塔式起重機是臂架安置在垂直的塔身頂部的可回轉(zhuǎn)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(tǒng)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�？焖侔惭b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(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)機構的位置：分為上回轉(zhuǎn)和下回轉(zhuǎn)兩種。目前應用最廣泛的是上回轉(zhuǎn)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(nèi)爬升式塔機。
塔式起重機的型號由類、組、型、特性、主要參數(shù)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(zhuǎn)塔式起重機；
ＱＴＺ８００——起重力矩８０００ｋＮ·ｍ上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機。
2.基本構造
（1）下回轉(zhuǎn)塔式起重機
下回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺上，并與轉(zhuǎn)臺一起回轉(zhuǎn)。它重心低、穩(wěn)定性好、塔身受力較好，能做到自行架設，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(qū)動的卷揚機構，用于完成起升和變幅工作�；剞D(zhuǎn)平臺與底架用交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承連接。通過回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使平臺回轉(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(zhuǎn)動，便于塔機轉(zhuǎn)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(xiàn)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(xiàn)吊重。
圖3-14 ＱＴＡ６０型塔式起重機
１行走臺車；２底架；３回轉(zhuǎn)機構；４轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qū)動回轉(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器。
４）行走機構。由行走臺車和驅(qū)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(zhuǎn)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(qū)動車輪。行走機構和回轉(zhuǎn)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(wěn)。
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(zhuǎn)場移動時可以整體拖運和整體裝拆，因此轉(zhuǎn)移工地方便。由于下回轉(zhuǎn)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(fā)展，高層建筑越來越多，施工企業(yè)購買的塔機應適合各類建設工程的需要，使下回轉(zhuǎn)塔機的發(fā)展和應用空間越來越小。
（2）上回轉(zhuǎn)塔機
當建筑高度超過５０ｍ時，一般必須采用上回轉(zhuǎn)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(nèi)部爬升式和外部附著式兩種。內(nèi)部自升式的綜合技術經(jīng)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(nèi)爬式塔機。上回轉(zhuǎn)塔機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)機構使塔頂回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yè)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(zhuǎn)機構；１０上支座；
１１回轉(zhuǎn)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(jié)。塔身安裝在底架上，由許多標準節(jié)用螺栓連接而成。標準節(jié)有加強型和普通型兩種，加強型標準節(jié)全部安裝在塔身最下部（即在全部普通型標準節(jié)下面），嚴禁把加強型標準節(jié)和普通型標準節(jié)混裝。各標準節(jié)內(nèi)均設有供人通行的爬梯，并在部分標準節(jié)內(nèi)（一般每隔三節(jié)標準節(jié)）設有一個休息平臺。
圖3-17 標準節(jié)
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(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的橫梁上。液壓泵站安放在油缸一側的平臺上；頂升套架內(nèi)側安裝有可調(diào)節(jié)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(zhuǎn)支承總成。一般由回轉(zhuǎn)平臺、回轉(zhuǎn)支承、固定支座（或為底架）組成。
 
圖3-19回轉(zhuǎn)支撐總成
５）回轉(zhuǎn)塔身�；剞D(zhuǎn)塔身為整體框架結構，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。塔頂是斜錐體結構，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(jié)與節(jié)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(zhuǎn)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(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(jù)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(nèi)部。最頂部的塔身節(jié)或回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機構�；剞D(zhuǎn)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(tǒng)。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(zhuǎn)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(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行程開關和對應調(diào)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(fā)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(fā)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(fā)生的一種安全裝裝置。由導向滑輪、測力環(huán)及限位開關等組成。測力環(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�；喪艿戒摻z繩合力作用時，便將此力傳給測力環(huán)。當荷載超過額定起重量時，測力環(huán)外殼產(chǎn)生變形。測力環(huán)內(nèi)金屬片和測力環(huán)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(fā)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(qū)動，它可記下卷筒轉(zhuǎn)數(shù)及起升繩長度，減速裝置驅(qū)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(zhuǎn)限位器�；剞D(zhuǎn)限位器帶有由小齒輪驅(qū)動的減速裝置，小齒輪直接與回轉(zhuǎn)齒圈嚙合。當塔式起重機回轉(zhuǎn)時，其回轉(zhuǎn)圈數(shù)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(guī)定的回轉(zhuǎn)角度位置停止回轉(zhuǎn)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(nèi)爬式塔式起重機
內(nèi)爬式塔式起重機安裝在建筑物內(nèi)部，并利用建筑物的骨架來固定和支撐塔身（圖3-26）。它的構造和普通上回轉(zhuǎn)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(nèi)爬式起重機多由外附式改制而成的。
 
圖3-26 內(nèi)爬式塔式起重機
（4）塔式起重機安全作業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)：
塔式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)通過對塔機工作載荷、位移等信號的采集和額定工作參數(shù)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(shù)及與額定參數(shù)的對比狀況，并對數(shù)據(jù)進行記錄，為管理者進行監(jiān)管塔機提供了有效的數(shù)據(jù)來源。
圖3-27 塔式起重機安全監(jiān)控管理系統(tǒng)
其主要功能有：
（1）實時顯示：以圖形和數(shù)值實時顯示當前工作參數(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(fā)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(tǒng)即可實現(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)計管理。
（5）統(tǒng)計功能：可自動進行累計工作時間和累計工作循環(huán)統(tǒng)計和顯示；
（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）單機區(qū)域限制：可通過預設參數(shù)防止吊鉤進入限制工作區(qū)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(yè)時刻通過短信形式發(fā)送至安全管理員手機。
（10）遠程管理：塔機的工作數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，通過授權可以實時查看、管理；
（11）密碼功能：所有參數(shù)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(jiān)控管理系統(tǒng)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(shù)據(jù)管理軟件；（4）所有參數(shù)設定都設有密碼保護，防止未經(jīng)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(zhuǎn)塔式起重機
2、軌道式上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機
3、軌道式下回轉(zhuǎn)塔式起重機
4、軌道式下回轉(zhuǎn)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
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