塔式起重機(jī)是臂架安置在垂直的塔身頂部的可回轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)。塔式起重機(jī)又稱塔機(jī)或塔吊，由鋼結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、電氣系統(tǒng)及安全裝置四部分組成。

1.分類及表示方法

塔式起重機(jī)的類型很多，其共同特點(diǎn)是有一個(gè)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(shè)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(yùn)自行架設(shè)，起重力矩和起升高度都不大的塔機(jī)；非快速安裝式是指不能整體拖運(yùn)和不能自行架設(shè)，需要借助輔助其他起重機(jī)械完成拆裝的塔機(jī)，但這類塔機(jī)的起升高度、臂架長(zhǎng)度和起重力矩  均比快速架設(shè)式塔機(jī)大得多。

按行走機(jī)構(gòu)：可分為固定式、移動(dòng)式和自升式三種。固定式是將起重機(jī)固定在地面或建筑物上，移動(dòng)式有軌道式、輪胎式和履帶式三種。自升式有內(nèi)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的位置：分為上回轉(zhuǎn)和下回轉(zhuǎn)兩種。目前應(yīng)用最廣泛的是上回轉(zhuǎn)自升式塔機(jī)。

按臂架支承型式：分為平頭式小車變幅塔機(jī)和非平頭小車變幅式塔機(jī)

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(kuò)大塔機(jī)的應(yīng)用范圍，滿足各種工程施工的要求，自升式塔機(jī)一般設(shè)計(jì)成一機(jī)四用的形式，即軌道行走自升式塔機(jī)、固定自升式塔機(jī)、附著自升式塔機(jī)和內(nèi)爬升式塔機(jī)。

塔式起重機(jī)的型號(hào)由類、組、型、特性、主要參數(shù)及改型代號(hào)組成如下：

型號(hào)舉例：ＱＴＫ２５Ａ——第一次改型２５０ｋＮ·ｍ快裝下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)；

ＱＴＺ８００——起重力矩８０００ｋＮ·ｍ上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)。

2.基本構(gòu)造

（1）下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)

下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的吊臂鉸接在塔身頂部，塔身、平衡重和所有工作機(jī)構(gòu)均裝在下部轉(zhuǎn)臺(tái)上，并與轉(zhuǎn)臺(tái)一起回轉(zhuǎn)。它重心低、穩(wěn)定性好、塔身受力較好，能做到自行架設(shè)，整體拖運(yùn)，起升高度小。以ＱＴＡ６０型塔機(jī)為例說明其構(gòu)造及工作原理。

ＱＴＡ６０型塔式起重機(jī)是下回轉(zhuǎn)軌道式塔機(jī)，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(shè)備安裝工程。該機(jī)主要由吊臂１１、塔身１０、轉(zhuǎn)臺(tái)４、底架２、行走臺(tái)車１、工作機(jī)構(gòu)、駕駛室７和電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖3-14所示。

金屬結(jié)構(gòu)部分：

１）起重臂。起重臂用鋼管焊接的格構(gòu)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(gòu)式正方形斷面，上端與起重臂連接，下端與平臺(tái)連

接。

３）回轉(zhuǎn)平臺(tái)。由型鋼及鋼板焊接成平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)，平臺(tái)前部安裝塔身，后面布置兩套電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，用于完成起升和變幅工作。回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底架用交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承連接。通過回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置使平臺(tái)回轉(zhuǎn)。

４）底架。用鋼板焊接成的方形底座大梁及四條輻射狀擺動(dòng)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(gè)支腿端部安裝一個(gè)兩輪行走臺(tái)車。其中兩個(gè)帶動(dòng)力行走臺(tái)車，布置在軌道的一側(cè)。行走臺(tái)車相對(duì)支腿可以轉(zhuǎn)動(dòng)，便于塔機(jī)轉(zhuǎn)彎。整體拖運(yùn)時(shí)，支腿可向里收攏，減少拖運(yùn)寬度。

工作機(jī)構(gòu)部分

１）起升機(jī)構(gòu)。采用單卷筒卷揚(yáng)機(jī)提供的動(dòng)力拉動(dòng)起升滑輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)吊鉤上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吊重。

２）變幅機(jī)構(gòu)。采用單卷筒卷揚(yáng)機(jī)提供的動(dòng)力拉動(dòng)變幅滑輪機(jī)構(gòu)，改變吊臂仰角，實(shí)現(xiàn)吊重。

