大型動臂式起重機的性能與結構特性

    這里說的大型動臂式塔機，已經不是傳統意義上的下回轉、非自升式動臂式塔機，而是代表著大起重量、大起升高度、大起升速度的當代重型建筑起重機。就上述典型工程施工來說，大型動臂式塔機是其首選，甚至是唯一選擇。能夠創造如此多“第一”的大型動臂塔機必然有其在性能、結構、應用技術等方面的特殊性，必然有其在安全使用方面的特殊要求。

    1、性能參數

     大型動臂塔機除具備外爬、內爬、行走功能外，特殊功能

   （1）大起重量
　現代大型建筑工程采用了鋼或鋼、混凝土組合結構，吊裝單元的重量大大提高，異型、組合結構通常達到32噸，最大達到80余噸。因此，大型動臂塔機配置重型主起升系統，最大起重量通常在32至100噸。

   （2）大起升高度
　由于采用了特殊的爬升體系，起重機可隨建筑結構整體爬高，起升高度大幅度提高。

   （3）大起升速度
　起升結構大功率，特別是采用了自備的內燃機拖動方案，帶負荷起升速度超過100m/min。

    2、結構特性

    （1）吊臂起伏角度大，尾部回轉半徑小

　大型動臂式塔機吊臂起伏角度在17至83度之間，大大拓寬了設備的能力和工作范圍。相對于水平臂塔機，吊臂的大仰角相當于增加了塔身的高度，有效擴展的工作范圍幾乎是以吊臂長度為半徑的半球體空間。這對于結構主體施工以及主體結構上高聳構件吊裝具有重要意義。尾部回轉半徑在8至11米之間，這在群塔作業、城市狹小作業空間施工提供了更多的選擇，在城市中心區、超高層建筑工程施工甚至是唯一選擇。但另一方面，由于吊臂起伏引起兩個方面的問題。其一，吊臂自重彎距變化大。如M440D安裝55米吊臂，當由最小幅度變化到最大幅度時，其自重彎距變化超過300t.m（安裝82米臂的M1280D塔機自重彎距變化甚至超過1000t.m），吊臂自重彎距變化對整機平衡影響很大。因此大型動臂式塔機吊臂設計采用高強度結構鋼，最大限度地減輕臂架重量而增加吊重，提高吊重與機重的比例系數。其二，吊臂迎風面積增加大。由最大幅度變化到最小幅度時，相對于臂根鉸點，其吊臂迎風面積增加3.4倍。因此無論大型動臂式塔機處于工作狀態或非工作狀態，風載荷對塔機安全影響更大，并且這種影響是變化的、動態的，容易為操作及管理者忽視而造成重大事故。這一點在“安全預警”中進一步討論。

   （2）吊臂穩定性好，安裝幅度范圍大

　大型動臂式塔機吊臂設計采用“桿”結構，相對于水平臂塔機“梁”結構穩定性能更好，吊臂結構占整機結構重的比例更小，而最大起重量則更大。因此，常規大型動臂式塔機起重能力都能夠達到30至100噸，有效的解決了超高鋼結構工程對起重機大起重能力的要求。另外，由于塔機吊臂設計采用“桿”結構，吊臂安裝幅度范圍更大。為使用提供更多靈活選擇，可以供不同工程選擇，也可以在同一工程的不同階段根據需要調整。表3中可見，雖然吊臂安裝幅度大，但是不同安裝臂長對于起重特性的影響很大，例如65米安裝臂長在臂端起重力矩175t.m，而30米安裝臂長在臂端起重力矩則能夠達到585t.m，該變化量遠大于水平臂塔機。此特點是由吊臂自重彎距變化和吊臂風載荷引起，盡管制造商試圖采用可移動平衡重來抵消吊臂自重彎距變化，終因制造成本等因素未成為主流。因此從有效利用大型動臂式塔機“起重特性”的角度講，在超高工程主體結構施工階段，更適宜選擇較短吊臂安裝。

   （3）主起升鋼絲繩對起重特性影響大

　國外大型動臂式塔機采用了獨立裝機的內燃機動力，裝機容量可達到600Hp以上，為起重機高速重載起升創造了良好條件，起升主鋼絲繩選用直徑達到32毫米以上，鋼絲繩自重對于超高工程主體結構施工必然會影響到設備起重特性。例如M900D主鋼絲繩重量就達到8.2公斤/米，如果超過其基本高度300米，附加值2500公斤則要轉移為起重載荷，設備起重特性則要做相應修正。該附加載荷對于大型動臂式塔機超高使用的影響是顯著的。