我国塔式起重机行业发展历程(一)                                                       刘佩衡

塔式起重机起源于西欧,据记载,世界上第一项有关塔式起重机专利颁发于1900年, 第一台原始塔机出现于1912～1914 年, 近代塔机雏型机问世于1923年;20世纪30年代,前德国已有塔机产品在建筑工程上试用; 1941 年, 有关塔机的德国工业标准DIN8670公布, 该标准规定以吊载(t) 和幅度(m) 的乘积即起重力矩(tm) 来表示塔机的起重能力。第二次世界大战结束后,众多毁于战火的城市面临艰巨的重建任务,建筑业对塔机需求殷切, 因而促使塔机行业快速发展。据报道,1951～1953年西欧已出现较完善的下回转塔机, 1956～1957年一些新技术(大尺寸回转支承等) 已在塔机产品上应用; 20世纪50年代末期德、法、意三国塔机产量猛增, 当时德国连续多年塔机产量均在千台以上,塔机产品型号众多,分为轻型、中型、重型,起重能力最大者达250tm ; 由于西欧建筑业采用塔机施工效益显著, 纽约、东京、莫斯科等地一些著名高层建筑的施工纷纷仿效,采用内爬塔机。我国塔机行业正是在这种形势下开始起步, 本文旨在回顾50 年来我国塔机行业的发展历程, 并对其要点进行一些评述, 供业者参考。

1  50 年代  谈到我国塔机行业在50年代的起步不能不提及当年媒体报道的两台塔机。一台是1954 年抚顺重型机器厂按由前民主德国引进的样机为蓝本生产的第一台国产塔机 1954 年北京劳动人民文化宫举办的前民主德国工业展览会上展出的塔机。此两台塔机属于同一型号均为轨道式上回转动臂塔机臂长20m、起重量2～4t 、额定起重力矩40tm、塔身高度2215m , 在民主德国称为Baumeister - Ⅰ, 汉译为建筑师- Ⅰ型(图1) 。抚顺重型机器厂试制的第一台塔机为我国塔机生产摸索了一些经验, 随后按国家计划由抚顺、太原(后改为上海) 两地于1957 年开始联合生产塔机。1957 年产量为12 台、1958 年18 台、1959 年28 台、1960 年16 台, 50 年代我国共生产74 台,这些塔机按计划分配给第一个五年计划的重点工程, 北京市1958 年共领受了6 台用于首都市政建设。劳动人民文化宫展出的那台建筑师- I 型塔机后来亦归属北京建工局下属的机具供应站(日后机械施工公司的前身) 所拥有, 并于1955～1957 年先后参加北京学院区的一些工程、广播事业局大厦以及工业化施工试点项目的施工, 为推广采用塔机进行吊装施工积累了宝贵经验。应当指出, 建筑师- I 型塔机在建筑施工上的试用引发了广大机械施工从业人员积极钻研塔机技术的热情, 锤炼了相关技术干部的能力, 完成了塔机行业起步年代令人难以忘怀的业绩。其一是1955年对建筑师-Ⅰ型塔机底架进行局部改装并加装了一个行走轮, 使原本只能直线行驶的轨道式塔机转变为能按5 轮3 轨制要求在S 型弯道上行驶。其二是1958年对6台建筑师-Ⅰ型塔机进行改装,将其塔身结构接高1012m 后, 共同承担民族文化宫和民族饭店工程(全高4718m、12 层框架结构) 的吊装施工, 保证该两项工程及时竣工而参加建国10 周年庆典。其三是1959～1960 年对两台建筑师- Ⅰ型塔机进行技术改造, 包括改装塔帽、换装小车变幅水平臂架、加装绳轮爬升系统和爬升套架等, 将40tm 轨道式动臂塔机改变为起重能力为60tm 的内爬式塔机(图2) 。这两台采用绳轮爬升系统的内爬塔机顺利地完成了当时全国第一幢高5415m、14层装配式壁板高层建筑的施工; 1974 年又成功地用于北京建外2 栋高5718m、16 层外交官公寓大楼的施工。这两台内爬塔机改装工作由北京市建筑工程研究所机械室(现为北京建筑工程研究院机电所) 和建工部建研院施工机具研究所(中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院前身) 联合设计, 由北京市机施公司修配厂负责加工。除建筑师-Ⅰ型塔机外,50年代我国还曾由前民主德国引进最大起重量为40t 塔机用于工业建筑施工, 由前匈牙利民主共和国引进起重能力为20tm 以下的轻型管柱塔机用于重点工程预制构件厂的装卸作业, 这两种塔机因构造性能落后不曾推广应用。50 年代末期水电部门还曾由意大利进口轨道式上回转小车变幅水平臂架塔机并在北京民族饭店等工程上应用, 限于当时认识水平, 对此塔机缺少分析和进一步推广试用。50 年代末期,北京、上海曾相继开展轻型下回转动臂塔机的研究设计工作。北京试制工作进展较为顺利, 1959 年完成起重能力为1115tm 的下回转平头式折叠塔机试制, 并试用于4 层宿舍楼工程, 此机即60 年代研制并成批生产的红旗Ⅱ- 16塔机的原型样机。

