塔式起重機(jī)

塔式起重機(jī)（Tower crane  ）又稱塔吊、塔式起重機(jī)是一種立式塔身全回轉(zhuǎn)起重機(jī)，其起重臂安裝在塔身頂部，形成“Г”形的工作空間。塔式起重機(jī)的工作原理是起重機(jī)通過吊鉤或其他取物裝置提升或提升并移動(dòng)重物，提升機(jī)構(gòu)通過取物裝置將重物從取物處提起，通過旋轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)移動(dòng)物料在水平面內(nèi)的位置。塔式起重機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)使其能夠在空間中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高強(qiáng)度、高效的提升和搬運(yùn)工作。建筑用塔式起重機(jī)可以追溯到西歐，現(xiàn)代塔式起重機(jī)的第一個(gè)原型出現(xiàn)在1912年-1914年和1923年，第一臺(tái)相對(duì)完整的現(xiàn)代塔式起重機(jī)被制造出來并用于建筑施工。

20世紀(jì)30年代，德國(guó)開始批量生產(chǎn)塔式起重機(jī)并出口國(guó)外。作為大型起重運(yùn)輸施工機(jī)械，塔式起重機(jī)主要由工作機(jī)構(gòu)組成、金屬結(jié)構(gòu)和電氣零件。塔式起重機(jī)按其行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)方式、變幅方式和起重量按回轉(zhuǎn)方式可分為上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)和下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)等多種類型。

塔式起重機(jī)是一種間歇式搬運(yùn)機(jī)械，在工程施工中起著重要的作用，主要包括吊裝、回轉(zhuǎn)、變幅和起升變幅的三種基本工況、起升回轉(zhuǎn)、起升變幅和回轉(zhuǎn)的復(fù)合工況。由于其智能控制和結(jié)構(gòu)安裝、拆裝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在建筑、它在水利水電工程中得到了廣泛應(yīng)用，已成為一種重要的施工搬運(yùn)設(shè)備。 

塔式起重機(jī)的工作原理是提升機(jī)通過吊鉤或其他取物裝置將重物提起或吊起并移動(dòng)，提升機(jī)的工作過程一般包括起吊、運(yùn)行、下降并返回到初始位置。提升機(jī)構(gòu)通過取物裝置將重物從取物處吊起，利用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)物料在水平面內(nèi)的位置移動(dòng)，而行走機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)物料在塔吊可及范圍內(nèi)的任意空間內(nèi)的移動(dòng)。

塔式起重機(jī)作為一種大型起重運(yùn)輸機(jī)械，主要由工作機(jī)構(gòu)組成、金屬結(jié)構(gòu)和電氣零件。

工作結(jié)構(gòu)

塔式起重機(jī)的機(jī)械部分主要是指旋轉(zhuǎn)、起升、變幅、行走等工作機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)的不同運(yùn)動(dòng)要求這些工作機(jī)構(gòu)可根據(jù)工作條件獨(dú)立或聯(lián)合運(yùn)行。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是一種動(dòng)力傳動(dòng)裝置，由電機(jī)和齒輪軸承組成，用于實(shí)現(xiàn)貨物以塔架為旋轉(zhuǎn)中心的圓周運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)大工作范圍，提高施工工作效率。

起升機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)貨物的上升或下降，主要由電機(jī)組成、聯(lián)軸器、減速器、鋼絲繩和吊鉤等。

變幅機(jī)構(gòu)：變幅機(jī)構(gòu)可以根據(jù)貨物裝卸的不同位置調(diào)整吊鉤的位置，還可以擴(kuò)大施工作業(yè)范圍，提高效率、導(dǎo)向滑輪和變幅小車等。

行走機(jī)構(gòu)：塔式起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)包括支撐行走裝置和驅(qū)動(dòng)裝置兩部分。支撐操作裝置起支撐塔吊的作用，包括行走輪或小車等部件。驅(qū)動(dòng)裝置依靠車輪與軌道頂面之間的摩擦力使塔式起重機(jī)沿軌道移動(dòng)，包括電機(jī)、制動(dòng)器、減速器、齒輪等零部件。