圖3-14 ＱＴＡ６０型塔式起重機(jī)

１行走臺(tái)車；２底架；３回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；４轉(zhuǎn)臺(tái)及配重；５變幅卷揚(yáng)機(jī)；６起升卷揚(yáng)機(jī)；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(yáng)機(jī)構(gòu)

３）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。采用立式鼠籠式電機(jī)通過液壓耦合器和行星減速器驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)小齒輪繞回轉(zhuǎn)支承外齒圈回轉(zhuǎn)。在減速器輸入端還裝有開式制動(dòng)器。

４）行走機(jī)構(gòu)。由行走臺(tái)車和驅(qū)動(dòng)裝置組成。四個(gè)雙輪臺(tái)車裝在擺動(dòng)支腿的端部，并可繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其中兩個(gè)帶有行走動(dòng)力的臺(tái)車布置在軌道的同一側(cè)，電機(jī)通過液壓耦合器和行星擺線針輪減速器及一對(duì)開式齒輪驅(qū)動(dòng)車輪。行走機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)與減速器之間用液力耦合器連接，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。

５）駕駛室升降機(jī)構(gòu)。塔身下部安裝一個(gè)小卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)用于提升和放下駕駛室。

該機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)移動(dòng)時(shí)可以整體拖運(yùn)和整體裝拆，因此轉(zhuǎn)移工地方便。由于下回轉(zhuǎn)塔機(jī)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(shè)的發(fā)展，高層建筑越來越多，施工企業(yè)購買的塔機(jī)應(yīng)適合各類建設(shè)工程的需要，使下回轉(zhuǎn)塔機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用空間越來越小。

（2）上回轉(zhuǎn)塔機(jī)

當(dāng)建筑高度超過５０ｍ時(shí)，一般必須采用上回轉(zhuǎn)自升式塔式起重機(jī)。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(jī)可分為內(nèi)部爬升式和外部附著式兩種。內(nèi)部自升式的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不如外部附著式塔機(jī)，一般只在工程對(duì)象、建筑形體及周圍空間等條件不宜采用外附式塔機(jī)時(shí)，才采用內(nèi)爬式塔機(jī)。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)的起重臂裝在塔頂上，塔頂和塔身通過回轉(zhuǎn)支承連接在一起，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使塔頂回轉(zhuǎn)而塔身不動(dòng)。

外部附著式塔機(jī)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(jī)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(jī)總體構(gòu)造，該機(jī)為水平臂架，小車變幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機(jī)。該機(jī)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(duì)象。主要的技術(shù)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(shè)有４５ｍ及５６ｍ兩種長(zhǎng)度的起重臂。該機(jī)塔具有起重量大，工作速度快，自重輕，性能先進(jìn)，使用安全可靠，廣泛應(yīng)用多層、高層民用與工業(yè)建筑、碼頭和電站等工程施工。

圖3-15 ＱＴＺ８０型塔式起重機(jī)

１固定基礎(chǔ)；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(jī)構(gòu)；９回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；１０上支座；

１１回轉(zhuǎn)塔身；１２平衡臂；13起升機(jī)構(gòu)；１４塔頂；１５平衡臂拉桿；１６起重臂拉桿；１７起重臂；１８變幅機(jī)構(gòu)

金屬結(jié)構(gòu)：

１）底架。底架是塔式起重機(jī)中承受全部載荷的最底部結(jié)構(gòu)件，固定式和附著式塔機(jī)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)。塔身安裝在底架上，由許多標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用螺栓連接而成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)有加強(qiáng)型和普通型兩種，加強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)節(jié)全部安裝在塔身最下部（即在全部普通型標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下面），嚴(yán)禁把加強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和普通型標(biāo)準(zhǔn)節(jié)混裝。各標(biāo)準(zhǔn)節(jié)內(nèi)均設(shè)有供人通行的爬梯，并在部分標(biāo)準(zhǔn)節(jié)內(nèi)（一般每隔三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）設(shè)有一個(gè)休息平臺(tái)。

圖3-17 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

３）頂升套架。頂升套架主要由套架結(jié)構(gòu)、工作平臺(tái)、頂升橫梁、頂升油缸和爬爪等組成。塔機(jī)的自升加節(jié)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(cè)的橫梁上。液壓泵站安放在油缸一側(cè)的平臺(tái)上；頂升套架內(nèi)側(cè)安裝有可調(diào)節(jié)滾輪，頂升時(shí)滾輪起導(dǎo)向支承作用，沿塔身行走。塔套外側(cè)有上、下兩層工作平臺(tái)，平臺(tái)四周有護(hù)欄。

