動(dòng)臂式塔機(jī)(又稱俯仰臂架塔機(jī))作為塔式起重機(jī)最原始的型式曾有過(guò)一段輝煌的歷史,從工業(yè)建筑到民用建筑,從修造船廠到港口碼頭,從鋼結(jié)構(gòu)建筑到電站建設(shè),動(dòng)臂式塔機(jī)都發(fā)揮了巨大的作用。回顧國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家動(dòng)臂式塔機(jī)的發(fā)展歷程,不難看出,動(dòng)臂式塔機(jī)的發(fā)展不僅受一個(gè)國(guó)家及地區(qū)整體技術(shù)水平的限制,同時(shí)又和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文明程度等密切相關(guān)。

1 早期的動(dòng)臂式塔機(jī)

二次世界大戰(zhàn)前,塔機(jī)的發(fā)展仍處于初級(jí)階段。在二次世界大戰(zhàn)之后,由于戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的創(chuàng)傷,各國(guó)都面臨著戰(zhàn)后重建,有力地刺激了建筑機(jī)械的發(fā)展,動(dòng)臂式塔機(jī)也得到了飛速的發(fā)展。作為塔機(jī)發(fā)源地的歐洲,當(dāng)時(shí)的塔機(jī)發(fā)展水平代表著世界最高技術(shù)。在這一時(shí)期,經(jīng)濟(jì)剛剛恢復(fù),建設(shè)規(guī)模還較小,建筑物的高度不大,軌行式、下回轉(zhuǎn)的動(dòng)臂塔機(jī)一直占有統(tǒng)治地位,其中最為流行的是德國(guó)利勃海爾(Liebherr)和派納(Peiner)公司制造的動(dòng)臂塔機(jī)。20世紀(jì)60年代末期,法國(guó)波坦(Potain)制造的一種上回轉(zhuǎn)、小車變幅式塔機(jī)開(kāi)始取代了傳統(tǒng)動(dòng)臂塔機(jī)的地位。在20世紀(jì)60年代,大中型塔機(jī)中,動(dòng)臂式塔機(jī)的市場(chǎng)份額占近70%,而70年代已降到了10%。就塔機(jī)的型式而言,早期的動(dòng)臂塔機(jī)以下回轉(zhuǎn)為主流。

2 上回轉(zhuǎn)、自升式動(dòng)臂塔機(jī)

20世紀(jì)50年代,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和高層建筑比重的增加,出現(xiàn)了自升式動(dòng)臂塔機(jī)。例如,1958年利勃海爾推出了一種上回轉(zhuǎn)、液壓控制動(dòng)臂變幅的HB系列“通用起重機(jī)”,起重力矩從30t?m到90t?m,該型動(dòng)臂塔機(jī)都有較短的平衡臂,在高層建筑工程中多臺(tái)塔機(jī)可以聯(lián)合作業(yè)。與此同時(shí),日本的石川島(IHI)為滿足本國(guó)市場(chǎng)的需求,開(kāi)發(fā)了一種管柱塔身的動(dòng)臂塔機(jī),1958年?yáng)|京第一座35層的大廈就使用了這種200t?m塔機(jī)。出于抗震的考慮,日本的塔機(jī)一向剛度較強(qiáng),至少在200t?m以上塔機(jī),他們的設(shè)計(jì)確有獨(dú)到之處。例如,塔身為圓筒型而不是方型截面桁架,吊臂根部較寬,塔身節(jié)是在轉(zhuǎn)臺(tái)中心向上加高以便塔機(jī)爬升。1964年,澳大利亞的法夫可(Favco)公司推出了一種類似的動(dòng)臂塔機(jī),該機(jī)型具有100t?m以上的起重能力,不同的是它由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)并由鋼絲繩控制配重的移動(dòng)。1966年,法夫可又突破性地開(kāi)發(fā)出了一種起重量可達(dá)45t的大型自升式動(dòng)臂塔機(jī)STD2700,該塔機(jī)可稱得上是后來(lái)所有大型自升式動(dòng)臂塔機(jī)的鼻祖,美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心施工中曾用了8臺(tái)這樣的動(dòng)臂塔機(jī)。從某種意義上說(shuō),上回轉(zhuǎn)、自升式動(dòng)臂塔機(jī)的出現(xiàn),標(biāo)志著動(dòng)臂塔機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。

3 小車變幅/動(dòng)臂變幅的混合體―――折曲臂架塔機(jī)