2 　60 年代  60年代是我国塔机行业开始发展的十年,亦是产量大增的十年,历年产量见表1 。

表1 　我国60 年代历年塔机产量(台) 　

年度  1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970

产量   22   15   30   57   314  219  47   40   41   62

60 年代塔机总产量为847台,是50年代产量的10余倍, 若无文化大革命的干扰和破坏, 60年代产量当可超过2千台。这一时期的塔机主要是下回转动臂式和整体拖运的结构形式, 主要厂家有抚顺重型机械厂、哈尔滨工程机械厂、太原重型机械厂、北京建筑机械修造厂、沈阳建筑机械厂和四川建筑机械厂等十余家。60 年代我国塔机行业有以下7 件大事。

1) 北京市建研所、北京市建筑机械修造厂(建筑工程机械厂的前身) 和北京市一建机械队联合研制了起重力矩为1315tm 的红旗Ⅱ型轨道式下回转折叠式动臂塔式起重机, 并经过建筑施工考验于1961 年通过国家级技术鉴定; 1963 年经改进发展为起重能力为16tm 的红旗Ⅱ- 16 型, 并成功地批量生产30 台。此30 台塔机分配给北京市建工局所属的6 家建筑公司, 承接6 层以下宿舍楼的吊装施工, 参见图3 。

2) 鉴于红旗II - 16 型塔机生产效率高、转移工地快速方便, 深受施工单位欢迎, 建工部决定自1965 年起交由沈阳建机厂负责进行大批量生产,以满足全国各地的需要。在大批量生产之前, 上海、广州、武汉、西安、哈尔滨等地一些厂家曾进行少量生产, 据不完全统计, 截至80 年代初期,全国累计总产量约3000 余台, 广泛用于各地6 层以下建筑工程的吊装施工, 效益显著, 直到90 年代初期北京城区仍有一些多层宿舍楼采用此种塔机施工。据了解, 除用于建筑施工外, 全国许多建筑材料、建筑制品厂的原材料堆场、制品堆放场也以这种塔机用作装卸机械。由于其技术特性和广泛应用, 1978 年该塔机获得国家银质奖章。

3) 建筑师-Ⅰ型塔机改由哈尔滨工程机械厂和太原重型机器厂负责生产,鉴于该型塔机潜力较大,经研究采取一些措施后使起重能力由40tm提高到60tm ,起重量由2～4t增加到2～6t ,故名称改为TQ6 或TQ2-6 塔机, 见图4 。

4) 由于TQ2 - 6 塔机效益较好,而性能方面有些不足,为更好地适应施工需要, 北京市机施公司于60年代中期组织力量在总结TQ2-6 塔机结构设计的基础上研制成TQ3-8 塔机,采用3倍率吊钩滑轮组, 起重量为3～8t 。