圖3-18 頂升套架

４）回轉(zhuǎn)支承總成。一般由回轉(zhuǎn)平臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承、固定支座（或?yàn)榈准埽┙M成。

圖3-19回轉(zhuǎn)支撐總成

５）回轉(zhuǎn)塔身。回轉(zhuǎn)塔身為整體框架結(jié)構(gòu)，下端與回轉(zhuǎn)上支座連接；上端與塔頂、平衡臂和起重臂連接。

圖3-20 回轉(zhuǎn)塔身

６）塔頂。塔頂是斜錐體結(jié)構(gòu)，塔頂下端用銷軸與回轉(zhuǎn)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(gè)角鋼拼焊成的鋼管，整個(gè)臂架為三角形截面的空間桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間用銷軸連接，采用兩根剛性拉桿的雙吊點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)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(zhuǎn)塔身用銷軸連接，并安裝變幅小車牽引機(jī)構(gòu)。變幅小車上設(shè)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(jié)構(gòu)，平衡臂根部用銷軸與回轉(zhuǎn)塔身連接，尾部用兩根平衡臂拉桿與塔頂連接。平衡臂上設(shè)有護(hù)欄和走道，起升機(jī)構(gòu)和平衡重均安裝在平衡臂尾部，根據(jù)不同的臂長(zhǎng)配備不同的平衡重。

圖3-23 平衡臂

9）通道與平臺(tái):塔身中的通道，一般都要設(shè)直立梯或斜梯，設(shè)置在塔身內(nèi)部。最頂部的塔身節(jié)或回轉(zhuǎn)固定支座上設(shè)平臺(tái)；凡需安裝、檢修操作的處所，都應(yīng)設(shè)可靠的通道和平臺(tái)。

工作機(jī)構(gòu)：

1）起升機(jī)構(gòu)。起升卷揚(yáng)機(jī)安裝在平衡臂的尾部。

２）變幅機(jī)構(gòu)。小車牽引機(jī)構(gòu)安裝在吊臂的根部。

３）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有兩套，對(duì)稱布置在大齒圈兩側(cè)。

４）行走機(jī)構(gòu)。由兩個(gè)主動(dòng)臺(tái)車和兩個(gè)被動(dòng)臺(tái)車、限位器、夾軌器及撞塊等組成。

５）頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)。頂升機(jī)構(gòu)的工作是靠安裝在爬架側(cè)面的頂升油缸和液壓泵站來完成。

ａ．起升機(jī)構(gòu)             ｂ．變幅機(jī)構(gòu)      ｃ．回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)    ｄ．行走機(jī)構(gòu)

圖3-24 工作機(jī)構(gòu)

安全控制裝置：

塔式起重機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gè)行程開關(guān)和對(duì)應(yīng)調(diào)整螺桿等組成。安裝在塔頂中部前側(cè)的弦桿上。當(dāng)起重機(jī)吊重物時(shí)，塔頂主弦桿會(huì)發(fā)生變形。當(dāng)荷載大于限定值，其變形顯著，當(dāng)螺桿與限位開關(guān)觸頭接觸時(shí)，力矩控制電路發(fā)出報(bào)警，并切斷起升機(jī)構(gòu)電源，達(dá)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(fā)生的一種安全裝裝置。由導(dǎo)向滑輪、測(cè)力環(huán)及限位開關(guān)等組成。測(cè)力環(huán)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(shí)，便將此力傳給測(cè)力環(huán)。當(dāng)荷載超過額定起重量時(shí)，測(cè)力環(huán)外殼產(chǎn)生變形。測(cè)力環(huán)內(nèi)金屬片和測(cè)力環(huán)殼體固接，并隨殼體受力變形而延伸，導(dǎo)致限位開關(guān)觸頭接觸。力矩控制電路發(fā)出報(bào)警，并切斷起升機(jī)構(gòu)電源，達(dá)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(gè)減速裝置，由卷筒軸驅(qū)動(dòng)，它可記下卷筒轉(zhuǎn)數(shù)及起升繩長(zhǎng)度，減速裝置驅(qū)動(dòng)其上若干個(gè)凸輪。當(dāng)工作到極限位置時(shí)，凸輪控制觸頭開關(guān)，可切斷相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。

