大型商用航空發動機整機裝配廠房起重設備配置方案

 

    起重設備是航空發動機裝配廠的重要工藝設備，不僅承擔重要工藝操作任務
，涉及工作安全性
，而且成本高，與生產柔性、產能效率等總體製造指標密切相關。對於大型商用航空發動機（LCAE）整機裝配廠房建設，起重設備配置必須全麵滿足廠房工藝布局和發動機裝配工藝技術要求
，並充分考慮後期發展需要及調整柔性13.由於起重設備技術內容豐富
，涉及因素眾多
，相當―部分裝配廠房，尤其是科研單位
，都經曆過一次甚至多次的技術改造或設備升級補充34.LCAE整機裝配廠房工藝布局廠房工藝布局主要包括功能區定義（功能區數量、麵積和位置）
，設備設施的配置以及物流方案設計。工藝布局設計必須基於生產大綱和工藝組織形式定位，並充分考慮工藝方案
、工藝設備―12―需求
，同時兼顧配套能力建設情況、土建約束、EHS等相關標準規範。從國內外的各類LCAE整機裝配廠房的工藝布局情況看


，其具有以下共同點：與小涵道軍用航空發動機裝配廠房相比，LCAE整機裝配廠房的各功能區麵積較大，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構形式，柱網多為24m（跨度）X（柱距）。廠房總建築麵積15000~30000m2.主廠房功能區一般包括裝配/分解區、倉儲區
、故檢區、維修區
、清洗區和試驗區。輔助廠房包括辦公生活區和生產配套區，如動力間、空調機房等。

 

    裝配/分解區是主廠房的核心功能區，包括部裝區和總裝區。其中部裝區包括主單元體裝配/分解工段、平衡工段。總裝區包括整機裝配、整機分解工段。

 

    為提高轉動件的運輸效率，平衡工段位於部裝區的中心位置
；為方便發動機總體裝配，部裝區的外部附件工段和風扇裝配分解工段與總裝區相鄰，將風扇裝配分解工段與總裝區合並。

 

    由於設備調整
、產能提升或工藝分工變化等因素
，絕大多數廠房都經曆過多次的工藝布局調整、改進。

 

    LCAEzhengjizhuangpeichangfangqizhongshebeixuqiuzaichangfanggongyibujushejizhong
，wanchenggongnengqudingyihezhuyaogongyishebeibuzhihou，keyijinxingqizhongshebeixuqiulunzheng，bingkaizhanpeizhifangandechubushejigongzuo。duiyuLCAE整機裝配廠房
，起重設備主要功能是上部運輸和輔助裝配/分解，如大組件安裝
、對接及姿態調整，起吊高度一般在8m以上。例如，垂直裝配低壓渦輪單元體，在功能配置方麵，般要求無級變速、防跌落及雙葫蘆配置（主要用於低壓渦輪單元體在水平和垂直狀態之間的姿態調整）。

 

    在廠房內的絕大多數功能區都需設置起重設備。在主廠房核心功能區一裝配/分解區
，起重設備主要用於工段內發動機結構件/工裝的運輸
、姿態調整，並配合部分組件
、單元體完成裝配分解操作。針對LCAE發動機結構尺寸大及整機質量~8t的特點，並考慮吊具和夾具質量
，總裝區起重設備起重量一般為10t以上，部裝區起重設備起重量一般為5t以上。在部裝區中的平衡工段，起重設備主要滿足轉子件的運輸
、平衡工裝安裝以及轉子在平衡機擺架上的安裝及拆解需求。

 

    主廠房非核心功能區包括倉儲區、故檢區、維修區、清洗區
、試驗區。故檢區、維修區、清洗區、試驗區的起重設備的功用主要是工件運輸
，並滿足功能區內的工藝設備使用和維護需求，如發動機結構件和設備之間的安裝或連接
、設備配件更換等。隨著近年來垂直升降立體庫、智(zhi)能(neng)貨(huo)櫃(gui)以(yi)及(ji)輕(qing)型(xing)或(huo)重(zhong)型(xing)貨(huo)架(jia)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，倉(cang)儲(chu)區(qu)已(yi)經(jing)很(hen)少(shao)使(shi)用(yong)傳(chuan)統(tong)起(qi)重(zhong)設(she)備(bei)。相(xiang)對(dui)裝(zhuang)配(pei)區(qu)，非(fei)核(he)心(xin)功(gong)能(neng)區(qu)的(de)起(qi)重(zhong)設(she)備(bei)數(shu)量(liang)需(xu)求(qiu)少(shao)，工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)有(you)限(xian)
，吊(diao)運(yun)點(dian)和(he)吊(diao)運(yun)路(lu)徑(jing)都(dou)比(bi)較(jiao)明(ming)確(que)，主(zhu)要(yao)吊(diao)運(yun)對(dui)象(xiang)是(shi)發(fa)動(dong)機(ji)零(ling)部(bu)件(jian)
，所(suo)以(yi)起(qi)重(zhong)設(she)備(bei)噸(dun)位(wei)較(jiao)小(xiao)。

