塔式起重機是臂架安置在垂直的塔身頂部的可回轉臂架型起重機。塔式起重機又稱塔機或塔吊，由鋼結構、工作機構、電氣系統及安全裝置四部分組成。
1.分類及表示方法
塔式起重機的類型很多，其共同特點是有一個垂直的塔身，在其上部裝有起重臂，工作幅度可以變化，有較大的起吊高度和工作空間。通常按下列方式分類：
按架設方式：分為快速安裝式和非快速安裝式兩類。快速安裝式是指可以整體拖運自行架設，起重力矩和起升高度都不大的塔機；非快速安裝式是指不能整體拖運和不能自行架設，需要借助輔助其他起重機械完成拆裝的塔機，但這類塔機的起升高度、臂架長度和起重力矩 均比快速架設式塔機大得多。
按行走機構：可分為固定式、移動式和自升式三種。固定式是將起重機固定在地面或建筑物上，移動式有軌道式、輪胎式和履帶式三種。自升式有內爬式和外附式兩種。
按變幅方式：分為起重臂的仰角變幅和水平臂的小車變幅。
按回轉機構的位置：分為上回轉和下回轉兩種。目前應用最廣泛的是上回轉自升式塔機。
按臂架支承型式：分為平頭式小車變幅塔機和非平頭小車變幅式塔機
按安裝方式：分為自升式、整體快速拆裝式和拼裝式三種。為了擴大塔機的應用范圍，滿足各種工程施工的要求，自升式塔機一般設計成一機四用的形式，即軌道行走自升式塔機、固定自升式塔機、附著自升式塔機和內爬升式塔機。
塔式起重機的型號由類、組、型、特性、主要參數及改型代號組成如下：
型號舉例：ＱＴＫ２５Ａ——第一次改型２５０ｋＮ·ｍ快裝下回轉塔式起重機；
ＱＴＺ８００——起重力矩８０００ｋＮ·ｍ上回轉自升塔式起重機。
2.基本構造
（1）下回轉塔式起重機
下回轉塔式起重機的吊臂鉸接在塔身頂部，塔身、平衡重和所有工作機構均裝在下部轉臺上，并與轉臺一起回轉。它重心低、穩定性好、塔身受力較好，能做到自行架設，整體拖運，起升高度小。以ＱＴＡ６０型塔機為例說明其構造及工作原理。
ＱＴＡ６０型塔式起重機是下回轉軌道式塔機，額定起重力矩為６００ｋＮ·ｍ，最大起重量６ｔ，最大起升高度３９～５０ｍ，工作幅度１０～２０ｍ，適合１０層樓以下高度建筑施工和設備安裝工程。該機主要由吊臂１１、塔身１０、轉臺４、底架２、行走臺車１、工作機構、駕駛室７和電氣控制系統等組成，如圖3-14所示。
金屬結構部分：
１）起重臂。起重臂用鋼管焊接的格構式矩形截面，中間為等截面，兩端的截面尺寸逐漸減小。
２）塔身。由鋼管鋼焊接的格構式正方形斷面，上端與起重臂連接，下端與平臺連
接。
３）回轉平臺。由型鋼及鋼板焊接成平臺框架結構，平臺前部安裝塔身，后面布置兩套電動機驅動的卷揚機構，用于完成起升和變幅工作。回轉平臺與底架用交叉滾柱式回轉支承連接。通過回轉驅動裝置使平臺回轉。
４）底架。用鋼板焊接成的方形底座大梁及四條輻射狀擺動支腿，支腿與底架用垂直軸連接，并用斜撐桿與底架固定，每個支腿端部安裝一個兩輪行走臺車。其中兩個帶動力行走臺車，布置在軌道的一側。行走臺車相對支腿可以轉動，便于塔機轉彎。整體拖運時，支腿可向里收攏，減少拖運寬度。
工作機構部分
１）起升機構。采用單卷筒卷揚機提供的動力拉動起升滑輪機構，帶動吊鉤上下運動，實現吊重。
２）變幅機構。采用單卷筒卷揚機提供的動力拉動變幅滑輪機構，改變吊臂仰角，實現吊重。
圖3-14 ＱＴＡ６０型塔式起重機
