2024年3月16日发(作者:荣智伟)
产品研制技术总结报告
一、 产品研制的目的和意义:
随着造船技术的不断升级,造船吨位的不断加大,国内外造船模
式趋向于大分段建造方式,主要目的是为了缩短船坞(船台)的使用
周期,提高船坞(船台)的利用率,即分段在船体车间预制,通过平
移设备(如重型平板车等),将经过涂装处理后的分段移至船坞(船
台)侧的分段堆场,然后再用起重设备将预制分段吊运至船坞(船台)
中,进行船体总装焊接。
在我国的造船厂中,船坞(船台)侧配置的起重设备常见的是门
座起重机和三百吨级造船门式起重机。近年来,随着我国政府对船舶
工业支持力度的不断加强,大力推动船舶产业的快速发展,所建船舶
的吨位不断增大,而作为提高造船效率的重要设备——大型造船门式
起重机的需求将迅速增长。我公司研制的ME600T造船门式起重机是
一种大起重量、大跨度、多功能、高效率的门式起重机械。它专用于
船坞或船台进行大型船体分段运输、对接及翻身作业。
大型造船门式起重机大多钢结构较大,制造投资高,国内外具备
生产条件的企业不多,目前单台建造费用已超过千万元。因此,本项
目ME600T造船门式起重机,一方面,通过数字化合理结构设计、有
限元分析,在主梁设计上采用先进的变截面结构,在材料选取上采用
高强度结构钢板为结构件材料,在提高产品性能的同时,有效的减轻
整机自重,节约耗材、降低能耗、节省成本。其次,运用先进的基于
数字化的协同制造技术及专有的制作工艺,大大缩短了产品的制作周
期,提高企业资金的回报效率,同时也带动了下游产业链的运作速度。
再次,于智能化控制技术及安全性能方面,本项目产品在对已有的3
项自主知识产权成果转化的同时,在上纠偏系统、起升辅助装置、防
倾覆检测技术、故障报警及事故事后分析处理等技术上改进创新,正
在组织申报专利5项,其中发明专利3项。因此,本项目ME600T造
船门式起重机的研发,在推动造船业发展的同时,推动自身的发展。
二、 产品的知识产权及研发资金投入情况:
1、产品知识产权状况
序号
1
2
3
专利名称
龙门起重机总线通讯电路
门式起重机纠偏装置
门式起重机大车运行障碍物
检测装置
类别
实用新型
实用新型
实用新型
授权号
ZL2.9
ZL2.5
ZL2.5
获得方式
自主研发
自主研发
自主研发
2、项目经费及来源情况(经费单位:万元)
项目总投入
已投入经费
已投入经费情况说明:
已经投入经费2800万元,其中:场地建设投入约700万元,人员费用约360万,设备购买
投入约1200万,试验材料购买约540万。
合计
4000
2800
自有资金
3000
1800
贷款
1000
1000
其他
0
0
三、 产品研制的技术路线及实施方案:
1、技术路线:
(1)对产品整机的结构优化设计,将有限元分析方法和结构优化方
法相结合,以轻量化、动特性为主要目标对主梁、刚性腿、柔腿等大
型结构件进行结构修正和优化设计,根据优化分析结果,改进产品结
构,对改进后的产品结构进行动力学分析,并与国内外同类产品结构
对比分析。在并此基础上,应用模块化设计方法进行系列设计。
(2)研究产品非均匀载荷工况、非有利气候条件工况;分析部件之
间连接形式、结构特点、结合面等特性;通过动态试验,获得一些重
要结合面(如导轨副)特征参数,并且把这些参数应用于后面的部件
和整机建模,以确保建模精度。
(3)对关键结构件进行新型材料的选择、试验并研发优越的制造工
艺及工装工具,提高产品的可靠性。
(4)研发创新设计产品的控制系统,提高产品工作效率。
(5)开发产品的智能化系统,提高产品性能,确保产品安全性。
(6)传化已有科技成果,坚持核心技术以自主研发为主、外购为辅
的原则。
2、工艺流程:
研究、开发、测试与试验环境建立
产品开发
数字化控制技术研究
整机与部件动静态建模、工况研
究与结构优化
ME600T造船门式起重机总体方案设计
关键技术研究与系统开发
研究开发新型变截面主梁结构
样机试制,综合性能测试及研究
四、 产品的主要技术性能指标
