產品研制技術總結報告

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產品研制技術總結報告

一、 產品研制的目的和意義：

隨著造船技術的不斷升級，造船噸位的不斷加大，國內外造船模

式趨向于大分段建造方式，主要目的是為了縮短船塢（船臺）的使用

周期，提高船塢（船臺）的利用率，即分段在船體車間預制，通過平

移設備（如重型平板車等），將經過涂裝處理后的分段移至船塢（船

臺）側的分段堆場，然后再用起重設備將預制分段吊運至船塢（船臺）

中，進行船體總裝焊接。

在我國的造船廠中，船塢（船臺）側配置的起重設備常見的是門

座起重機和三百噸級造船門式起重機。近年來，隨著我國政府對船舶

工業支持力度的不斷加強，大力推動船舶產業的快速發展，所建船舶

的噸位不斷增大，而作為提高造船效率的重要設備——大型造船門式

起重機的需求將迅速增長。我公司研制的ME600T造船門式起重機

是一種大起重量、大跨度、多功能、高效率的門式起重機械。它專用

于船塢或船臺進行大型船體分段運輸、對接及翻身作業。

大型造船門式起重機大多鋼結構較大，制造投資高，國內外具備

生產條件的企業不多，目前單臺建造費用已超過千萬元。因此，本項

目ME600T造船門式起重機，一方面，通過數字化合理結構設計、

有限元分析，在主梁設計上采用先進的變截面結構，在材料選取上采

用高強度結構鋼板為結構件材料，在提高產品性能的同時，有效的減

輕整機自重，節約耗材、降低能耗、節省成本。其次，運用先進的基

于數字化的協同制造技術及專有的制作工藝，大大縮短了產品的制作

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周期，提高企業資金的回報效率，同時也帶動了下游產業鏈的運作速

度。再次，于智能化控制技術及安全性能方面，本項目產品在對已有

的3項自主知識產權成果轉化的同時，在上糾偏系統、起升輔助裝置、

防傾覆檢測技術、故障報警及事故事后分析處理等技術上改進創新，

正在組織申報專利5項，其中發明專利3項。因此，本項目ME600T

造船門式起重機的研發，在推動造船業發展的同時，推動自身的發展。

二、 產品的知識產權及研發資金投入情況：

1、產品知識產權狀況

序號 專利名稱 類別 授權號 獲得方式

1 龍門起重機總線通訊電路 實用新型 ZL2.9 自主研發

2 門式起重機糾偏裝置 實用新型 ZL2.5 自主研發

門式起重機大車運行障礙物

3 實用新型 ZL2.5 自主研發

檢測裝置

2、項目經費及來源情況（經費單位：萬元）

合計 自有資金 貸款 其他

項目總投入 4000 3000 1000 0

已投入經費 2800 1800 1000 0

已投入經費情況說明：

已經投入經費2800萬元，其中：場地建設投入約700萬元，人員費用約360萬，設備購

買投入約1200萬，試驗材料購買約540萬。

三、 產品研制的技術路線及實施方案：

1、技術路線：

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（1）對產品整機的結構優化設計，將有限元分析方法和結構優化方

