顶相连的一种固定式臂架起重机制造；甲板起重机指安装在船舶甲板上，用来装卸船货的可回转臂架型起重机制造。

⑼ 悬臂起重机：指取物装置吊挂在臂端或悬挂在可沿悬臂运行的起重小车上，悬臂不能俯仰的臂架型起重机，如柱式悬臂起重机、固定在壁上或自行式悬臂起重机制造。

⑽ 移动式吊运架：该产品名称在技术文献上或网上查找不到，还不清楚是什么样起重机。

⑾ 铁路起重机：指在铁路轨道上运行的回转动臂起重机，如：内燃或电动驱动的装卸用铁路起重机、救援用铁路起重机等制造。

⑿ 浮式起重机：指以专用浮船作为支承及运行装置，浮在水面作业的一种臂架型起重机，如回转式浮式起重机和非回转式浮式起重机制造。

⒀ 其他起重机：除上述列名以外的其他起重机制造。

（三）专用车辆制造

生产专用车辆制造是指用于生产企业内部，进行装卸、堆跺或短距离搬运、牵引、顶推等作业的无轨车辆及其专门配套件制造的总称。其范围主要包括：

⑴ 电动起升车辆：指以高能蓄电池作动力的无轨起升车辆，高起升堆跺用的也称电动叉车，如电动平衡重乘驾式叉车，电动乘驾式仓储叉车，电动步行式仓储车辆及其他电动起升车辆等制造。

⑵ 内燃叉车：指以内燃机作动力的无轨高起升车辆，如内燃室内叉车，标准内燃平衡重式叉车，集装箱叉车，集装箱正面吊运机，侧面式叉车及其他内燃叉车等制造。

⑶ 越野叉车：指用于未经平整的地面上进行堆跺作业的内燃叉车，如垂直门架（平衡重式）越野叉车及多向前移（伸缩臂式）越野叉车等制造。

⑷ 短距离牵引车：指车辆后端，装有牵引连接装置，在地面短距离牵引其他车辆的工业车辆，也包括推顶车，如电动牵引车和内燃牵引车或推顶车制造。

⑸ 短距离固定平台搬运车：指载货平台不能起升，只作短距离搬运作业的机动搬运车，如电动固定平台搬运车(电瓶车)、电动游览车、内燃固定平台搬运车等制造。

⑹ 跨运车(跨车)：指车体及起升装置跨在货物上，对货物进行起升、搬运或堆跺作业的无轨车辆，如集装箱跨运车、非堆跺跨运车等制造。

⑺ 手动搬运车、堆跺车、拣选车：指手动进行搬运、堆跺或拣选的车辆，如手动托盘（平台）搬运车，手动托盘堆跺车、手动液压油桶搬运车，手推拣选车等制造。

⑻ 自动导向小车：采用自动或人工装载货物，按设定路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点，再用自动或人工卸货的无轨车辆，如自动导向搬运车、自动导向牵引车或叉车等制造。

⑼ 其他工业车辆：除上述列名以外的其他工业车辆制造。

这里，特别要说明的是，新标准将“工业车辆”名称改为“生产专用车辆”， 原工业车辆的产品代码为3514。

（四）连续搬运设备制造

连续搬运设备制造是指能按照规定的线路连续或间歇地运送或装卸各种物料的搬运设备及其专门配套件制造的总称。其范围主要包括：

⑴ 输送机械(输送机和提升机)：指在同一方向上，连续或间断地沿预定的线路上输送物料的搬运设备，如斗式提升机，带式输送机，刮板输送机，埋刮板输送机，板式输送机，悬挂及链式输送机，滚子输送机，螺旋输送机，振动输送机，气力输送机，架空索道、缆车，翻斗提升机等制造。

⑵ 装卸机械：指具有自行装卸功能或具有转载装置和连续装卸运输功能，能按照规定线路连续或间歇装卸作业的搬运设备，如连续装船机，连续卸船机，堆取料机械（包括臂式堆料机，臂式斗轮堆取料机，桥门式斗轮堆取料机，刮板式取料机等），铁路敞车翻车机系统，铁路货车装车机，铁路敞车卸车机，物料装载机等制造。