1、主要技术指标 :
起升能力(均指吊钩下起重量)
上小车起重量 2×160t
下小车起重量 300t/20t
翻身起重量 320t(允许载荷差60t)
抬吊起重量 600t(且上下小车距离不小于10米)
维修吊起重量 5t
起升速度:满载时 0.5~5m/min(变频调速);轻载时10m/min
小车运行速度:1.2~25 m/min(变频调速)
大车行走速度:1.7~30m/min(变频调速)
最大轮压:400kN
起重机工作级别: A5
起重机利用等级: U5
起重机载荷状态: Q2
2、关键技术及创新点:
(1)基于协同的千吨级造船门式起重机数字化设计
本项目ME600T造船门式起重机,一方面起重量大、跨度大、提
升高度高,还要实现提升对象平移、升降、翻身的功能要求高,另一
方面设备安装在室外露天场地,要应对恶劣的自然环境,如强风、雷
雨等的影响,设计过程中包括了结构、材料、工艺性、强度、控制等
多个方面,传统设计方面已经无法从效率和可靠性等方面进行保证,
具有现代设计方法的协同设计,在保证满足设计要求的同时,能够大
大地提高设计效率。基于协同的千吨级造船门式起重机数字化设计,
可在三维数字结构设计与建模的同时,对整体、主梁、刚性腿、柔性
腿、行走机构以及提升机构分别进行运动仿真,有限元分析,工艺技
术研究与制造准备以及行走提升系统的控制设计,从而大大提高了效
率,缩短了制作周期,提高企业的资金回报效率,同时也带动了下游
产业链的运作速度。
(2)基于数字化技术的制造技术以及关键制造工艺与装备的研究
本项目ME600T造船门式起重机的结构重量大约占整机自重的
75%,一方面合理确定结构形式,通过有限元方法,根据不同的受力
情况,选择适当的结构参数,在结构的箱型截面的翼缘板及腹板在长
度和高度方向上采用不同厚度的板材,对于减轻结构自重具有明显的
效果,在节省了材料消耗的同时节约了能耗;另一方面根据三维数字
化结构设计图,通过图样的自动拼合,进行合理的数字化排样下料,
可大大减少浪费,提高材料利用率,降低成本。
本项目ME600T造船门式起重机的制造过程中,焊接加工占到了
75%以上的工作量,如何保证其质量,必须要从工艺、工装上入手。
在公司已有的成熟经验的基础上,对主梁、刚性腿等设计专用焊接工
装,从而保证在焊接过程中,对厚板焊接区域的预热效果、焊后保温,
并进行探伤,确保产品质量。
(3)关键结构件的设计、材料选用及其制造技术
主梁、刚性腿、柔性腿、行走系统以及提升机构是造船门式起重
机中的关键件,其结构材料显得十分重要,一方面要保证结构强度,
同时还必须满足焊接等工艺要求。本项目产品选用焊接性能好的高强
度结构钢板Q345C为结构件材料,选用水压式锻造的42CrMo4V为行
走轮的材料,既提高了产品质量,又减少了整机自重。
(4)基于智能化控制系统的研究
a.运用自主知识产权的行走系统的自动纠偏技术,采用非接触
式控制,能准确检测起重机承载后,柔性铰作用引起的微量偏摆,避
免了由于运行偏斜量得不到有效控制而造成的设备故障。
b.运用自主知识产权的龙门起重机总线通讯电路技术,将安装
在刚、柔腿及上、下小车的编码器及远程I/O站均通过Profibus通
讯电缆与PLC主机连接,采用Profibus总线方式与PLC主机通讯,
节约了材料并提高了控制信号的抗干扰性,提高了产品的安全性。
c.运用自主知识产权的大车运行障碍物检测装置技术,通过超
声波传感器检测到感应区域内的障碍物及地面工作人员,进行声光预
警,以提醒操作员及工作人员,消除起重机运行的安全隐患。
d.远程在线编程:与PLC编程工具相结合,达到远程在线编程
的目的;并可进行远程参数设置和维护功能。
e.事故分析的黑匣子功能:创新采用起重设备监控及管理系统
与项目产品的无缝对接,实现防病毒、权限控制、工作状态显示、故
障分析与报警、系统数据管理、操作数据存储、负荷变化显示、语音
录入等功能,能够获得事后分析设备运行故障原因提供依据,为产品
技术的升级创新提供可靠的数据支持。