5) 60年代我国塔机行业除批量生产红旗Ⅱ-16 型和TQ2-6 型塔机外,尚生产QT25TD25(图5) 、TD40 (上海)、QT60 (哈尔滨)等下回转快装塔机, 但数量都不多。我国60年代生产的一些塔机的技术性能参数见表2 。

6) 60 年代初期我国分别由波兰进口ZB45 型和由捷克进口MB50型塔机,这两种均是轨道式下回转动臂折叠式塔机, 其构造设计各有一些特点,对我国塔机产品研究有一定参考作用。

7) 建工部在北京成立建筑机械研究所, 该所后迁湖南长沙改为长沙建筑机械研究所, 即现在的长沙建筑机械研究院。

表2 　60 、70 年代塔机产品技术性能表

图1 　建筑师- Ⅰ型塔机构造示意                图3 　红旗Ⅱ- 16 型塔机概示

图2 　改装的内爬塔机爬升过程示意

a - 爬升前位置; b - 提升爬升套架; c - 提升塔身至指定楼层并加以固定

图4 　TQ2 - 6 塔机构造概示                            图5 　TD25 型塔机构造概示1 - 起重臂; 2 - 塔身; 3 - 起升机构; 4 - 变幅机构; 5 - 行走机构;6 - 底架; 7 - 回转机构; 8 、9 - 司机室; 10 - 吊钩

1 - 台车; 2 - 活动侧架; 3 - 平台; 4 - 塔身基础节; 5 - 司机    

室塔身节; 6 - 起升机构; 7 - 控制系统; 8 - 司机室; 9 - 塔身

节; 10 - 回转机构; 11 - 起重臂; 12 - 吊钩滑轮; 13 - 变幅机

构; 14 - 塔帽; 15 - 塔顶; 16 - 超负荷限制器; 17 - 平衡臂;

18 - 固定侧架; 19 - 主动台车

3  70 年代   20世纪70年代是我国塔机行业迅猛发展的十年，产量快速增长，总产量达3882台，是60年代总产量的10倍，历年产量见表3。

表3 70年代塔机历年产量统计

20世纪70年代塔机行业迅猛发展的另一特点是众多下回转快装塔机新产品相继涌现，如QT16、QT25(图6)、QT25HK、QT45、QT60 等。向阳1-4型轮胎式塔动两用起重机既能用作水平臂架塔机，又能用作动臂塔机，因皆由一些兼业厂少量生产，故未能大量推广应用。70年代的划时代新产品是我国独立自主开发首台上回转小车变幅水平臂、液压顶升的自升式三用（轨道式、固定式、附着式）塔机QT4-10（图7），由北京建工研究所、长沙建机所和北京机施公司等单位联合开发，北京市有关机械制造厂加工制作。1973年共试制6台，当年完成整机测试并投入高80.38m北京饭店东楼新厦工程的施工。该工程地上18层，共用4台QT4-10型底架固定式塔机，随施工进度进行附着，最高的一台附着后臂根铰点高度达97.35m。这种塔机臂长35m、臂端起重量4.3t，臂长30m 时额定起重力矩为160tm，可满足2层高钢筋砼预制柱构件吊装需要。在QT4-10自升式塔机研制成功的带动影响下，上海开展了ZT120型自升塔机的研制工作，广州则开展了ZT100型自升塔机的研制工作，其起重能力分别为120tm 和100tm，构造特点与QT4-10 相仿，均采用液压顶升，于1974～1975年完成试制。随后上海建机厂曾组织ZT120批量生产，在上海等地应用较广。QT4-10 型塔机的改进型产品为QT4-10A 和QTZ200(图８)。1976年为了承担毛主席纪念堂工程，在总结QT4-10 经验的基础上制成3 台QT4-10A 液压顶升自升式塔机，最大臂长40m、起重量3.5t。在纪念堂工地上使用的是轨道式自升塔机，除通过弯道运行外还在原地进行跨越垂直轨道实现整机90°转向试验，1978年获全国科学大会奖。

