起重設(shè)備是航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配廠的重要工藝設(shè)備，不僅承擔(dān)重要工藝操作任務(wù)，涉及工作安全性，而且成本高，與生產(chǎn)柔性、產(chǎn)能效率等總體制造指標(biāo)密切相關(guān)。對(duì)于大型商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)（LCAE）整機(jī)裝配廠房建設(shè)，起重設(shè)備配置必須全面滿足廠房工藝布局和發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝技術(shù)要求，并充分考慮后期發(fā)展需要及調(diào)整柔性13.由于起重設(shè)備技術(shù)內(nèi)容豐富，涉及因素眾多，相當(dāng)―部分裝配廠房，尤其是科研單位，都經(jīng)歷過一次甚至多次的技術(shù)改造或設(shè)備升級(jí)補(bǔ)充34.LCAE整機(jī)裝配廠房工藝布局廠房工藝布局主要包括功能區(qū)定義（功能區(qū)數(shù)量、面積和位置），設(shè)備設(shè)施的配置以及物流方案設(shè)計(jì)。工藝布局設(shè)計(jì)必須基于生產(chǎn)大綱和工藝組織形式定位，并充分考慮工藝方案、工藝設(shè)備―12―需求，同時(shí)兼顧配套能力建設(shè)情況、土建約束、EHS等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。從國(guó)內(nèi)外的各類LCAE整機(jī)裝配廠房的工藝布局情況看，其具有以下共同點(diǎn)：與小涵道軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配廠房相比，LCAE整機(jī)裝配廠房的各功能區(qū)面積較大，一般在500~1000m2.主通道寬度在4m以上，主廠房一般為單層多連跨排架柱結(jié)構(gòu)形式，柱網(wǎng)多為24m（跨度）X（柱距）。廠房總建筑面積15000~30000m2.主廠房功能區(qū)一般包括裝配/分解區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、故檢區(qū)、維修區(qū)、清洗區(qū)和試驗(yàn)區(qū)。輔助廠房包括辦公生活區(qū)和生產(chǎn)配套區(qū)，如動(dòng)力間、空調(diào)機(jī)房等。

 

    裝配/分解區(qū)是主廠房的核心功能區(qū)，包括部裝區(qū)和總裝區(qū)。其中部裝區(qū)包括主單元體裝配/分解工段、平衡工段?？傃b區(qū)包括整機(jī)裝配、整機(jī)分解工段。

 

    為提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的運(yùn)輸效率，平衡工段位于部裝區(qū)的中心位置；為方便發(fā)動(dòng)機(jī)總體裝配，部裝區(qū)的外部附件工段和風(fēng)扇裝配分解工段與總裝區(qū)相鄰，將風(fēng)扇裝配分解工段與總裝區(qū)合并。

 

    由于設(shè)備調(diào)整、產(chǎn)能提升或工藝分工變化等因素，絕大多數(shù)廠房都經(jīng)歷過多次的工藝布局調(diào)整、改進(jìn)。

 

    LCAE整機(jī)裝配廠房起重設(shè)備需求在廠房工藝布局設(shè)計(jì)中，完成功能區(qū)定義和主要工藝設(shè)備布置后，可以進(jìn)行起重設(shè)備需求論證，并開展配置方案的初步設(shè)計(jì)工作。對(duì)于LCAE整機(jī)裝配廠房，起重設(shè)備主要功能是上部運(yùn)輸和輔助裝配/分解，如大組件安裝、對(duì)接及姿態(tài)調(diào)整，起吊高度一般在8m以上。例如，垂直裝配低壓渦輪單元體，在功能配置方面，般要求無級(jí)變速、防跌落及雙葫蘆配置（主要用于低壓渦輪單元體在水平和垂直狀態(tài)之間的姿態(tài)調(diào)整）。

 