2024年3月16日发(作者:荣智伟)
产品研制技术总结报告
一、 产品研制的目的和意义:
随着造船技术的不断升级,造船吨位的不断加大,国内外造船模
式趋向于大分段建造方式,主要目的是为了缩短船坞(船台)的使用
周期,提高船坞(船台)的利用率,即分段在船体车间预制,通过平
移设备(如重型平板车等),将经过涂装处理后的分段移至船坞(船
台)侧的分段堆场,然后再用起重设备将预制分段吊运至船坞(船台)
中,进行船体总装焊接。
在我国的造船厂中,船坞(船台)侧配置的起重设备常见的是门
座起重机和三百吨级造船门式起重机。近年来,随着我国政府对船舶
工业支持力度的不断加强,大力推动船舶产业的快速发展,所建船舶
的吨位不断增大,而作为提高造船效率的重要设备——大型造船门式
起重机的需求将迅速增长。我公司研制的ME600T造船门式起重机是
一种大起重量、大跨度、多功能、高效率的门式起重机械。它专用于
船坞或船台进行大型船体分段运输、对接及翻身作业。
大型造船门式起重机大多钢结构较大,制造投资高,国内外具备
生产条件的企业不多,目前单台建造费用已超过千万元。因此,本项
目ME600T造船门式起重机,一方面,通过数字化合理结构设计、有
限元分析,在主梁设计上采用先进的变截面结构,在材料选取上采用
高强度结构钢板为结构件材料,在提高产品性能的同时,有效的减轻
整机自重,节约耗材、降低能耗、节省成本。其次,运用先进的基于
数字化的协同制造技术及专有的制作工艺,大大缩短了产品的制作周
期,提高企业资金的回报效率,同时也带动了下游产业链的运作速度。
再次,于智能化控制技术及安全性能方面,本项目产品在对已有的3
项自主知识产权成果转化的同时,在上纠偏系统、起升辅助装置、防
倾覆检测技术、故障报警及事故事后分析处理等技术上改进创新,正
在组织申报专利5项,其中发明专利3项。因此,本项目ME600T造
船门式起重机的研发,在推动造船业发展的同时,推动自身的发展。
二、 产品的知识产权及研发资金投入情况:
1、产品知识产权状况
序号
1
2
3
专利名称
龙门起重机总线通讯电路
门式起重机纠偏装置
门式起重机大车运行障碍物
检测装置
类别
实用新型
实用新型
实用新型
授权号
ZL2.9
ZL2.5
ZL2.5
获得方式
自主研发
自主研发
自主研发
2、项目经费及来源情况(经费单位:万元)
项目总投入
已投入经费
已投入经费情况说明:
已经投入经费2800万元,其中:场地建设投入约700万元,人员费用约360万,设备购买
投入约1200万,试验材料购买约540万。
合计
4000
2800
自有资金
3000
1800
贷款
1000
1000
其他
0
0
三、 产品研制的技术路线及实施方案:
1、技术路线:
(1)对产品整机的结构优化设计,将有限元分析方法和结构优化方
法相结合,以轻量化、动特性为主要目标对主梁、刚性腿、柔腿等大
型结构件进行结构修正和优化设计,根据优化分析结果,改进产品结
构,对改进后的产品结构进行动力学分析,并与国内外同类产品结构
对比分析。在并此基础上,应用模块化设计方法进行系列设计。
(2)研究产品非均匀载荷工况、非有利气候条件工况;分析部件之
间连接形式、结构特点、结合面等特性;通过动态试验,获得一些重
要结合面(如导轨副)特征参数,并且把这些参数应用于后面的部件
和整机建模,以确保建模精度。
(3)对关键结构件进行新型材料的选择、试验并研发优越的制造工
艺及工装工具,提高产品的可靠性。
(4)研发创新设计产品的控制系统,提高产品工作效率。
(5)开发产品的智能化系统,提高产品性能,确保产品安全性。
(6)传化已有科技成果,坚持核心技术以自主研发为主、外购为辅
的原则。
2、工艺流程:
研究、开发、测试与试验环境建立
产品开发
数字化控制技术研究
整机与部件动静态建模、工况研
究与结构优化
ME600T造船门式起重机总体方案设计
关键技术研究与系统开发
研究开发新型变截面主梁结构
样机试制,综合性能测试及研究
四、 产品的主要技术性能指标