 

    在主廠房的物流接口區域，如卸貨區和試車台連接通道，也有起重設備配置需求。在卸貨區，需要將發動機結構件
、工裝或配套物料從運輸車輛轉移至地麵運輸車

，采用懸臂起重設備較合適。

 

    叉車+托盤（料鬥）可ke作zuo為wei備bei選xuan方fang案an，但dan其qi需xu要yao較jiao大da的de工gong作zuo空kong間jian，操cao作zuo程cheng序xu較jiao為wei複fu雜za。在zai研yan製zhi和he小xiao批pi量liang生sheng產chan階jie段duan
，大da多duo數shu航hang空kong發fa動dong機ji製zhi造zao單dan位wei的de裝zhuang配pei主zhu廠chang房fang與yu試shi車che台tai的de發fa動dong機ji運yun輸shu一yi般ban采cai用yong地di麵mian運yun輸shu車che。而er對dui於yu大da批pi量liang，裝zhuang配pei主zhu廠chang房fang與yu試shi車che台tai之zhi間jian連lian接jie通tong道dao可ke以yi采cai用yong單dan軌gui起qi重zhong設she備bei運yun送song整zheng機ji，與yu試shi車che台tai準zhun備bei間jian的de單dan軌gui起qi重zhong設she備bei無wu縫feng銜xian接jie。

 

    3航空發動機製造相關起重設備技術當前航空發動機製造現場應用*多的是標準橋式起重機，般為單梁結構。主梁多采用工字型截麵或箱形梁
，有地麵和空中兩種操控形式。

 

    qizhong，biaozhunxuanguashiqizhongjikeyizhijieanzhuangyuxianyouchangfangwudingjiegoushang，wuxuniutuizhicheng。xiangduidanliangjiegou，shuangliangbiaozhunqiaoshiqizhongjikeshixiangengdadezaizhongliang

、跨度和起吊高度。

 

    jinnianlai，weimanzudangdaizhuangbeizhizaoyederouxingfazhanxuqiu，geleiqingxingzuheshiqizhongjiyanfachengguoxianzhu，yingyongyufaguangfan。xiangduibiaozhunqiaoshiqizhongji
，qingxingzuheshiqizhongjidezhuyaoyoudian：使用預製的模組化設計結構，組裝、拆卸和改造非常方便。

 

    非常適合承擔頻繁的常規質量（500kg以下）和常規尺寸（*大外廓尺寸在1m以下）的組、部件輸送和吊裝工作。

 

    由you於yu模mo塊kuai式shi組zu裝zhuang，廣guang泛fan使shi用yong冷leng軋zha的de特te種zhong空kong心xin型xing材cai，因yin而er起qi重zhong係xi統tong自zi重zhong輕qing，對dui安an裝zhuang的de地di基ji要yao求qiu低di
，如ru組zu合he式shi起qi重zhong機ji的de框kuang架jia支zhi撐cheng係xi統tong可ke以yi安an裝zhuang在zai任ren何he普pu通tong15cm厚的鋼筋混凝土地麵上。

 

    起重係統幾何尺寸小
，適用於複雜、狹小空間內的作業，在非規則的工作區域內安裝、拓展方便。

 

    種類繁多，功能特點更為鮮明
，滿足專用技術需求。如新型組合式起重機可以設計為側向（小車行走方向）懸伸式和伸縮式

，使工作範圍超過兩個導軌中間區域；新xin型xing的de智zhi能neng輔fu助zhu提ti升sheng裝zhuang置zhi可ke使shi操cao作zuo人ren員yuan輕qing鬆song地di控kong製zhi吊diao裝zhuang對dui象xiang姿zi態tai和he運yun動dong
，實shi現xian吊diao裝zhuang對dui象xiang在zai接jie近jin懸xuan浮fu狀zhuang態tai下xia的de精jing準zhun定ding位wei和he對dui接jie。通tong過guo與yu起qi重zhong設she備bei供gong應ying商shang的de技ji術shu交jiao流liu以yi及ji資zi料liao相xiang對dui傳chuan統tong的de標biao準zhun起qi重zhong機ji，輕qing型xing組zu合he式shi起qi重zhong收shou集ji、整理
，彙總航空發動機製造相關的起重設機的成本和維護費用顯著降低。備技術信息如表1所示。

 