    在廠房?jī)?nèi)的絕大多數(shù)功能區(qū)都需設(shè)置起重設(shè)備。在主廠房核心功能區(qū)一裝配/分解區(qū)，起重設(shè)備主要用于工段內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件/工裝的運(yùn)輸、姿態(tài)調(diào)整，并配合部分組件、單元體完成裝配分解操作。針對(duì)LCAE發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大及整機(jī)質(zhì)量~8t的特點(diǎn)，并考慮吊具和夾具質(zhì)量，總裝區(qū)起重設(shè)備起重量一般為10t以上，部裝區(qū)起重設(shè)備起重量一般為5t以上。在部裝區(qū)中的平衡工段，起重設(shè)備主要滿足轉(zhuǎn)子件的運(yùn)輸、平衡工裝安裝以及轉(zhuǎn)子在平衡機(jī)擺架上的安裝及拆解需求。

 

    主廠房非核心功能區(qū)包括倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、故檢區(qū)、維修區(qū)、清洗區(qū)、試驗(yàn)區(qū)。故檢區(qū)、維修區(qū)、清洗區(qū)、試驗(yàn)區(qū)的起重設(shè)備的功用主要是工件運(yùn)輸，并滿足功能區(qū)內(nèi)的工藝設(shè)備使用和維護(hù)需求，如發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件和設(shè)備之間的安裝或連接、設(shè)備配件更換等。隨著近年來垂直升降立體庫(kù)、智能貨柜以及輕型或重型貨架的廣泛應(yīng)用，倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)已經(jīng)很少使用傳統(tǒng)起重設(shè)備。相對(duì)裝配區(qū)，非核心功能區(qū)的起重設(shè)備數(shù)量需求少，工作范圍有限，吊運(yùn)點(diǎn)和吊運(yùn)路徑都比較明確，主要吊運(yùn)對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，所以起重設(shè)備噸位較小。

 

    在主廠房的物流接口區(qū)域，如卸貨區(qū)和試車臺(tái)連接通道，也有起重設(shè)備配置需求。在卸貨區(qū)，需要將發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件、工裝或配套物料從運(yùn)輸車輛轉(zhuǎn)移至地面運(yùn)輸車，采用懸臂起重設(shè)備較合適。

 

    叉車+托盤（料斗）可作為備選方案，但其需要較大的工作空間，操作程序較為復(fù)雜。在研制和小批量生產(chǎn)階段，大多數(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造單位的裝配主廠房與試車臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸一般采用地面運(yùn)輸車。而對(duì)于大批量，裝配主廠房與試車臺(tái)之間連接通道可以采用單軌起重設(shè)備運(yùn)送整機(jī)，與試車臺(tái)準(zhǔn)備間的單軌起重設(shè)備無縫銜接。

 

    3航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造相關(guān)起重設(shè)備技術(shù)當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用*多的是標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)，般為單梁結(jié)構(gòu)。主梁多采用工字型截面或箱形梁，有地面和空中兩種操控形式。

 

    其中，標(biāo)準(zhǔn)懸掛式起重機(jī)可以直接安裝于現(xiàn)有廠房屋頂結(jié)構(gòu)上，無需牛腿支撐。相對(duì)單梁結(jié)構(gòu)，雙梁標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)可實(shí)現(xiàn)更大的載重量、跨度和起吊高度。

 

    近年來，為滿足當(dāng)代裝備制造業(yè)的柔性發(fā)展需求，各類輕型組合式起重機(jī)研發(fā)成果顯著，應(yīng)用愈發(fā)廣泛。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)，輕型組合式起重機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：使用預(yù)制的模組化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，組裝、拆卸和改造非常方便。

 

    非常適合承擔(dān)頻繁的常規(guī)質(zhì)量（500kg以下）和常規(guī)尺寸（*大外廓尺寸在1m以下）的組、部件輸送和吊裝工作。

 

    由于模塊式組裝，廣泛使用冷軋的特種空心型材，因而起重系統(tǒng)自重輕，對(duì)安裝的地基要求低，如組合式起重機(jī)的框架支撐系統(tǒng)可以安裝在任何普通15cm厚的鋼筋混凝土地面上。

 

