1　動臂式塔機的發(fā)展與應(yīng)用 動臂式塔機（即俯仰臂架塔機）是歷史上最早出現(xiàn)的塔機型式，其經(jīng)歷過一段輝煌的歷史。從工業(yè)建筑到民用建筑，從造船廠到港口碼頭，從鋼結(jié)構(gòu)建筑到電站建設(shè)，動臂式塔機都發(fā)揮了巨大的作用?；仡檮颖凼剿C的發(fā)展歷程，不僅受一個國家工業(yè)水平的限制，同時又和一個國家的經(jīng)濟發(fā)展、文化及整體的科學(xué)技術(shù)水平相關(guān)。二次世界大戰(zhàn)之后，戰(zhàn)后重建帶動了塔機的發(fā)展，此時的建筑物高度不高，軌行式、下回轉(zhuǎn)的動臂式塔機占有統(tǒng)治地位。20世紀50年代，隨著高層建筑的增多，出現(xiàn)了上回轉(zhuǎn)自升式動臂塔機。20世紀60年代，大中型塔機中，動臂式塔機的市場份額占近70%左右。但是從20世紀70年代開始，小車變幅塔機取代了動臂式塔機的地位。 為了適應(yīng)市場的需求，要求塔機具有更大的靈活性，澳托·凱賽爾（Otto Kaiser）在20世紀60年代提出了一種不同尋常的塔機概念—HBK系列折曲臂架式塔機，即可實現(xiàn)小車變幅/動臂變幅的混合體，大大提高了設(shè)備的利用率，使塔機設(shè)計向人性化設(shè)計邁出了堅實可靠的一步。其好處是：當塔機處于小車變幅臂架位置時，其工作幅度最大；當仰起臂架時，在不額外增加塔身節(jié)的情況下，其臂架在幾分鐘內(nèi)就可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾铀淼母叨?，大大拓寬了設(shè)備的功能和工作范圍，適用于冷卻塔、電視塔及摩天大樓等建筑物的施工。折曲臂架式塔機的出現(xiàn)，使小車變幅式和動臂變幅式塔機的界限不再分明，但其制造成本較普通塔機要高。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，建筑樓群的密集，使塔機的工作空間受限?；诟邔咏ㄖ陌l(fā)展，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，迫使人們改變已有的傳統(tǒng)觀念，從小車變幅改變?yōu)楸奂芨┭?，為塔機作業(yè)創(chuàng)造有利空間，推動了各種類型動臂塔機的改造和發(fā)展，全世界塔機生產(chǎn)廠家在設(shè)計時都考慮了這些因素，研制出了相應(yīng)的改進型塔機。對動臂塔機而言，當動臂變幅時，由此會產(chǎn)生附加的靜載力矩，想辦法平衡這一力矩會大大提高塔機的起重能力，這顯然是非常重要的。在機械上解決方法是移動配重，并與動臂仰俯時所需配重相適應(yīng)。所采取的方法有以下3種：①鋼絲繩移動配重方法；②利用連桿的作用，使配重移動；③采用懸掛的配重、吊臂聯(lián)動裝置，達到移動配重的目的。 目前，許多國家在建筑法規(guī)中明文規(guī)定，吊裝作業(yè)不能超出施工的作業(yè)領(lǐng)域即臂架不能超出建筑圍欄，加之動臂塔機可避免多臺塔機作業(yè)的干涉，以及在非工作狀態(tài)的平衡穩(wěn)定性優(yōu)于水平臂塔機，因此在國外建筑行業(yè)中動臂塔機應(yīng)用較為普遍。動臂塔機在國內(nèi)建筑行業(yè)中尚未得到廣泛的應(yīng)用，究其原因是動臂塔機比同噸位、同起重力矩的水平臂塔機的銷售價格高；動臂塔機在吊運重物時變幅速度比水平臂塔機變幅速度慢，工作效率相對較低。但是超高層鋼結(jié)構(gòu)工程占地面積小，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件重，多數(shù)在10～40t，水平臂塔機很難起重量和起重力矩都滿足要求，尤其是這種工程都是選擇內(nèi)爬式塔機，為提高作業(yè)效率設(shè)置多臺塔機同時作業(yè)，使用動臂式塔機既可以避免塔機間的干涉又能滿足大起重量的要求。從建筑行業(yè)發(fā)展趨勢來看，城市愈來愈擁擠，在擁擠的城市里施工唯有動臂式塔機能滿足施工要求，動臂式塔機的應(yīng)用會愈來愈多。 目前國內(nèi)生產(chǎn)動臂塔機的廠家較少，僅有沈陽三洋建機、四川建機、撫順永茂等幾家公司，其動臂塔機的起重量為4～24t，銷售對象主要是出口。在這幾家中沈陽三洋建機24t動臂塔機的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量達到了國外同等水平。國外生產(chǎn)動臂塔機的廠家較多，其品種系列為4～80t動臂塔機，尤其以WOLF公司的技術(shù)性能國際領(lǐng)先，F(xiàn)AVCO公司生產(chǎn)的大噸位動臂塔機在性價比、內(nèi)爬技術(shù)方面占優(yōu)，銷售的比較好。北京、上海、廣州、深圳等城市建設(shè)的工程中選用FAVCO的M440D、M900D、M1280D等。 