    表1航空發動機製造的相關起重設備技術信息結構形式功能特點關鍵技術參數標準起重機橋式剛性大
，穩定性好，滿足大跨度廠房、大起重量需求。工作範圍廣
，盲區小。起升和小車都可以為雙速或變頻調速配置。

 

    國外某型單梁橋式起重機*大跨度為30m，起重量10t，起重機運行速度*高40m/min

，小車運行懸掛式速度30m/min，起升速度*高12.5m/min.手控電門含專門點動按鈕，點動*小步長2mm.單框架支撐從簡單的手動控製的直線軌道到多分支的半自動或全自動控製的環形軌道，通過采用懸掛的單軌式起重機起重量一般小於500kg，軌軌懸掛直軌
、彎軌、道岔和轉向盤等不同部件的集成和組合實現導軌的任意走向。

 

    道吊掛點間的距離不大於5m.梁框架支撐新型梁式組合起重機可以設計為側向（小車行走方向）懸伸式和伸縮式。*大懸伸或伸縮可達到軌道中心線以外2.5m.框架支撐的單梁式起重機主梁長度一般小於10m，起重量小於2000kg；懸掛的單梁式起重機的主梁長度一般小於8m
，起重量小於500kg.輕式懸掛型組合式起旋立柱式占地麵積和空間*小，起重臂可以實現起重量一般小於500kg，回轉角度可選為180°、臂牆壁式360°旋轉
，作業半徑大，自重輕。

 

    270°、360°，旋臂長度一般在5m以內。

 

    zhongjiyidongshimenjiyouxiaoxingdezuheshimenjiahediandonghuluzucheng。menjiapeizhihualunjisuojinzhuangzhi，kesuiyiyidongheguding
，wugudingguidao。shihexiaochicunjiegoujianxiuliheanzhuang。

 

    拆卸、再組裝非常方便。

 

    起重量一般小於1000kg.堆垛式由雙梁懸掛起重機和一個專用堆垛小車組成。適用於單元貨物
、料鬥和散貨托盤的輸送、分揀、存儲和存取。

 

    起重量一般小於500kg.LCAE整機裝配廠房起重設備配置4.1LCAE整機裝配廠房起重設備配置方案國內傳統航空發動機裝配廠房的起重設備配置比較簡單
，起重設備種類局限於電動單/雙梁橋式或懸掛起重機、懸臂起重機和單軌起重機。橋式或懸掛起重機主要應用於發動機總裝配
、部件或單元體工段內部，以及上述工段之間的運輸；懸臂起重機主要應用於工作量較小的試驗台
、專用設備工位；單軌起重機主要應用於洗滌間、無損檢測間。傳統的起重設備選型的主要依據：起重量
、起升高度、工作範圍、工作速度以及工作級別。通過對LCAE整機裝配廠房起重設備需求的―14―初步分析，核心功能區內起重設備配置是重點內容
，也是工藝布置設計中的難點。本文對核心區內平衡、部裝和總裝工段的起重設備配置方案進行了闡述分析。

 

    平衡工段的吊運安裝和物料輸送一般靠標準梁式起重機+地麵運輸車配合完成。與其他非核心區類似，平衡區的起重機主要滿足各類平衡設備、高速葉尖磨床設備的使用需求
，如轉子件的運輸、平衡工裝安裝以及轉子在平衡機擺架上的安裝及拆解。考慮到LCAE轉子組合件一般采用臥式平衡，直徑小於2m，包含工裝的總質量小於2t，所以通常選配若幹標準梁式起重機實現平衡工作區全覆蓋，起重量5t以下
，起升高度5m左起重運輸機械2013（12）右
；為實現精確的轉動件安裝
，設置起重機的小車走向與平衡設備或高速葉尖磨床的主軸方向垂直；考慮轉動件的姿態調整需求，般平衡區起重機采用雙葫蘆配置。

 

    根據成熟的LCAE裝配工藝分析
，部裝區內的主單元體吊裝運輸工作需求遠低於主單元體內部的單元體、組部件吊運需求；吊運工作量和強度在一個工段內的分布也不均勻，按照*大(da)工(gong)件(jian)質(zhi)量(liang)配(pei)置(zhi)的(de)標(biao)準(zhun)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)可(ke)以(yi)在(zai)工(gong)作(zuo)區(qu)域(yu)內(nei)完(wan)全(quan)覆(fu)蓋(gai)所(suo)有(you)吊(diao)運(yun)需(xu)求(qiu)，但(dan)在(zai)技(ji)術(shu)和(he)經(jing)濟(ji)上(shang)較(jiao)浪(lang)費(fei)。另(ling)外(wai)，標(biao)準(zhun)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)吊(diao)索(suo)長(chang)度(du)較(jiao)長(chang)
，側(ce)擺(bai)明(ming)顯(xian)，不(bu)利(li)用(yong)中(zhong)等(deng)尺(chi)寸(cun)及(ji)質(zhi)量(liang)的(de)組(zu)部(bu)件(jian)精(jing)準(zhun)對(dui)接(jie)和(he)安(an)裝(zhuang)。因(yin)而(er)
，國(guo)內(nei)外(wai)許(xu)多(duo)先(xian)進(jin)裝(zhuang)備(bei)製(zhi)造(zao)廠(chang)房(fang)內(nei)部(bu)都(dou)采(cai)用(yong)了(le)標(biao)準(zhun)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)和(he)輕(qing)型(xing)組(zu)合(he)式(shi)起(qi)重(zhong)係(xi)統(tong)搭(da)配(pei)的(de)應(ying)用(yong)模(mo)式(shi)，如(ru)、鑒於部裝區各工段的工藝布置較類似，以工位器具、單元體裝配平台為主

