塔式起重機

塔式起重機（Tower crane  ）又稱塔吊、塔式起重機是一種立式塔身全回轉起重機，其起重臂安裝在塔身頂部，形成“Г”形的工作空間。塔式起重機的工作原理是起重機通過吊鉤或其他取物裝置提升或提升并移動重物，提升機構通過取物裝置將重物從取物處提起，通過旋轉或變幅機構移動物料在水平面內(nèi)的位置。塔式起重機的特殊結構使其能夠在空間中實現(xiàn)長距離、高強度、高效的提升和搬運工作。建筑用塔式起重機可以追溯到西歐，現(xiàn)代塔式起重機的第一個原型出現(xiàn)在1912年-1914年和1923年，第一臺相對完整的現(xiàn)代塔式起重機被制造出來并用于建筑施工。

20世紀30年代，德國開始批量生產(chǎn)塔式起重機并出口國外。作為大型起重運輸施工機械，塔式起重機主要由工作機構組成、金屬結構和電氣零件。塔式起重機按其行走機構、回轉方式、變幅方式和起重量按回轉方式可分為上回轉塔式起重機和下回轉塔式起重機等多種類型。

塔式起重機是一種間歇式搬運機械，在工程施工中起著重要的作用，主要包括吊裝、回轉、變幅和起升變幅的三種基本工況、起升回轉、起升變幅和回轉的復合工況。由于其智能控制和結構安裝、拆裝簡單等特點，在建筑、它在水利水電工程中得到了廣泛應用，已成為一種重要的施工搬運設備。 

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

塔式起重機作為一種大型起重運輸機械，主要由工作機構組成、金屬結構和電氣零件。

工作結構

塔式起重機的機械部分主要是指旋轉、起升、變幅、行走等工作機構主要實現(xiàn)塔式起重機的不同運動要求這些工作機構可根據(jù)工作條件獨立或聯(lián)合運行。

回轉機構：回轉機構是一種動力傳動裝置，由電機和齒輪軸承組成，用于實現(xiàn)貨物以塔架為旋轉中心的圓周運動。擴大工作范圍，提高施工工作效率。

起升機構：起升機構主要用于實現(xiàn)貨物的上升或下降，主要由電機組成、聯(lián)軸器、減速器、鋼絲繩和吊鉤等。

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

行走機構：塔式起重機的行走機構包括支撐行走裝置和驅動裝置兩部分。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。驅動裝置依靠車輪與軌道頂面之間的摩擦力使塔式起重機沿軌道移動，包括電機、制動器、減速器、齒輪等零部件。

金屬結構

塔式起重機的金屬結構由塔身組成、轉臺、底座起重臂、平衡臂等零件，它們是塔式起重機的骨架，支撐著整機。

塔身：塔身是塔式起重機的主要結構之一，由基礎段和標準段組成其截面為方形網(wǎng)格結構，是其他結構的安裝基礎它主要承受旋轉部分重量產(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。

轉臺：轉臺是塔式起重機旋轉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塔體連接，下連接架與塔體標準節(jié)連接，上連接架、下連接架通過螺栓分別與回轉支承的內(nèi)外圈連接。上回轉自升式塔式起重機的回轉平臺多采用鋼和鋼板焊接而成的工字截面環(huán)形結構，轉盤兩側安裝有回轉機構。

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

起重臂：動臂又稱吊臂，一般采用變截面格構式結構設計，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構，與平衡重連接，以平衡吊臂重量引起的彎矩，防止起重機傾翻。

電氣部分

電氣部分為塔式起重機的機械運行提供能量，主要包括驅動裝置、控制系統(tǒng)和安全裝置等電氣設備。

驅動裝置

驅動裝置是為塔式起重機正常運行提供動力的裝置通常，交流電機用于為各機構提供動力；電控裝置是塔機的指揮裝置，控制系統(tǒng)依靠驅動裝置和制動裝置來調(diào)節(jié)機構的升降、制動、機構的速度調(diào)節(jié)和安全。

控制裝置：控制系統(tǒng)是塔機的重要組成部分，完成機構的啟動、制動、改向、調(diào)速和監(jiān)控機構的安全工作，起到安全保護作用，并及時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，是塔式起重機不可缺少的關鍵設備，主要包括“二限制、四限位和三保險”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限制裝置；三保險：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。

塔式起重機的吊臂很長，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，達到整個振幅的80%普通的履帶式、輪胎起重機的振幅利用率不得超過50%而且會隨著建筑高度的增加而急劇下降。

塔式起重機

塔式起重機的塔高較大，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筑物的施工。因為塔式起重機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，起吊重物可同時垂直和水平運輸，同時可做360°全回轉運動，靈活快速。并且可以提升各種類型的建筑材料、制品、預制構件和建筑設備，特別適合吊裝超長、超寬的重大物件。

塔式起重機有多種工作速度。提升機構通常包括正常運行的提升速度、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。