70年代另一极为重要的新产品是供7～12层建筑施工用的TQ60/80 型塔机（图9），该机是在总结TQ3-8 经验基础上研制的、是我国首台采用组合制原理设计的塔机。我国运用组合原理开发并推广使用的一些变型塔机见图10，臂架组合长度有4种，分别为15、20、25、30m，臂根铰点高度可分别接高到25、35、45m，根据塔身高度和臂架长度的不同，这种塔机又分别用作60、70、80tm的塔机。1973年试制成2台，1974年开始批量生产，1977年在北京前三门高层建筑住宅群施工高峰时，同时有4 5 台TQ60/80 参加施工。后来其设计文件扩散到全国很多单位，截至80年代中期，该型塔机全国累计产量达1 800台以上。

70年代另外两种颇有影响的新产品是TQ20和QT5-4/40 型塔机。TQ20 是一种国产最大的重型下回转动臂塔机，最大起重量为20t，由北京建研所、北京机施公司和北京安装公司联合研制。该机采用绳轮系统下顶升加节方式进行接高，1972年共制成２台，成功地用于30万t乙稀工程、石景山电站和北京长话大楼等工程的施工。QT5-4/40是一种起重能力为40tm的采用绳轮爬升系统的内爬塔机，由长沙建机所设计、湖北建机厂生产，1974年共制成两台，顺利地完成广州白云宾馆工程的吊装施工任务。70年代一些塔机的性能参数见表4。　

表4 70年代一些塔机的性能参数

70年代末我国塔机行业开始直接接触西欧塔机技术，具代表性的有：①1979年底由德国引进供高层建筑施工用的TN112 型轨道式下回转动臂式塔机，采用液压顶升系统进行下顶升加节接高，最大幅度55m、额定起重力矩为155tm、最大起重量13.1t、最大臂根铰点高度52m，采用电动机械换挡变速箱、涡流制动器，有4种起升速度；②1979年底Liebherr、Potain两公司先后派人来华介绍产品并与我国塔机科研设计人员及用户进行技术交流；③南京金陵宾馆高层建筑采用意大利西玛厂生产的小车变幅水平臂架内爬式自升塔机进行施工，使我国塔机从业人员第一次有机会了解意大利塔机产品，广西建机厂日后生产的QT80型自升塔机曾由此得到一些借鉴。

图8　QTZ200 型及QT4-10A 型塔机构造概示

1- 吊臂；2- 变幅小车；3- 吊钩滑轮；4、6、7、9、19、20、23-导向滑轮；5、13- 止挡及幅度限位装置；8- 起升钢丝绳；10-吊臂拉绳；11-小车牵引机构；12-导向滑轮及张紧装置；14-塔尖；15- 电控室；16- 平衡重移动机构；17- 平衡臂拉绳；18- 起升机构；21- 平衡重；22- 平衡臂；24- 导向及张紧装置；25- 回转支承；26- 过渡节；27- 顶升套架；28- 塔身标准节；29- 塔身基础节；30- 塔身底节；31- 水母底架；32- 大车行走机构；33-电缆卷筒；34-底架斜撑；35-机务人员升降梯；36-顶升套架引进小车；37-顶升横梁；38-液压顶升系统及液压顶升油缸；39-转台；40- 旋转机构；41- 司机室

图9　TQ60/80 型塔式起重机构造概示

1- 大车行走机构；2- 门架；3- 压重；4- 塔身底节；5- 爬梯及护圈；6- 起升机构；7- 司机室；8- 塔身上节；9- 回转机构；10- 吊臂；11- 吊钩滑轮；12- 变幅滑轮组；13- 塔尖节；14- 塔帽；15- 变幅限位开关；16- 变幅机构；17- 平衡重；18- 平衡臂；19- 电缆卷筒