金屬結(jié)構(gòu)

塔式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)由塔身組成、轉(zhuǎn)臺(tái)、底座起重臂、平衡臂等零件，它們是塔式起重機(jī)的骨架，支撐著整機(jī)。

塔身：塔身是塔式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)之一，由基礎(chǔ)段和標(biāo)準(zhǔn)段組成其截面為方形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，是其他結(jié)構(gòu)的安裝基礎(chǔ)它主要承受旋轉(zhuǎn)部分重量產(chǎn)生的壓力，其慣性產(chǎn)生的扭矩和貨物重量產(chǎn)生的彎矩。

轉(zhuǎn)臺(tái)：轉(zhuǎn)臺(tái)是塔式起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和固定部分之間的一部分，由以下部分組成、下接架組成。上連接架部分與旋轉(zhuǎn)塔體連接，下連接架與塔體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接，上連接架、下連接架通過螺栓分別與回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈連接。上回轉(zhuǎn)自升式塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)多采用鋼和鋼板焊接而成的工字截面環(huán)形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤兩側(cè)安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

底座：底座一般采用十字形底架，由一根長(zhǎng)的整梁和兩根半梁通過螺栓連接而成。基礎(chǔ)接縫位于橫梁的中心。它通過螺栓與橫梁連接，上端與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接。支柱一般為無縫鋼管，兩端與塔身四角和底架連接，形成空間結(jié)構(gòu)，增加塔身整體穩(wěn)定性。

起重臂：動(dòng)臂又稱吊臂，一般采用變截面格構(gòu)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要承受貨物重量帶來的壓力。

平衡臂：平衡臂采用平面框架結(jié)構(gòu)，與平衡重連接，以平衡吊臂重量引起的彎矩，防止起重機(jī)傾翻。

電氣部分

電氣部分為塔式起重機(jī)的機(jī)械運(yùn)行提供能量，主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)和安全裝置等電氣設(shè)備。

驅(qū)動(dòng)裝置

驅(qū)動(dòng)裝置是為塔式起重機(jī)正常運(yùn)行提供動(dòng)力的裝置通常，交流電機(jī)用于為各機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；電控裝置是塔機(jī)的指揮裝置，控制系統(tǒng)依靠驅(qū)動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置來調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的升降、制動(dòng)、機(jī)構(gòu)的速度調(diào)節(jié)和安全。

控制裝置：控制系統(tǒng)是塔機(jī)的重要組成部分，完成機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、制動(dòng)、改向、調(diào)速和監(jiān)控機(jī)構(gòu)的安全工作，起到安全保護(hù)作用，并及時(shí)使用各種工作條件等參數(shù)：電流值、電壓值、速度、幅度、起重量、力矩、顯示工作位置和風(fēng)速。

安全裝置：安全裝置可以避免誤操作或零件故障造成的事故，是塔式起重機(jī)不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，主要包括“二限制、四限位和三保險(xiǎn)”二限制：起重扭矩限制裝置和起重重量限制裝置；四限位：提升高度限制裝置、幅度限位裝置、行程限制裝置和旋轉(zhuǎn)限制裝置；三保險(xiǎn)：滑輪、卷筒和變幅小車的安全裝置、鋼絲繩防脫槽安全裝置和吊鉤安全裝置。

塔式起重機(jī)的吊臂很長(zhǎng)，其垂直的塔身靠近建筑物，吊臂安裝在塔身的頂部，因此振幅利用率很大，達(dá)到整個(gè)振幅的80%普通的履帶式、輪胎起重機(jī)的振幅利用率不得超過50%而且會(huì)隨著建筑高度的增加而急劇下降。

塔式起重機(jī)

塔式起重機(jī)的塔高較大，因此具有較高的起升高度，可以滿足不同樓層和高度的建筑物和構(gòu)筑物的施工。因?yàn)樗狡鹬貦C(jī)的起升高度主要取決于塔身高度，塔身越高，所能獲得的起升高度就越大。