，且設備配置較少，本文以典型的高壓壓氣機（HPC）工段為例，說明部裝區的起重設備配置方案。典型HPC工段分為裝配區和分解區
，裝配/分解區又分為轉子和靜子兩部分。工作平台為精密轉台，以該精密轉台為基準，完成HPC的*終裝配或初始分解，如所示。起重設備配置為標準橋式起重機和2列輕型組合式起重係統。標準橋式起重機承擔HPC單元體在工作平台上以及工段之間的吊運、姿態調整工作，並兼顧其他相鄰工段的大型結構件吊運。

 

    兩列輕型組合式起重係統采用框架支撐式，位於標準橋式起重機下方，分別完成轉
、靜子裝配區和分解區內的組部件吊運並配合安裝或檢測。具有側向懸伸或伸縮的組合梁式起重係統可以完成該區域與HPC單元體工作平台之間的結構件運輸，使用專用地麵運輸車、移動門式起重機
、旋臂起重機也可以完成上述工作。

 

    在總裝區
，需要完成3個主單元體的對接
，形成主機後再進行外部結構安裝。傳統工藝方法是采用標準橋式起重機借助手動扶正、調整來完成主單元體的對接
、安裝
，然後依靠若幹的立柱式工裝支撐主機。工人借助移動式台架站在發動機外圍進行外部結構（如管路、附件等）安裝和檢驗工作。現代LCAE的結構配合精度逐漸提高，如轉、靜子徑向間隙（直徑）達到0.5mm以下。外部結構安裝的工作量大，勞動強度高，若采用傳統的標準橋式起重機加手動調整的安裝方法很難滿足先進LCAE的de裝zhuang配pei精jing度du和he批pi量liang生sheng產chan效xiao率lv的de要yao求qiu。另ling外wai，與yu大da多duo數shu工gong序xu並bing行xing的de部bu裝zhuang區qu有you明ming顯xian區qu別bie，絕jue大da多duo數shu的de總zong裝zhuang工gong序xu是shi串chuan行xing的de。所suo以yi，近jin年nian來lai，國guo際ji上shang許xu多duoLCAE大修廠已經采用基於框架支撐的單軌上部運輸係統，建設了總裝流水線
，也稱為“脈動裝配線”。該gai流liu水shui線xian將jiang起qi重zhong設she備bei和he傳chuan統tong的de裝zhuang配pei架jia高gao度du集ji成cheng
，實shi現xian了le主zhu單dan元yuan體ti的de半ban自zi動dong對dui接jie以yi及ji整zheng機ji的de垂chui直zhi升sheng降jiang和he縱zong向xiang運yun輸shu。當dang前qian，國guo外wai許xu多duo設she備bei供gong應ying商shang還hai針zhen對dui上shang述shu“脈動裝配線”進行深度開發，如增加整機姿態控製功能，使發動機整體繞轉子軸線旋轉或在水平麵擺轉。

 

    總之，總裝區內起重設備和專用工藝裝備的集成發展，滿足了LCAE的自動化製造、精益生產的需求，也開辟了特種起重設備新的發展方向。

 

    4.2配置方案設計流程起重設備選配涉及大量技術信息
，也需考慮眾多非技術因素，如成本限製

、產能和型號規劃
、EHS的專項要求等。所以
，建立科學的技術決策流程是開展上述工作的重要前提。針對LCAE整機裝配廠房的起重設備配置，本文提出3個階段的方案設計流程
，如、所示。

 

    起重設備配置的初步及詳細設計流程提出了方案設計流程
，為相關廠房建設的起重設備選型和技改方案設計提供。值得關注的是，LCAE發動機的科研裝配、批量生產裝配和大修裝配在廠房工藝布局、工藝方法、產能目標
、工藝設備配置等方麵都有定區別。因此，3類廠房的起重設備需求和配置方法應各有不同，需後期進行深入、詳細的分析及實踐摸索。