澳托?凱塞爾(OttoKaiser)在20世紀(jì)60年代提出了一種不同尋常的塔機(jī)概念―HBK系列折曲臂架式塔機(jī)。該系列塔機(jī)在當(dāng)時(shí)非常成功,這種上回轉(zhuǎn)自升式塔機(jī)融匯了小車變幅和動(dòng)臂變幅塔機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn),臂架可以折曲,既可用作動(dòng)臂變幅,又可用作小車變幅,而且平衡臂非常短,50～100t?m級(jí)別塔機(jī),平衡臂尾部的回轉(zhuǎn)半徑只有518～8m。當(dāng)塔機(jī)處于小車變幅臂架位置時(shí),其工作幅度最大。當(dāng)仰起臂架時(shí),在不安裝額外塔身節(jié)的情況下,其內(nèi)側(cè)臂架在幾分鐘內(nèi)就可轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾拥乃砀叨?。這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)尤其適用于冷卻塔、電視塔及摩天大樓等建筑物的施工。與普通動(dòng)臂塔機(jī)相比,其優(yōu)點(diǎn)是以小車變幅臂架工作時(shí)重物可平移和能耗低,其主要缺點(diǎn)是在臂架仰起、最小幅度時(shí)的起重能力相對(duì)較低。冷卻塔基座部分直徑大,需要塔機(jī)以全部臂架幅度工作;而冷卻塔上部變窄,通過(guò)折曲臂架就可以把部分臂架轉(zhuǎn)化為額外的吊鉤高度,在不加錨固的情況下,就可以把冷卻塔建得很高。當(dāng)施工結(jié)束塔機(jī)下降時(shí),通過(guò)折曲臂架,全部塔機(jī)都可以通過(guò)冷卻塔的圓錐形孔徑。

繼凱塞爾之后,利勃海爾和派納公司也研制出了折曲臂架式塔機(jī)。在利勃海爾系列塔機(jī)中,有代表性的當(dāng)屬180HC-K,派納的產(chǎn)品系列中,只有一種SKK140型折曲臂架塔機(jī)。通常,高于200m的大型冷卻塔,都有很大的底座直徑,若把塔機(jī)安裝在冷卻塔中心,即使臂長(zhǎng)65m、起重能力200t?m級(jí)別的塔機(jī)都滿足不了工作幅度的要求。這種情況下,就得使用更長(zhǎng)臂架的小車變幅式塔機(jī),其吊臂要帶有折曲臂裝置,以便降塔時(shí)塔機(jī)能通過(guò)冷卻塔。這種折曲臂式塔機(jī)功能多,可滿足某些特殊要求,但其制造成本較高,所以這類塔機(jī)并沒(méi)有十分流行。不過(guò),折曲臂架式塔機(jī)的出現(xiàn),使小車變幅式和動(dòng)臂變幅式塔機(jī)的界限不再分明。

4 臂架伸縮式動(dòng)臂塔機(jī)

一些汽車起重機(jī)制造廠,如美國(guó)的格魯夫

(Grove)和馬尼泰克斯(Manitex)公司,把汽車起重機(jī)的上部結(jié)構(gòu)裝在帶有自升系統(tǒng)的塔身上,即把汽車起重機(jī)和塔機(jī)有機(jī)地結(jié)合到一起,這種變型的動(dòng)臂塔機(jī)不僅滿足了某些特殊市場(chǎng)的需求,而且為動(dòng)臂塔機(jī)系列增添了新的活力。這種塔機(jī)大多用在核電站工程,其優(yōu)點(diǎn)是能在空間有限的圓頂內(nèi)工作。缺點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)顯得頭重腳輕,工作時(shí)對(duì)塔身產(chǎn)生很大的側(cè)向力,而且當(dāng)?shù)醣凵扉L(zhǎng)時(shí),載荷曲線會(huì)急劇下降,所以這種伸縮臂的長(zhǎng)度通常限定在20～30m。

1985年,在法國(guó)核電站施工期間,為滿足施工特殊性,波坦公司設(shè)計(jì)制造了一種帶有EMA提升裝置的上回轉(zhuǎn)自升式塔機(jī)。其平衡臂尾部回轉(zhuǎn)半徑只有418m,具有可伸縮的小車變幅臂架,幅度可由16m變?yōu)?0m。當(dāng)塔機(jī)回轉(zhuǎn)到反應(yīng)堆時(shí),需要避開(kāi)拱頂,該型塔機(jī)借助于EMA裝置,有效地解決了這一空間問(wèn)題,仰起縮回的臂架就可以抬離拱頂而不需加高塔帽的高度。塔機(jī)的最小工作幅度只有5m,臂架抬高時(shí)可起吊2t;臂架水平時(shí),最大可起吊4t。1990年一臺(tái)這類塔機(jī)還用于狹窄的倫敦市區(qū)工地。雖然這種臂架伸縮式動(dòng)臂塔機(jī)應(yīng)用面較窄,但卻為動(dòng)臂式塔機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展開(kāi)闊了新的思路。

