产品研制技术总结报告

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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

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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 专利名称 类别 授权号 获得方式

1 龙门起重机总线通讯电路 实用新型 ZL2.9 自主研发

2 门式起重机纠偏装置 实用新型 ZL2.5 自主研发

门式起重机大车运行障碍物

3 实用新型 ZL2.5 自主研发

检测装置

2、项目经费及来源情况（经费单位：万元）

合计 自有资金 贷款 其他

项目总投入 4000 3000 1000 0

已投入经费 2800 1800 1000 0

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。

三、 产品研制的技术路线及实施方案：

1、技术路线：

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（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

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

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产品开发

数字化控制技术研究

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

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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

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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。

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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。

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