法相結合，以輕量化、動特性為主要目標對主梁、剛性腿、柔腿等大

型結構件進行結構修正和優化設計，根據優化分析結果，改進產品結

構，對改進后的產品結構進行動力學分析，并與國內外同類產品結構

對比分析。在并此基礎上，應用模塊化設計方法進行系列設計。

（2）研究產品非均勻載荷工況、非有利氣候條件工況；分析部件之

間連接形式、結構特點、結合面等特性；通過動態試驗，獲得一些重

要結合面（如導軌副）特征參數，并且把這些參數應用于后面的部件

和整機建模，以確保建模精度。

（3）對關鍵結構件進行新型材料的選擇、試驗并研發優越的制造工

藝及工裝工具，提高產品的可靠性。

（4）研發創新設計產品的控制系統，提高產品工作效率。

（5）開發產品的智能化系統，提高產品性能，確保產品安全性。

（6）傳化已有科技成果，堅持核心技術以自主研發為主、外購為輔

的原則。

2、工藝流程：

研究、開發、測試與試驗環境建立

整機與部件動靜態建模、工況研

究與結構優化

ME600T造船門式起重機總體方案設計

關鍵技術研究與系統開發

研究開發新型變截面主梁結構

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產品開發

數字化控制技術研究

樣機試制，綜合性能測試及研究

四、 產品的主要技術性能指標

1、主要技術指標 ：

起升能力（均指吊鉤下起重量）

上小車起重量 2×160t

下小車起重量 300t/20t

翻身起重量 320t（允許載荷差60t）

抬吊起重量 600t（且上下小車距離不小于10米）

維修吊起重量 5t

起升速度：滿載時 0.5～5m/min（變頻調速）；輕載時10m/min

小車運行速度：1.2～25 m/min（變頻調速）

大車行走速度：1.7～30m/min（變頻調速）

最大輪壓：400kN

起重機工作級別： A5

起重機利用等級： U5

起重機載荷狀態： Q2

2、關鍵技術及創新點：

（1）基于協同的千噸級造船門式起重機數字化設計

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本項目ME600T造船門式起重機，一方面起重量大、跨度大、

提升高度高，還要實現提升對象平移、升降、翻身的功能要求高，另

一方面設備安裝在室外露天場地，要應對惡劣的自然環境，如強風、

雷雨等的影響，設計過程中包括了結構、材料、工藝性、強度、控制

等多個方面，傳統設計方面已經無法從效率和可靠性等方面進行保

證，具有現代設計方法的協同設計，在保證滿足設計要求的同時，能

夠大大地提高設計效率。基于協同的千噸級造船門式起重機數字化設

計，可在三維數字結構設計與建模的同時，對整體、主梁、剛性腿、

柔性腿、行走機構以及提升機構分別進行運動仿真，有限元分析，工

藝技術研究與制造準備以及行走提升系統的控制設計，從而大大提高

了效率，縮短了制作周期，提高企業的資金回報效率，同時也帶動了

下游產業鏈的運作速度。

（2）基于數字化技術的制造技術以及關鍵制造工藝與裝備的研究

本項目ME600T造船門式起重機的結構重量大約占整機自重的

75％，一方面合理確定結構形式，通過有限元方法，根據不同的受力

情況，選擇適當的結構參數，在結構的箱型截面的翼緣板及腹板在長

度和高度方向上采用不同厚度的板材，對于減輕結構自重具有明顯的

效果，在節省了材料消耗的同時節約了能耗；另一方面根據三維數字

化結構設計圖，通過圖樣的自動拼合，進行合理的數字化排樣下料，

可大大減少浪費，提高材料利用率，降低成本。

本項目ME600T造船門式起重機的制造過程中，焊接加工占到

了75％以上的工作量，如何保證其質量，必須要從工藝、工裝上入

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手。在公司已有的成熟經驗的基礎上，對主梁、剛性腿等設計專用焊

接工裝，從而保證在焊接過程中，對厚板焊接區域的預熱效果、焊后

保溫，并進行探傷，確保產品質量。

（3）關鍵結構件的設計、材料選用及其制造技術

主梁、剛性腿、柔性腿、行走系統以及提升機構是造船門式起重

機中的關鍵件，其結構材料顯得十分重要，一方面要保證結構強度，

同時還必須滿足焊接等工藝要求。本項目產品選用焊接性能好的高強

度結構鋼板Q345C為結構件材料，選用水壓式鍛造的42CrMo4V為

行走輪的材料，既提高了產品質量，又減少了整機自重。

（4）基于智能化控制系統的研究

a．運用自主知識產權的行走系統的自動糾偏技術，采用非接觸

式控制，能準確檢測起重機承載后，柔性鉸作用引起的微量偏擺，避

免了由于運行偏斜量得不到有效控制而造成的設備故障。

b．運用自主知識產權的龍門起重機總線通訊電路技術，將安裝

在剛、柔腿及上、下小車的編碼器及遠程I/O站均通過Profibus通訊

電纜與PLC主機連接，采用Profibus總線方式與PLC主機通訊，節

約了材料并提高了控制信號的抗干擾性，提高了產品的安全性。

c．運用自主知識產權的大車運行障礙物檢測裝置技術，通過超

聲波傳感器檢測到感應區域內的障礙物及地面工作人員，進行聲光預

警，以提醒操作員及工作人員，消除起重機運行的安全隱患。

d．遠程在線編程：與PLC編程工具相結合，達到遠程在線編程

的目的；并可進行遠程參數設置和維護功能。

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e．事故分析的黑匣子功能：創新采用起重設備監控及管理系統

與項目產品的無縫對接，實現防病毒、權限控制、工作狀態顯示、故

障分析與報警、系統數據管理、操作數據存儲、負荷變化顯示、語音

錄入等功能，能夠獲得事后分析設備運行故障原因提供依據，為產品

技術的升級創新提供可靠的數據支持。

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