⑶ 给料机械：指将物料由储料装置中送给受料装置，并可控制物料给送速度和流量的机械设备，如圆盘、板式、振动、螺旋、带式、叶轮、往复式给料机械等制造。

⑷ 其他连续搬运设备：除上述列名以外的其他连续搬运设备制造。

3.1.3输送机械概述

（一）输送机械的功能和特点

输送机械是以连续，均匀，稳定的输送方式，沿着一定的线路搬运或输送散状物料和成件物品的机械装置。

由于输送机械具有在一个区间内能连续搬运大量货物，搬运成本非常低廉，搬运时间比较准确，货流稳定，因此，被广泛用于现代物流系统中。从国内外大量自动化立体仓库、物流配送中心、大型货场来看，其设备除起重机械以外，大部分都是由连续输送机组成的搬运系统，如进出库输送机系统、自动分拣输送机系统、自动装卸输送机系统等。整个搬运系统均由中央计算机控制，形成了一整套复杂完整的货物运输、搬运系统，大量货物或物料的进出库、装卸、分类、分拣、识别、计量等工作均由输送机械系统来完成。在现代化货物搬运系统中，输送机械担当着重要的作用，在林业生产中也有很广泛的运用。

输送机械与起重机械相比，它的特点是可以沿一定的线路不停地输送货物；其货物的装载和卸载都是在运动过程中进行的，无须停车；被输送的散货以连续形式分布于承载构件上，输送的成件货物也同样按一定的次序以连续的方式移动。具体来说有以下特点：

（1）可采用较高的运动速度，且速度稳定；

（2）具有较高的生产率；

（3）在同样生产率下，自重轻，外形尺寸小，成本低，驱动功率小；

（4）传动机械的零部件负荷较低而冲击小；

（5）结构紧凑，制造和维修容易；

（6）运输货物线路固定，动作单一，便于实现自动控制；

（7）工作过程中，负载均匀，所消耗的功率几乎不变；

（8）只能按照一定的路线运输，每种机型只能用于一定类型的货物，一般不适于输送重量很大的单件物品，通用性差；

（9）大多数连续输送机不能自行取货，因而需要采用一定的供料和卸料设备。

（二）输送机械的发展状况和发展趋势

输送设备是一种摩擦驱动以连续方式输送物料的机械，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送，除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以输送设备广泛应用于现代化的冶金、电力、林业、煤炭、化工、建材、码头、粮食等工业企业中，其应用范围和结构形式如图3-4、图3-5所示。

  图3-4  输送机械在邮局中的应用

 图3-5   输送机械在贮木场的应用

 在关键技术上，国内的输送机械产品主要面对着两个问题，一是输送机械的动态分析与监测技术，二是可控的软起动技术。长距离与大功率的输送机技术关键在于动态设计与监测，它是制约输送机械发展的核心技术。目前国内分析研究输送机并制订的计算方法和设计规范，对输送带应用了很高的安全系统，却与实际作业情况相差很远。输送带是弹性体，长距离带式输送机械的输送带对驱动装置的制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，不应该简单地用刚体力学来计算。现在由于带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行的动态分析与动态监测，大大延长使用寿命，保证了输送机械运行的可靠性，使大型带式输送机械的设计实现高水平的目标，并使输送带成本大为降低。

国内外输送机械产品的性能差距主要表现在以下方面：

（1）输送机品种

机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运料或双向运输等功能，以便实现一机多用。

（2）托辊寿命

我国现有的托辊技术质量与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而国外生产与应用的新型注油托辊，运行阻力较小，轴承采用稀油润滑，有效提高了托辊的寿命，使用面广，经济效益显著。据了解，国内输送机托辊寿命为2万小时，国外托辊寿命5-9万小时，国产托辊寿命仅为国外产品的30%-40%。

（3）驱动方式

国内普遍为调速型液力偶合器与硬齿面减速器，而国外传动驱动方式多样，如CST可控传动系统等，控制精度较高。

（4）监控装置

国外输送机采用可编程序控制器PLC，推出了程序软件与综合电源继电器控制技术，以及集数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等功能于一体的完整自动监控系统。而国内的输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控制装置配合使用，达到可控启动、带速同步等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等功能。

（5）输送机的保护装置 

国外的输送机产品除了加装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年来，又推出多种新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。而国内目前已有的打滑、防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。

（三）输送机械的发展趋势：

（1）机械的大型化，主要技术参数与机械均向大型化发展，以满足高产、高效、集约化生产的需要。

（2）动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。

（3）采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上突破限制，并确保输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。

（4）新型、高可靠性关键元部件技术。如先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国产的FSW1200工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力出众，并且机尾可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。