    起重系統(tǒng)幾何尺寸小，適用于復(fù)雜、狹小空間內(nèi)的作業(yè)，在非規(guī)則的工作區(qū)域內(nèi)安裝、拓展方便。

 

    種類繁多，功能特點(diǎn)更為鮮明，滿足專用技術(shù)需求。如新型組合式起重機(jī)可以設(shè)計(jì)為側(cè)向（小車行走方向）懸伸式和伸縮式，使工作范圍超過兩個(gè)導(dǎo)軌中間區(qū)域；新型的智能輔助提升裝置可使操作人員輕松地控制吊裝對(duì)象姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吊裝對(duì)象在接近懸浮狀態(tài)下的精準(zhǔn)定位和對(duì)接。通過與起重設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)交流以及資料相對(duì)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)，輕型組合式起重收集、整理，匯總航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造相關(guān)的起重設(shè)機(jī)的成本和維護(hù)費(fèi)用顯著降低。備技術(shù)信息如表1所示。

 

    表1航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的相關(guān)起重設(shè)備技術(shù)信息結(jié)構(gòu)形式功能特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)橋式剛性大，穩(wěn)定性好，滿足大跨度廠房、大起重量需求。工作范圍廣，盲區(qū)小。起升和小車都可以為雙速或變頻調(diào)速配置。

 

    國(guó)外某型單梁橋式起重機(jī)*大跨度為30m，起重量10t，起重機(jī)運(yùn)行速度*高40m/min，小車運(yùn)行懸掛式速度30m/min，起升速度*高12.5m/min.手控電門含專門點(diǎn)動(dòng)按鈕，點(diǎn)動(dòng)*小步長(zhǎng)2mm.單框架支撐從簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制的直線軌道到多分支的半自動(dòng)或全自動(dòng)控制的環(huán)形軌道，通過采用懸掛的單軌式起重機(jī)起重量一般小于500kg，軌軌懸掛直軌、彎軌、道岔和轉(zhuǎn)向盤等不同部件的集成和組合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌的任意走向。

 

    道吊掛點(diǎn)間的距離不大于5m.梁框架支撐新型梁式組合起重機(jī)可以設(shè)計(jì)為側(cè)向（小車行走方向）懸伸式和伸縮式。*大懸伸或伸縮可達(dá)到軌道中心線以外2.5m.框架支撐的單梁式起重機(jī)主梁長(zhǎng)度一般小于10m，起重量小于2000kg；懸掛的單梁式起重機(jī)的主梁長(zhǎng)度一般小于8m，起重量小于500kg.輕式懸掛型組合式起旋立柱式占地面積和空間*小，起重臂可以實(shí)現(xiàn)起重量一般小于500kg，回轉(zhuǎn)角度可選為180°、臂墻壁式360°旋轉(zhuǎn)，作業(yè)半徑大，自重輕。

 

    270°、360°，旋臂長(zhǎng)度一般在5m以內(nèi)。

 

    重機(jī)移動(dòng)式門機(jī)由小型的組合式門架和電動(dòng)葫蘆組成。門架配置滑輪及鎖緊裝置，可隨意移動(dòng)和固定，無固定軌道。適合小尺寸結(jié)構(gòu)件修理和安裝。

 

    拆卸、再組裝非常方便。

 

    起重量一般小于1000kg.堆垛式由雙梁懸掛起重機(jī)和一個(gè)專用堆垛小車組成。適用于單元貨物、料斗和散貨托盤的輸送、分揀、存儲(chǔ)和存取。

 