１行走臺車；２底架；３回轉機構；４轉臺及配重；５變幅卷揚機；６起升卷揚機；７駕駛室；８變幅滑輪組；９起升滑輪組；１０塔身；
１１起重臂；１２塔頂撐架；１３塔頂；１４起重臂拉索滑輪組；１５吊鉤滑輪；１６駕駛室卷揚機構
３）回轉機構。采用立式鼠籠式電機通過液壓耦合器和行星減速器驅動回轉小齒輪繞回轉支承外齒圈回轉。在減速器輸入端還裝有開式制動器。
４）行走機構。由行走臺車和驅動裝置組成。四個雙輪臺車裝在擺動支腿的端部，并可繞垂直軸轉動。其中兩個帶有行走動力的臺車布置在軌道的同一側，電機通過液壓耦合器和行星擺線針輪減速器及一對開式齒輪驅動車輪。行走機構和回轉機構的電動機與減速器之間用液力耦合器連接，運動比較平穩。
５）駕駛室升降機構。塔身下部安裝一個小卷揚機構用于提升和放下駕駛室。
該機轉場移動時可以整體拖運和整體裝拆，因此轉移工地方便。由于下回轉塔機的起升高度較小，使用的范圍受到很大的限制。隨著城市建設的發展，高層建筑越來越多，施工企業購買的塔機應適合各類建設工程的需要，使下回轉塔機的發展和應用空間越來越小。
（2）上回轉塔機
當建筑高度超過５０ｍ時，一般必須采用上回轉自升式塔式起重機。它可附著在建筑物上，隨建筑物升高而逐漸爬升或接高。自升式塔機可分為內部爬升式和外部附著式兩種。內部自升式的綜合技術經濟效果不如外部附著式塔機，一般只在工程對象、建筑形體及周圍空間等條件不宜采用外附式塔機時，才采用內爬式塔機。上回轉塔機的起重臂裝在塔頂上，塔頂和塔身通過回轉支承連接在一起，回轉機構使塔頂回轉而塔身不動。
外部附著式塔機可做成多用途形式，有固定式、軌道式和附著式。固定式塔身比附著式塔機低２／３左右，軌道式用于樓層不高建筑群的施工，附著式起升高度最大。
圖3-15，為ＱＴＺ８０型塔式起重機總體構造，該機為水平臂架，小車變幅，上回轉自升式多用途塔機。該機具有軌道式、固定式和附著式三種使用型式，適合各種不同的施工對象。主要的技術性能最大起重量為８ｔ，最大起重力矩為８００ｋＮ·ｍ，行走式和固定式最大起升高度為４５ｍ，自爬式最大起升高度為１４０ｍ，附著式最大起升高度為２００ｍ。為滿足工作幅度的要求，分別設有４５ｍ及５６ｍ兩種長度的起重臂。該機塔具有起重量大，工作速度快，自重輕，性能先進，使用安全可靠，廣泛應用多層、高層民用與工業建筑、碼頭和電站等工程施工。
圖3-15 ＱＴＺ８０型塔式起重機
１固定基礎；２底架；３塔身；４附著裝置；５套架；６下支座；７駕駛室；８頂升機構；９回轉機構；１０上支座；
１１回轉塔身；１２平衡臂；13起升機構；１４塔頂；１５平衡臂拉桿；１６起重臂拉桿；１７起重臂；１８變幅機構
金屬結構：
１）底架。底架是塔式起重機中承受全部載荷的最底部結構件，固定式和附著式塔機有井字型和壓重型兩種底架。
 
a.井字型底架 b.壓重型底架
圖3-16 底架
２）塔身與標準節。塔身安裝在底架上，由許多標準節用螺栓連接而成。標準節有加強型和普通型兩種，加強型標準節全部安裝在塔身最下部（即在全部普通型標準節下面），嚴禁把加強型標準節和普通型標準節混裝。各標準節內均設有供人通行的爬梯，并在部分標準節內（一般每隔三節標準節）設有一個休息平臺。
圖3-17 標準節