2　動臂塔機的發(fā)展趨勢 目前，在設(shè)計理論上，仍然基于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，它的基礎(chǔ)仍是理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)，可靠性學(xué)等理論。在設(shè)計方法上，我國仍基于經(jīng)驗設(shè)計、仿型設(shè)計，這與我國的科學(xué)技術(shù)體系分不開。國外在設(shè)計原理方面開展了一系列工作，具備了擁有知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計體系。在設(shè)計與計算手段上，從國外的計算資料上看，手算與計算機計算相結(jié)合，并更重視手算；全部由計算機繪圖。根據(jù)多年教學(xué)科研工作，縱觀國內(nèi)外的動臂式塔機設(shè)計現(xiàn)狀及樣機的使用情況，動臂式塔機的發(fā)展主要體現(xiàn)以下方面。 2.1　材 料 采用高強度結(jié)構(gòu)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(shù)而增加配重。同時選材最好選沖擊韌性高的材料。臂架選用高性能材料使動臂式塔機重量變輕，可提高變幅速度和工作效率。 2.2　規(guī)　模 向大型化發(fā)展，特別是鋼結(jié)構(gòu)安裝和國防需要大噸位吊重、大幅度的起重機，如德國克虜伯的3220tm動臂塔機及德國的2006年制造的1300t起重機。 2.3　結(jié)　構(gòu) 1）模塊化設(shè)計與拆裝 設(shè)計。 2）日趨緊湊設(shè)計。盡量減少體積，特別是減少平衡臂長度，目的是減少尾部回轉(zhuǎn)半徑，擴展其工作范圍。 3）簡捷設(shè)計。最大限度地使結(jié)構(gòu)簡單，盡量減短力的傳遞路線和改善力的傳遞路徑，提高其結(jié)構(gòu)可靠性，改善加工工藝，降低制造成本。選擇好的結(jié)構(gòu)和制造工藝，使力流按照捷徑由載荷附加點傳到支承，使傳遞力的桿件數(shù)量盡可能減少，并保證力流平滑，避免應(yīng)力集中。 2.4　人性化設(shè)計 人性化設(shè)計是一種新的設(shè)計哲學(xué)觀，這一理念是為了在設(shè)計文化的范疇中，提升人的價值，尊重人的自然屬性和社會需求，改變以往以技術(shù)化的含量作為產(chǎn)品發(fā)展和深化的標志，是以人為未來展開設(shè)計思考。人性化設(shè)計是站在人性的高度來把握設(shè)計方向，以綜合協(xié)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)的所涉及的深層次問題。人性化設(shè)計開始成為時代的新潮。人性化設(shè)計主要體現(xiàn)在以下兩方面。 1）自動化與智能化　提高設(shè)備的自動化和智能化是當前主要的發(fā)展方向。由于計算機的出現(xiàn)，使得計算數(shù)學(xué)得到了空前的發(fā)展，為測量儀器儀表的發(fā)展提供了廣闊的前景，在起重機的各個運動環(huán)節(jié)及動力設(shè)備上，實現(xiàn)在線監(jiān)測、故障診斷，提供了提前報警，如起重機的工作狀況監(jiān)測；衛(wèi)星定位，可實現(xiàn)遠程監(jiān)測和維護，大大提高了設(shè)備安全性和可靠性。司機室中裝有液晶觸摸顯示器，可以顯示吊重、吊鉤高度、幅度、風速等數(shù)據(jù)，同時還裝有載荷、力矩測量裝置和臂架高度、起升高度等編碼裝置，通過PLC隨時將實際值與允許值比較進行安全保護。 2）產(chǎn)品的外觀　產(chǎn)品的外觀及顏色也是人性化設(shè)計一個方面，同時也是提高產(chǎn)品賣點的主要原因，應(yīng)該引起人們的重視，不僅重視產(chǎn)品的內(nèi)在文化，還應(yīng)提高產(chǎn)品的外在文化，引起人們對該產(chǎn)品的好感，提高產(chǎn)品情感和產(chǎn)品的品位。 2.5　設(shè)計原理與方法 產(chǎn)品的質(zhì)量首先是設(shè)計出來的，因此把握住設(shè)計質(zhì)量關(guān)是至關(guān)重要的。應(yīng)做好以下工作。 1）許用應(yīng)力向極限應(yīng)力設(shè)計發(fā)展。目前，我國的起重機設(shè)計的原則是基于許用應(yīng)力設(shè)計，還沒有實現(xiàn)極限應(yīng)力設(shè)計，隨著研究工作的進展，逐步向極限應(yīng)力設(shè)計過渡。 2）等壽命設(shè)計。目前對于起重機，基本實現(xiàn)了等應(yīng)力設(shè)計，但等壽命設(shè)計還有待于專業(yè)工作者繼續(xù)做工作。應(yīng)具備明確的載荷譜，加強這方面的工作迫在眉睫。由于目前這方面的工作開展的不好，以至于影響了等壽命設(shè)計方法的實施。 3）站在設(shè)計哲學(xué)的高度，審視未來設(shè)計，加強設(shè)計原理研究對提高擁有自己知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品競爭力尤為重要。