5 動(dòng)臂塔機(jī)的改進(jìn)

新興亞洲市場(chǎng)的高層建筑工程、新制定的領(lǐng)空權(quán)許可制度及跨占鄰居領(lǐng)地產(chǎn)生的糾紛等因素,推動(dòng)了各種類型動(dòng)臂塔機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展。幾乎歐洲每個(gè)塔機(jī)生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了這些因素,研制出了相應(yīng)的改型塔機(jī)。對(duì)動(dòng)臂塔機(jī)而言,當(dāng)動(dòng)臂變幅時(shí),由此會(huì)產(chǎn)生附加的靜載力矩,平衡這一力矩會(huì)大大提高塔機(jī)的起重能力。在機(jī)械上的解決方法是移動(dòng)配重,即吊臂仰起時(shí),使配重移向塔身;吊臂俯降時(shí),使配重遠(yuǎn)離塔身。這樣做的好處是:(1)動(dòng)臂產(chǎn)生的靜載力矩可由移動(dòng)的配重抵消;(2)通過(guò)移動(dòng)配重、放低臂

架可以減少風(fēng)力的影響;(3)移動(dòng)式配重能耗較小,卻能使動(dòng)臂變幅時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力大為降低。最初是采用鋼絲繩移動(dòng)配重的方法,1985年利勃海爾在500HC塔機(jī)上應(yīng)用了一種新型裝置,替代傳統(tǒng)的鋼絲繩移動(dòng)配重的方法。BKT公司更是在75t?m以上的所有型號(hào)動(dòng)臂塔機(jī)上都使用了配重移動(dòng)裝置,其結(jié)構(gòu)更加輕便,對(duì)運(yùn)輸非常有利。

1989年,波坦公司在MR300塔機(jī)上應(yīng)用了一種更復(fù)雜的配重移動(dòng)系統(tǒng),當(dāng)?shù)醣垩銎饡r(shí),通過(guò)連桿的作用使配重移向塔身。

1997年,意大利的康曼地(Comedil)公司在CTL400塔機(jī)上應(yīng)用了通過(guò)懸掛的配重、吊臂聯(lián)動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)配重的方法。

20世紀(jì)90年代,主要出于降低成本的考慮,歐洲大多數(shù)制造廠放棄了配重移動(dòng)裝置,比較典型的是法夫可公司,他們?cè)谠O(shè)計(jì)上作了較大的調(diào)整,把移動(dòng)式配重都改為固定式配重。其理由如下:(1)動(dòng)臂變幅時(shí)產(chǎn)生的靜載力矩靠移動(dòng)式配重只能抵消20%;(2)移動(dòng)式配重需要額外的檢查及維護(hù)保養(yǎng),成本高;(3)移動(dòng)式配重的研制成本高。

到目前為止,仍有一些塔機(jī)制造商堅(jiān)持采用移動(dòng)式配重,如派納和BKT公司等,不過(guò)和以前相比移動(dòng)式配重設(shè)計(jì)得更加簡(jiǎn)潔。

6 日趨緊湊的設(shè)計(jì)

動(dòng)臂式塔機(jī)主要用于空間狹窄的工地,今天的城市建筑工地以及工業(yè)場(chǎng)所,如電站的整修、鬧市區(qū)的高層建筑、金融商務(wù)區(qū)的改擴(kuò)建等施工條件特殊,空間場(chǎng)地狹小,所有這些都要求動(dòng)臂塔機(jī)盡量減小尾部配重的回轉(zhuǎn)半徑,因此帶有較長(zhǎng)平衡臂的老式動(dòng)臂塔機(jī)已經(jīng)被短平衡臂的動(dòng)臂塔機(jī)所代替。托恩堡(Tornborgs)繼S-40(716m的平衡臂回轉(zhuǎn)半徑)之后又推出了S-46型(416m的平衡臂回轉(zhuǎn)半徑)動(dòng)臂塔機(jī),充分說(shuō)明了這一趨勢(shì)。