３）頂升套架。頂升套架主要由套架結構、工作平臺、頂升橫梁、頂升油缸和爬爪等組成。塔機的自升加節主要由此部件完成。頂升套架在塔身外部，上端用銷軸與下支座相連，頂升油缸安裝在套架后側的橫梁上。液壓泵站安放在油缸一側的平臺上；頂升套架內側安裝有可調節滾輪，頂升時滾輪起導向支承作用，沿塔身行走。塔套外側有上、下兩層工作平臺，平臺四周有護欄。
圖3-18 頂升套架
４）回轉支承總成。一般由回轉平臺、回轉支承、固定支座（或為底架）組成。
 
圖3-19回轉支撐總成
５）回轉塔身。回轉塔身為整體框架結構，下端與回轉上支座連接；上端與塔頂、平衡臂和起重臂連接。
圖3-20 回轉塔身
６）塔頂。塔頂是斜錐體結構，塔頂下端用銷軸與回轉塔身連接。
圖3-21 塔頂
７）起重臂。起重臂上、下弦桿都是采用兩個角鋼拼焊成的鋼管，整個臂架為三角形截面的空間桁架結構，節與節之間用銷軸連接，采用兩根剛性拉桿的雙吊點，吊點設在上弦桿。下弦桿有變幅小車的行走軌道。起重臂根部與回轉塔身用銷軸連接，并安裝變幅小車牽引機構。變幅小車上設有懸掛吊籃，便于安裝與維修。
圖3-22 起重臂
８）平衡臂。平衡臂是由槽鋼及角鋼拼焊而成的結構，平衡臂根部用銷軸與回轉塔身連接，尾部用兩根平衡臂拉桿與塔頂連接。平衡臂上設有護欄和走道，起升機構和平衡重均安裝在平衡臂尾部，根據不同的臂長配備不同的平衡重。
圖3-23 平衡臂
9）通道與平臺:塔身中的通道，一般都要設直立梯或斜梯，設置在塔身內部。最頂部的塔身節或回轉固定支座上設平臺；凡需安裝、檢修操作的處所，都應設可靠的通道和平臺。
工作機構：
1）起升機構。起升卷揚機安裝在平衡臂的尾部。
２）變幅機構。小車牽引機構安裝在吊臂的根部。
３）回轉機構。回轉機構有兩套，對稱布置在大齒圈兩側。
４）行走機構。由兩個主動臺車和兩個被動臺車、限位器、夾軌器及撞塊等組成。
５）頂升機構液壓系統。頂升機構的工作是靠安裝在爬架側面的頂升油缸和液壓泵站來完成。
   
ａ．起升機構 ｂ．變幅機構 ｃ．回轉機構 ｄ．行走機構
圖3-24 工作機構
安全控制裝置：
塔式起重機的安全控制裝置主要有起重力矩限制器１、最大工作荷載限制器２、起升高度限位器３、回轉限位器４、幅度限位器５和行走限位器６等。如圖所示。
圖3-25 安全裝置
１力矩限制器；２起重量限制器；３起升高度限位器；４回轉限位器；５幅度限位器；６行走限位器
１）力矩限制器。力矩限制器由兩條彈簧鋼板和三個行程開關和對應調整螺桿等組成。安裝在塔頂中部前側的弦桿上。當起重機吊重物時，塔頂主弦桿會發生變形。當荷載大于限定值，其變形顯著，當螺桿與限位開關觸頭接觸時，力矩控制電路發出報警，并切斷起升機構電源，達到防止超載的作用。
２）起重量限制器。起重量限制器用于防止超載發生的一種安全裝裝置。由導向滑輪、測力環及限位開關等組成。測力環一端固定于支座上，另一端則鎖固在滑輪軸的一端軸頭上。滑輪受到鋼絲繩合力作用時，便將此力傳給測力環。當荷載超過額定起重量時，測力環外殼產生變形。測力環內金屬片和測力環殼體固接，并隨殼體受力變形而延伸，導致限位開關觸頭接觸。力矩控制電路發出報警，并切斷起升機構電源，達到防止超載的作用。