４）回轉(zhuǎn)限位器。回轉(zhuǎn)限位器帶有由小齒輪驅(qū)動(dòng)的減速裝置，小齒輪直接與回轉(zhuǎn)齒圈嚙合。當(dāng)塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，其回轉(zhuǎn)圈數(shù)在限位器中記錄下來。減速裝置帶動(dòng)凸輪控制觸頭開關(guān)，便可在規(guī)定的回轉(zhuǎn)角度位置停止回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

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(jī)行走在沒有撞到軌道緩沖器之前停止運(yùn)動(dòng)。

６）超程限位器。當(dāng)行走限位器失效時(shí)，超程限位器用以切斷總電源，停止塔式起重機(jī)運(yùn)

行。所有限位裝置工作原理都是通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)加上電控設(shè)備而達(dá)到目的。

（3）內(nèi)爬式塔式起重機(jī)

內(nèi)爬式塔式起重機(jī)安裝在建筑物內(nèi)部，并利用建筑物的骨架來固定和支撐塔身（圖3-26）。它的構(gòu)造和普通上回轉(zhuǎn)式塔式起重機(jī)基本相同。不同之處是增加了一個(gè)套架和一套爬升機(jī)構(gòu)，塔身較短。利用套架和爬升機(jī)構(gòu)能自己爬升。內(nèi)爬式起重機(jī)多由外附式改制而成的。

圖3-26 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)

（4）塔式起重機(jī)安全作業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)：

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)通過對(duì)塔機(jī)工作載荷、位移等信號(hào)的采集和額定工作參數(shù)的采集，利用液晶顯示屏實(shí)時(shí)向操作者顯示塔機(jī)的當(dāng)前工作參數(shù)及與額定參數(shù)的對(duì)比狀況，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，為管理者進(jìn)行監(jiān)管塔機(jī)提供了有效的數(shù)據(jù)來源。

圖3-27 塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

其主要功能有：

（1）實(shí)時(shí)顯示：以圖形和數(shù)值實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前工作參數(shù)，包括起重量、力矩、幅度、回轉(zhuǎn)角度及起升高度；（圖形為塔機(jī)額定起重特性曲線）

（2）臨界報(bào)警：當(dāng)起重量、起重力矩超過90%額定值時(shí)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警；

（3）安全控制：24路控制信號(hào)輸出，接入塔機(jī)控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)GB/T5031-2008中的所有安全控制要求；

（4）參數(shù)記錄：全工作參數(shù)記錄儲(chǔ)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(tǒng)計(jì)管理。

（5）統(tǒng)計(jì)功能：可自動(dòng)進(jìn)行累計(jì)工作時(shí)間和累計(jì)工作循環(huán)統(tǒng)計(jì)和顯示；

（6）超載查詢：可在下載數(shù)據(jù)中方便地查詢超載次數(shù)、超載重量及超載工況數(shù)據(jù)；

（7）單機(jī)區(qū)域限制：可通過預(yù)設(shè)參數(shù)防止吊鉤進(jìn)入限制工作區(qū)域；

（8）群塔干涉預(yù)警：適用于動(dòng)臂、平臂、平頭等不同形式塔機(jī)混合復(fù)雜的施工情況。

（9）違章短信提醒：塔機(jī)違章作業(yè)時(shí)刻通過短信形式發(fā)送至安全管理員手機(jī)。

（10）遠(yuǎn)程管理：塔機(jī)的工作數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，通過授權(quán)可以實(shí)時(shí)查看、管理；

（11）密碼功能：所有參數(shù)的設(shè)定都設(shè)有密碼保護(hù)，防止非授權(quán)更改。

塔式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）非接觸式角度、高度、幅度傳感器，重復(fù)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、安裝更方便；（2）非接觸式角度、高度、幅度傳感器，重復(fù)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、安裝更方便；（3）標(biāo)配中文、英文、俄文三中語言顯示界面，中英文兩種界面的數(shù)據(jù)管理軟件；（4）所有參數(shù)設(shè)定都設(shè)有密碼保護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)的更改行為；（5）所有傳感器及主電路板均加裝了防雷保護(hù)裝置。

常見設(shè)備：

1、軌道式上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)
2、軌道式上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)
3、軌道式下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)
4、軌道式下回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)
5、快裝式塔式起重機(jī)
6、汽車塔式起重機(jī)
7、輪胎塔式起重機(jī)
8、履帶塔式起重機(jī)
9、組合塔式起重機(jī)