    起重量一般小于500kg.LCAE整機(jī)裝配廠房起重設(shè)備配置4.1LCAE整機(jī)裝配廠房起重設(shè)備配置方案國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配廠房的起重設(shè)備配置比較簡(jiǎn)單，起重設(shè)備種類局限于電動(dòng)單/雙梁橋式或懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)和單軌起重機(jī)。橋式或懸掛起重機(jī)主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配、部件或單元體工段內(nèi)部，以及上述工段之間的運(yùn)輸；懸臂起重機(jī)主要應(yīng)用于工作量較小的試驗(yàn)臺(tái)、專用設(shè)備工位；單軌起重機(jī)主要應(yīng)用于洗滌間、無損檢測(cè)間。傳統(tǒng)的起重設(shè)備選型的主要依據(jù)：起重量、起升高度、工作范圍、工作速度以及工作級(jí)別。通過對(duì)LCAE整機(jī)裝配廠房起重設(shè)備需求的―14―初步分析，核心功能區(qū)內(nèi)起重設(shè)備配置是重點(diǎn)內(nèi)容，也是工藝布置設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。本文對(duì)核心區(qū)內(nèi)平衡、部裝和總裝工段的起重設(shè)備配置方案進(jìn)行了闡述分析。

 

    平衡工段的吊運(yùn)安裝和物料輸送一般靠標(biāo)準(zhǔn)梁式起重機(jī)+地面運(yùn)輸車配合完成。與其他非核心區(qū)類似，平衡區(qū)的起重機(jī)主要滿足各類平衡設(shè)備、高速葉尖磨床設(shè)備的使用需求，如轉(zhuǎn)子件的運(yùn)輸、平衡工裝安裝以及轉(zhuǎn)子在平衡機(jī)擺架上的安裝及拆解?？紤]到LCAE轉(zhuǎn)子組合件一般采用臥式平衡，直徑小于2m，包含工裝的總質(zhì)量小于2t，所以通常選配若干標(biāo)準(zhǔn)梁式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)平衡工作區(qū)全覆蓋，起重量5t以下，起升高度5m左起重運(yùn)輸機(jī)械2013（12）右；為實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)動(dòng)件安裝，設(shè)置起重機(jī)的小車走向與平衡設(shè)備或高速葉尖磨床的主軸方向垂直；考慮轉(zhuǎn)動(dòng)件的姿態(tài)調(diào)整需求，般平衡區(qū)起重機(jī)采用雙葫蘆配置。

 

    根據(jù)成熟的LCAE裝配工藝分析，部裝區(qū)內(nèi)的主單元體吊裝運(yùn)輸工作需求遠(yuǎn)低于主單元體內(nèi)部的單元體、組部件吊運(yùn)需求；吊運(yùn)工作量和強(qiáng)度在一個(gè)工段內(nèi)的分布也不均勻，按照*大工件質(zhì)量配置的標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)可以在工作區(qū)域內(nèi)完全覆蓋所有吊運(yùn)需求，但在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上較浪費(fèi)。另外，標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)的吊索長(zhǎng)度較長(zhǎng)，側(cè)擺明顯，不利用中等尺寸及質(zhì)量的組部件精準(zhǔn)對(duì)接和安裝。因而，國(guó)內(nèi)外許多先進(jìn)裝備制造廠房?jī)?nèi)部都采用了標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)和輕型組合式起重系統(tǒng)搭配的應(yīng)用模式，如、鑒于部裝區(qū)各工段的工藝布置較類似，以工位器具、單元體裝配平臺(tái)為主，且設(shè)備配置較少，本文以典型的高壓壓氣機(jī)（HPC）工段為例，說明部裝區(qū)的起重設(shè)備配置方案。典型HPC工段分為裝配區(qū)和分解區(qū)，裝配/分解區(qū)又分為轉(zhuǎn)子和靜子兩部分。工作平臺(tái)為精密轉(zhuǎn)臺(tái)，以該精密轉(zhuǎn)臺(tái)為基準(zhǔn)，完成HPC的*終裝配或初始分解，如所示。起重設(shè)備配置為標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)和2列輕型組合式起重系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)承擔(dān)HPC單元體在工作平臺(tái)上以及工段之間的吊運(yùn)、姿態(tài)調(diào)整工作，并兼顧其他相鄰工段的大型結(jié)構(gòu)件吊運(yùn)。

 