1、主要技术指标 :
起升能力(均指吊钩下起重量)
上小车起重量 2×160t
下小车起重量 300t/20t
翻身起重量 320t(允许载荷差60t)
抬吊起重量 600t(且上下小车距离不小于10米)
维修吊起重量 5t
起升速度:满载时 0.5~5m/min(变频调速);轻载时10m/min
小车运行速度:1.2~25 m/min(变频调速)
大车行走速度:1.7~30m/min(变频调速)
最大轮压:400kN
起重机工作级别: A5
起重机利用等级: U5
起重机载荷状态: Q2
2、关键技术及创新点:
(1)基于协同的千吨级造船门式起重机数字化设计
本项目ME600T造船门式起重机,一方面起重量大、跨度大、提
升高度高,还要实现提升对象平移、升降、翻身的功能要求高,另一
方面设备安装在室外露天场地,要应对恶劣的自然环境,如强风、雷
雨等的影响,设计过程中包括了结构、材料、工艺性、强度、控制等
多个方面,传统设计方面已经无法从效率和可靠性等方面进行保证,
具有现代设计方法的协同设计,在保证满足设计要求的同时,能够大
大地提高设计效率。基于协同的千吨级造船门式起重机数字化设计,
可在三维数字结构设计与建模的同时,对整体、主梁、刚性腿、柔性
腿、行走机构以及提升机构分别进行运动仿真,有限元分析,工艺技
术研究与制造准备以及行走提升系统的控制设计,从而大大提高了效
率,缩短了制作周期,提高企业的资金回报效率,同时也带动了下游
产业链的运作速度。
(2)基于数字化技术的制造技术以及关键制造工艺与装备的研究
本项目ME600T造船门式起重机的结构重量大约占整机自重的
75%,一方面合理确定结构形式,通过有限元方法,根据不同的受力
情况,选择适当的结构参数,在结构的箱型截面的翼缘板及腹板在长
度和高度方向上采用不同厚度的板材,对于减轻结构自重具有明显的
效果,在节省了材料消耗的同时节约了能耗;另一方面根据三维数字
化结构设计图,通过图样的自动拼合,进行合理的数字化排样下料,
可大大减少浪费,提高材料利用率,降低成本。
本项目ME600T造船门式起重机的制造过程中,焊接加工占到了
75%以上的工作量,如何保证其质量,必须要从工艺、工装上入手。
在公司已有的成熟经验的基础上,对主梁、刚性腿等设计专用焊接工
装,从而保证在焊接过程中,对厚板焊接区域的预热效果、焊后保温,
并进行探伤,确保产品质量。
(3)关键结构件的设计、材料选用及其制造技术
主梁、刚性腿、柔性腿、行走系统以及提升机构是造船门式起重
机中的关键件,其结构材料显得十分重要,一方面要保证结构强度,
同时还必须满足焊接等工艺要求。本项目产品选用焊接性能好的高强
度结构钢板Q345C为结构件材料,选用水压式锻造的42CrMo4V为行
走轮的材料,既提高了产品质量,又减少了整机自重。
(4)基于智能化控制系统的研究
a.运用自主知识产权的行走系统的自动纠偏技术,采用非接触
式控制,能准确检测起重机承载后,柔性铰作用引起的微量偏摆,避
免了由于运行偏斜量得不到有效控制而造成的设备故障。
b.运用自主知识产权的龙门起重机总线通讯电路技术,将安装
在刚、柔腿及上、下小车的编码器及远程I/O站均通过Profibus通
讯电缆与PLC主机连接,采用Profibus总线方式与PLC主机通讯,
节约了材料并提高了控制信号的抗干扰性,提高了产品的安全性。
c.运用自主知识产权的大车运行障碍物检测装置技术,通过超
声波传感器检测到感应区域内的障碍物及地面工作人员,进行声光预
警,以提醒操作员及工作人员,消除起重机运行的安全隐患。
d.远程在线编程:与PLC编程工具相结合,达到远程在线编程
的目的;并可进行远程参数设置和维护功能。
e.事故分析的黑匣子功能:创新采用起重设备监控及管理系统
与项目产品的无缝对接,实现防病毒、权限控制、工作状态显示、故
障分析与报警、系统数据管理、操作数据存储、负荷变化显示、语音
录入等功能,能够获得事后分析设备运行故障原因提供依据,为产品
技术的升级创新提供可靠的数据支持。