塔式起重機(jī)具有可靠的自身穩(wěn)定性和平衡，并且無需拉電纜。起吊性能好，起吊重物可同時(shí)垂直和水平運(yùn)輸，同時(shí)可做360°全回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，靈活快速。并且可以提升各種類型的建筑材料、制品、預(yù)制構(gòu)件和建筑設(shè)備，特別適合吊裝超長(zhǎng)、超寬的重大物件。

塔式起重機(jī)有多種工作速度。提升機(jī)構(gòu)通常包括正常運(yùn)行的提升速度、安裝到位速度慢、空鉤下降速度快等。因此大大提高了生產(chǎn)率。

塔式起重機(jī)機(jī)械化、它標(biāo)準(zhǔn)化程度高，能適應(yīng)頻繁的現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移，工作平穩(wěn)安全可靠。然而，塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，重量較重，運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移現(xiàn)場(chǎng)需要很長(zhǎng)時(shí)間軌道塔吊也需要鋪設(shè)軌道、費(fèi)工、且成本高。

由于塔式起重機(jī)操作復(fù)雜，工作環(huán)境危險(xiǎn)，需要專業(yè)操作人員對(duì)其進(jìn)行控制和管理，否則會(huì)存在安全隱患。

塔頂回轉(zhuǎn)式

塔頂旋轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)是指旋轉(zhuǎn)部分設(shè)置在塔式起重機(jī)的上部，塔身是靜止的，不隨上部的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，通常由底座帶動(dòng)、塔身、回轉(zhuǎn)裝置、起重臂、平衡重物等組成。不僅要安裝上部旋轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)、下面兩部分是一體的，上面部分是允許的、下面兩部分相對(duì)旋轉(zhuǎn)。頂起加接頭更方便，但重心也高，風(fēng)壓大，整體質(zhì)量也增加。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)形式，回轉(zhuǎn)上部的結(jié)構(gòu)可分為塔帽式、轉(zhuǎn)柱式、平臺(tái)式和塔頂式，國(guó)內(nèi)QT1-6型塔式起重機(jī)是一種中型塔式起重機(jī)，具有旋轉(zhuǎn)塔頂。

QT1-6型塔式起重機(jī)由底座組成、塔身、起重臂、塔頂和平衡重等。這臺(tái)起重機(jī)的最大起重扭矩為510千牛·m，最大提升能力為60kN，最大提升高度為40.60m，最大提升半徑為20m。它的特點(diǎn)是可以轉(zhuǎn)彎和行駛，并且可以根據(jù)需要適當(dāng)增加塔節(jié)數(shù)以增加提升高度，因此具有廣泛的應(yīng)用范圍。然而，其較高的重心不利于整機(jī)的穩(wěn)定性和塔架的受力，并且需要工時(shí)來組裝和拆卸。

塔身回轉(zhuǎn)式

下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)是指回轉(zhuǎn)部分位于塔式起重機(jī)的下部，塔身、配重和所有機(jī)構(gòu)可以與轉(zhuǎn)盤一起旋轉(zhuǎn)下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)重心低，穩(wěn)定性好，塔力有利（上部旋轉(zhuǎn)塔的彎矩由對(duì)角布置的兩個(gè)主弦桿承擔(dān)，下部旋轉(zhuǎn)塔由四個(gè)弦桿承擔(dān)）而且因?yàn)槠胶饣胤旁谙掳氩糠郑梢宰约贺Q起來、整體搬運(yùn)。中國(guó)的QT1-2型塔式起重機(jī)是一種輕型塔式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。

QT1-2型塔式起重機(jī)主要由塔身組成、吊臂和底盤，起重機(jī)的起重扭矩為160kN·m，起重量為10～20k  n，工作范圍為8.5 ~ 20m，軌距為2.8米。該起重機(jī)重心低、旋轉(zhuǎn)靈活，可折疊運(yùn)輸，安裝方便。適用于五層及以下建筑結(jié)構(gòu)的安裝和預(yù)制構(gòu)件工廠的裝卸作業(yè)。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