３）起升高度限位器和幅度限位器它們固定在卷筒上，它帶有一個減速裝置，由卷筒軸驅動，它可記下卷筒轉數及起升繩長度，減速裝置驅動其上若干個凸輪。當工作到極限位置時，凸輪控制觸頭開關，可切斷相應運動。
４）回轉限位器。回轉限位器帶有由小齒輪驅動的減速裝置，小齒輪直接與回轉齒圈嚙合。當塔式起重機回轉時，其回轉圈數在限位器中記錄下來。減速裝置帶動凸輪控制觸頭開關，便可在規定的回轉角度位置停止回轉運動。
５）行程限位器。行程限位器用于防止駕駛員操縱失誤，保證塔式起重機行走在沒有撞到軌道緩沖器之前停止運動。
６）超程限位器。當行走限位器失效時，超程限位器用以切斷總電源，停止塔式起重機運
行。所有限位裝置工作原理都是通過機械運動加上電控設備而達到目的。
（3）內爬式塔式起重機
內爬式塔式起重機安裝在建筑物內部，并利用建筑物的骨架來固定和支撐塔身（圖3-26）。它的構造和普通上回轉式塔式起重機基本相同。不同之處是增加了一個套架和一套爬升機構，塔身較短。利用套架和爬升機構能自己爬升。內爬式起重機多由外附式改制而成的。
 
圖3-26 內爬式塔式起重機
（4）塔式起重機安全作業安全監控系統：
塔式起重機安全監控管理系統通過對塔機工作載荷、位移等信號的采集和額定工作參數的采集，利用液晶顯示屏實時向操作者顯示塔機的當前工作參數及與額定參數的對比狀況，并對數據進行記錄，為管理者進行監管塔機提供了有效的數據來源。
圖3-27 塔式起重機安全監控管理系統
其主要功能有：
（1）實時顯示：以圖形和數值實時顯示當前工作參數，包括起重量、力矩、幅度、回轉角度及起升高度；（圖形為塔機額定起重特性曲線）
（2）臨界報警：當起重量、起重力矩超過90%額定值時自動發出聲光報警；
（3）安全控制：24路控制信號輸出，接入塔機控制系統即可實現GB/T5031-2008中的所有安全控制要求；
（4）參數記錄：全工作參數記錄儲存并可方便下載，可用專用軟件查看，也可保存為Excel格式，方便統計管理。
（5）統計功能：可自動進行累計工作時間和累計工作循環統計和顯示；
（6）超載查詢：可在下載數據中方便地查詢超載次數、超載重量及超載工況數據；
（7）單機區域限制：可通過預設參數防止吊鉤進入限制工作區域；
（8）群塔干涉預警：適用于動臂、平臂、平頭等不同形式塔機混合復雜的施工情況。
（9）違章短信提醒：塔機違章作業時刻通過短信形式發送至安全管理員手機。
（10）遠程管理：塔機的工作數據可以通過無線網絡和互聯網傳輸，通過授權可以實時查看、管理；
（11）密碼功能：所有參數的設定都設有密碼保護，防止非授權更改。
塔式起重機安全監控管理系統具有以下特點：（1）非接觸式角度、高度、幅度傳感器，重復精度高、抗干擾能力強、使用壽命長、安裝更方便；（2）非接觸式角度、高度、幅度傳感器，重復精度高、抗干擾能力強、使用壽命長、安裝更方便；（3）標配中文、英文、俄文三中語言顯示界面，中英文兩種界面的數據管理軟件；（4）所有參數設定都設有密碼保護，防止未經授權的更改行為；（5）所有傳感器及主電路板均加裝了防雷保護裝置。
常見設備：
1、軌道式上回轉塔式起重機
2、軌道式上回轉自升塔式起重機
3、軌道式下回轉塔式起重機
4、軌道式下回轉自升塔式起重機
5、快裝式塔式起重機
6、汽車塔式起重機
7、輪胎塔式起重機
8、履帶塔式起重機
9、組合塔式起重機
|