    兩列輕型組合式起重系統(tǒng)采用框架支撐式，位于標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)下方，分別完成轉(zhuǎn)、靜子裝配區(qū)和分解區(qū)內(nèi)的組部件吊運(yùn)并配合安裝或檢測(cè)。具有側(cè)向懸伸或伸縮的組合梁式起重系統(tǒng)可以完成該區(qū)域與HPC單元體工作平臺(tái)之間的結(jié)構(gòu)件運(yùn)輸，使用專用地面運(yùn)輸車、移動(dòng)門式起重機(jī)、旋臂起重機(jī)也可以完成上述工作。

 

    在總裝區(qū)，需要完成3個(gè)主單元體的對(duì)接，形成主機(jī)后再進(jìn)行外部結(jié)構(gòu)安裝。傳統(tǒng)工藝方法是采用標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)借助手動(dòng)扶正、調(diào)整來完成主單元體的對(duì)接、安裝，然后依靠若干的立柱式工裝支撐主機(jī)。工人借助移動(dòng)式臺(tái)架站在發(fā)動(dòng)機(jī)外圍進(jìn)行外部結(jié)構(gòu)（如管路、附件等）安裝和檢驗(yàn)工作?，F(xiàn)代LCAE的結(jié)構(gòu)配合精度逐漸提高，如轉(zhuǎn)、靜子徑向間隙（直徑）達(dá)到0.5mm以下。外部結(jié)構(gòu)安裝的工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，若采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)加手動(dòng)調(diào)整的安裝方法很難滿足先進(jìn)LCAE的裝配精度和批量生產(chǎn)效率的要求。另外，與大多數(shù)工序并行的部裝區(qū)有明顯區(qū)別，絕大多數(shù)的總裝工序是串行的。所以，近年來，國(guó)際上許多LCAE大修廠已經(jīng)采用基于框架支撐的單軌上部運(yùn)輸系統(tǒng)，建設(shè)了總裝流水線，也稱為“脈動(dòng)裝配線”。該流水線將起重設(shè)備和傳統(tǒng)的裝配架高度集成，實(shí)現(xiàn)了主單元體的半自動(dòng)對(duì)接以及整機(jī)的垂直升降和縱向運(yùn)輸。當(dāng)前，國(guó)外許多設(shè)備供應(yīng)商還針對(duì)上述“脈動(dòng)裝配線”進(jìn)行深度開發(fā)，如增加整機(jī)姿態(tài)控制功能，使發(fā)動(dòng)機(jī)整體繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)或在水平面擺轉(zhuǎn)。

 

    總之，總裝區(qū)內(nèi)起重設(shè)備和專用工藝裝備的集成發(fā)展，滿足了LCAE的自動(dòng)化制造、精益生產(chǎn)的需求，也開辟了特種起重設(shè)備新的發(fā)展方向。

 

    4.2配置方案設(shè)計(jì)流程起重設(shè)備選配涉及大量技術(shù)信息，也需考慮眾多非技術(shù)因素，如成本限制、產(chǎn)能和型號(hào)規(guī)劃、EHS的專項(xiàng)要求等。所以，建立科學(xué)的技術(shù)決策流程是開展上述工作的重要前提。針對(duì)LCAE整機(jī)裝配廠房的起重設(shè)備配置，本文提出3個(gè)階段的方案設(shè)計(jì)流程，如、所示。

 

    起重設(shè)備配置的初步及詳細(xì)設(shè)計(jì)流程提出了方案設(shè)計(jì)流程，為相關(guān)廠房建設(shè)的起重設(shè)備選型和技改方案設(shè)計(jì)提供。值得關(guān)注的是，LCAE發(fā)動(dòng)機(jī)的科研裝配、批量生產(chǎn)裝配和大修裝配在廠房工藝布局、工藝方法、產(chǎn)能目標(biāo)、工藝設(shè)備配置等方面都有定區(qū)別。因此，3類廠房的起重設(shè)備需求和配置方法應(yīng)各有不同，需后期進(jìn)行深入、詳細(xì)的分析及實(shí)踐摸索。