另外,過(guò)于寬大的司機(jī)室、回轉(zhuǎn)平臺(tái)及平衡臂走臺(tái)等越來(lái)越不受歡迎,因?yàn)樵诟叽蠼ㄖ锱越邓r(shí)會(huì)造成很大的不便。在設(shè)計(jì)階段,制造廠商都不同程度地考慮了塔機(jī)各大部件的尺寸,既要利于安裝、拆卸,又要便于運(yùn)輸、存放。例如,現(xiàn)今的動(dòng)臂塔機(jī)吊臂的臂節(jié)可以放入塔身節(jié)內(nèi)運(yùn)輸。由此可見(jiàn),緊湊化設(shè)計(jì)是當(dāng)今塔機(jī)設(shè)計(jì)非常明顯的趨勢(shì)。

7 大型動(dòng)臂塔機(jī)在鋼結(jié)構(gòu)安裝和電站工程上的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代,發(fā)達(dá)國(guó)家的能源政策極力支持建設(shè)電站工程,對(duì)塔機(jī)行業(yè)提出了更高的要求,大型上回轉(zhuǎn)動(dòng)臂塔機(jī)可滿足施工要求。有的塔機(jī)就是為了特殊的工程而專門(mén)研制的,如德國(guó)克虜伯(Krupp)的3220t?m動(dòng)臂塔機(jī),該機(jī)的塔身截面為10×10m,在46m幅度時(shí)可起吊70t,在73m幅度時(shí)可吊40t,其配重由三個(gè)18m高、充滿水的大水箱組成。1992年起重能力更大的貝萊利(Belleli)動(dòng)臂塔機(jī)問(wèn)世,僅配重就重達(dá)250t,能在20m幅度時(shí)起吊700t,該機(jī)曾用于意大利的核電站施工。電站工程除了要求動(dòng)臂塔機(jī)具有非常大的起重量外,有的還要求其自立高度大。如1995年德國(guó)的BlackPump火電站用了幾臺(tái)1300t?m的沃爾夫(Wolff)公司60140B大型動(dòng)臂塔機(jī),該機(jī)除了非凡的起重能力外,其最大的特點(diǎn)是自立高度可以達(dá)到90m。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大型鋼結(jié)構(gòu)建筑日趨增多,中、小型動(dòng)臂塔機(jī)無(wú)法滿足要求,這也使大型動(dòng)臂塔機(jī)得到了廣泛的發(fā)展及應(yīng)用。大型鋼結(jié)構(gòu)的安裝及電站的建設(shè)都大大促進(jìn)了動(dòng)臂塔機(jī)向大型化方向發(fā)展。

8 動(dòng)臂塔機(jī)在民建工程上的應(yīng)用

90年代以來(lái),各個(gè)國(guó)家及地區(qū)的文明程度日益提高,人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高。在以前,塔機(jī)吊臂在馬路上、鬧市區(qū)上空轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去是司空見(jiàn)慣的事,但現(xiàn)在在許多國(guó)家被禁止,即使許多中小發(fā)展中國(guó)家也對(duì)這一現(xiàn)象給予充分的重視。1994年,在馬來(lái)西亞首都吉隆坡市發(fā)生了一起重物脫鉤致使行人傷亡的事故,于是當(dāng)?shù)卣朴喠讼鄳?yīng)的法規(guī),禁止塔機(jī)吊臂超出安全范圍到達(dá)馬路或鬧市區(qū)等。受此限制,許多建筑工地根本無(wú)法使用小車變幅式塔機(jī),只能使用動(dòng)臂式塔機(jī),于是動(dòng)臂式塔機(jī)在馬來(lái)西亞非常流行,以至法夫可公司在馬來(lái)西亞投資辦廠生產(chǎn)動(dòng)臂式塔機(jī)。

   在小車變幅式塔機(jī)仍占主導(dǎo)地位的今天,動(dòng)臂式塔機(jī)在大部分地區(qū)還處于配角地位,不過(guò)動(dòng)臂式塔機(jī)有著小車變幅式塔機(jī)不可替代的優(yōu)越性。從世界范圍看,動(dòng)臂式塔機(jī)不但沒(méi)有過(guò)時(shí),反而在許多國(guó)家有流行的趨勢(shì)。在“’98中國(guó)上海國(guó)際建筑工程機(jī)械設(shè)備暨新技術(shù)展覽會(huì)”上,BKT公司在介紹其動(dòng)臂塔機(jī)時(shí)曾自豪地說(shuō):“我們的動(dòng)臂式塔機(jī)系列是為21世紀(jì)準(zhǔn)備的,21世紀(jì)將是動(dòng)臂式塔機(jī)的世紀(jì)”?？梢灶A(yù)見(jiàn),隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市建筑密集度的加大,動(dòng)臂式塔機(jī)將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

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標(biāo)簽：塔機(jī)

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文章名稱：《動(dòng)臂式塔機(jī)國(guó)外發(fā)展回顧》

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