塔式起重機機械化、它標準化程度高，能適應頻繁的現(xiàn)場轉移，工作平穩(wěn)安全可靠。然而，塔式起重機結構龐大，重量較重，運輸和轉移現(xiàn)場需要很長時間軌道塔吊也需要鋪設軌道、費工、且成本高。

由于塔式起重機操作復雜，工作環(huán)境危險，需要專業(yè)操作人員對其進行控制和管理，否則會存在安全隱患。

塔頂回轉式

塔頂旋轉塔式起重機是指旋轉部分設置在塔式起重機的上部，塔身是靜止的，不隨上部的旋轉而旋轉，通常由底座帶動、塔身、回轉裝置、起重臂、平衡重物等組成。不僅要安裝上部旋轉塔式起重機、下面兩部分是一體的，上面部分是允許的、下面兩部分相對旋轉。頂起加接頭更方便，但重心也高，風壓大，整體質量也增加。根據(jù)回轉支承的結構形式，回轉上部的結構可分為塔帽式、轉柱式、平臺式和塔頂式，國內(nèi)QT1-6型塔式起重機是一種中型塔式起重機，具有旋轉塔頂。

QT1-6型塔式起重機由底座組成、塔身、起重臂、塔頂和平衡重等。這臺起重機的最大起重扭矩為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。它的特點是可以轉彎和行駛，并且可以根據(jù)需要適當增加塔節(jié)數(shù)以增加提升高度，因此具有廣泛的應用范圍。然而，其較高的重心不利于整機的穩(wěn)定性和塔架的受力，并且需要工時來組裝和拆卸。

塔身回轉式

下回轉塔式起重機是指回轉部分位于塔式起重機的下部，塔身、配重和所有機構可以與轉盤一起旋轉下回轉塔式起重機重心低，穩(wěn)定性好，塔力有利（上部旋轉塔的彎矩由對角布置的兩個主弦桿承擔，下部旋轉塔由四個弦桿承擔）而且因為平衡回放在下半部分，可以自己豎起來、整體搬運。中國的QT1-2型塔式起重機是一種輕型塔式旋轉起重機。

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

基礎設施建設

塔式起重機的應用領域主要是基礎設施建設，包括鐵路、公路、水利等，在建、橋梁修建、塔式起重機可以用來裝卸貨物。2017年11月，中國國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》號文件，其中顯示鐵路總投資每年將增加8000億元。隨著我國基礎設施投入的不斷加大，促進了塔式起重機行業(yè)的發(fā)展，2017年-2022年我國塔式起重機專業(yè)產(chǎn)值呈上升趨勢。2022年我國塔式起重機專業(yè)產(chǎn)值約9萬臺套，與去年同期相比增長近20%

房地產(chǎn)領域

塔式起重機也廣泛應用于房地產(chǎn)領域，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，隨著我國房地產(chǎn)職業(yè)的發(fā)展，拉動了塔式起重機的專業(yè)需求，塔式起重機的銷量逐年增長。2021年我國塔式起重機專業(yè)銷量約為75萬臺；2022年我國塔式起重機專業(yè)銷量約為85萬臺。

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

設計方法精確化

計算機技術的發(fā)展改變了塔式起重機的設計理念利用有限元技術、疲勞分析、動態(tài)仿真分析的廣泛應用使得塔式起重機的設計和計算、應力分析更加準確，塔式起重機零部件的結構設計更加合理；一些有實力的塔機制造商利用自身的設計能力，開發(fā)了塔機參數(shù)化設計專用軟件，進一步推動了塔機設計向優(yōu)化方向發(fā)展，提高了塔機產(chǎn)品的安全性、可靠性、節(jié)能效果，同時大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強競爭力。

零部件模塊化

模塊化設計可能會增加一點制造成本，但它不僅可以提高產(chǎn)量和質量，還可以降低管理成本，并相應地降低用戶的購買成本。例如，模型A和模型B有許多結構零件（例如標準接頭和吊桿接頭、平衡臂節(jié)）是通用的，那么用戶可以購買不太常用的結構部件并交替使用它們，從而降低購買成本。因此，模塊化設計是塔式起重機發(fā)展的必然趨勢，許多國際塔式起重機制造商如利勃海爾、Potain、Terex、沃爾夫克蘭等人采用了模塊化設計。

控制智能化

隨著數(shù)字化、集成化、智能技術的快速發(fā)展是高度可靠的、低能耗、微型化、集成化、各種數(shù)字液壓、塔式起重機廣泛使用機電和電氣元件，這使得傳動和控制系統(tǒng)的尺寸較小、質量輕、結構緊湊。在控制手段上，采用無級調(diào)速、安全監(jiān)控系統(tǒng)、遠程維護系統(tǒng)、自動故障診斷系統(tǒng)得到廣泛應用，實現(xiàn)了塔式起重機運行過程的自動控制、自動顯示與記錄、遠程控制保證了塔機的安全使用和實時監(jiān)控，減少了控制故障點，提高了塔機的可靠性。

制造綠色化

塔式起重機的設計充分考慮了構件的通用性、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處理而成、下料、焊接、機加、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。