塔式起重機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括鐵路、公路、水利等，在建、橋梁修建、塔式起重機(jī)可以用來裝卸貨物。2017年11月，中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布了《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》號(hào)文件，其中顯示鐵路總投資每年將增加8000億元。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷加大，促進(jìn)了塔式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展，2017年-2022年我國(guó)塔式起重機(jī)專業(yè)產(chǎn)值呈上升趨勢(shì)。2022年我國(guó)塔式起重機(jī)專業(yè)產(chǎn)值約9萬臺(tái)套，與去年同期相比增長(zhǎng)近20%

房地產(chǎn)領(lǐng)域

塔式起重機(jī)也廣泛應(yīng)用于房地產(chǎn)領(lǐng)域，通常用于在建筑工地上提升建筑鋼筋、木楞、混凝土、鋼管等原材。2017-2022年，隨著我國(guó)房地產(chǎn)職業(yè)的發(fā)展，拉動(dòng)了塔式起重機(jī)的專業(yè)需求，塔式起重機(jī)的銷量逐年增長(zhǎng)。2021年我國(guó)塔式起重機(jī)專業(yè)銷量約為75萬臺(tái)；2022年我國(guó)塔式起重機(jī)專業(yè)銷量約為85萬臺(tái)。

隨著塔式起重機(jī)技術(shù)的發(fā)展，塔式起重機(jī)的型號(hào)和規(guī)格不斷改進(jìn)，性能不斷提高、隨著質(zhì)量的不斷提高，塔式起重機(jī)不僅滿足其安全性、可靠、除了高效的基本性能，它還趨向于智能和綠色。

設(shè)計(jì)方法精確化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展改變了塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)理念利用有限元技術(shù)、疲勞分析、動(dòng)態(tài)仿真分析的廣泛應(yīng)用使得塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)算、應(yīng)力分析更加準(zhǔn)確，塔式起重機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理；一些有實(shí)力的塔機(jī)制造商利用自身的設(shè)計(jì)能力，開發(fā)了塔機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)專用軟件，進(jìn)一步推動(dòng)了塔機(jī)設(shè)計(jì)向優(yōu)化方向發(fā)展，提高了塔機(jī)產(chǎn)品的安全性、可靠性、節(jié)能效果，同時(shí)大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

零部件模塊化

模塊化設(shè)計(jì)可能會(huì)增加一點(diǎn)制造成本，但它不僅可以提高產(chǎn)量和質(zhì)量，還可以降低管理成本，并相應(yīng)地降低用戶的購(gòu)買成本。例如，模型A和模型B有許多結(jié)構(gòu)零件（例如標(biāo)準(zhǔn)接頭和吊桿接頭、平衡臂節(jié)）是通用的，那么用戶可以購(gòu)買不太常用的結(jié)構(gòu)部件并交替使用它們，從而降低購(gòu)買成本。因此，模塊化設(shè)計(jì)是塔式起重機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，許多國(guó)際塔式起重機(jī)制造商如利勃海爾、Potain、Terex、沃爾夫克蘭等人采用了模塊化設(shè)計(jì)。

控制智能化

隨著數(shù)字化、集成化、智能技術(shù)的快速發(fā)展是高度可靠的、低能耗、微型化、集成化、各種數(shù)字液壓、塔式起重機(jī)廣泛使用機(jī)電和電氣元件，這使得傳動(dòng)和控制系統(tǒng)的尺寸較小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。在控制手段上，采用無級(jí)調(diào)速、安全監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)故障診斷系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了塔式起重機(jī)運(yùn)行過程的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄、遠(yuǎn)程控制保證了塔機(jī)的安全使用和實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了控制故障點(diǎn)，提高了塔機(jī)的可靠性。

制造綠色化

塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)充分考慮了構(gòu)件的通用性、模塊化，所以零件高度密集，適合批量生產(chǎn)。批量零件由原材料預(yù)處理而成、下料、焊接、機(jī)加、裝配、從涂裝到涂裝都采用生產(chǎn)線，不僅提高了材料的利用率、零部件通用性、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)美觀，且易于管理、減少污染、節(jié)約成本。Liebherr、ZOOMLION、波坦等公司有成熟的生產(chǎn)線。