塔式起重机及其装置结构

建筑起重机械发展概述

前言

塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转的起重机械在工业与民用建筑施工中是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。基本结构图如图1.1所示。工作机构主要包括：起升机构、回转机构、小车牵引机构、台车行走驱动机构等；起升机构是塔式起重机中最重要、最基本的机构，是以间歇，重复工作方式，将重物通过其中吊钩或其他吊具悬挂在承载构件（如钢丝绳、链条）上进行起升、下降，或起升与运移的机械设备。主要安装在塔式起重机的起重臂上。其主要组成部分有：电机、变速箱、制动器、卷筒、底架、轴承座和安全装置等。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达全幅度的80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧的减少。因此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的是使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。

1 课题国内外现状

塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的，战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程迫切需要大量性能良好的塔式起重机。我国从一九五四年试制出第一台TQ2-6型塔式起重机以来，已有将近50年的历史。到现在为止，我国塔式起重机的生产厂已接近400家，年产大大小小的各种塔机已将近1万台，生产各种规格已有18种之多，最大的达900tm，最小的为10tm；起重量已经突破400吨，工作幅度已达到82米，起升高度（非自升附着式）已超过128米。据参考文献[2]所述：进入20世纪90年代以后，我国塔式起重机行业随着全国范围建筑业的发展而进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，而且有部分产品已出口到国外。但不可否认的是我国的塔机产品的技术性能、制作质量和品种型号规格，与发达国家产品相比，仍然存在较大的差距。国外凭借先进的生产技术和设备，发展动向主要体现在发展超大型起重机、“迷你”起重机、伸缩臂结构不断改进、数据总线技术的应用、静液压传动起重机的研发等。1.1 我国塔机的发展历程

在中国塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。

图1.1 塔式起重机整体结构图

1-固定基础；2-固定支腿；3-附着装置；4-顶升机构；5-下支座；6-上支座；7-回转机构；8-回转塔身；9-司机室；10-变幅机构；11-载重小车；12-吊钩；13-起重臂；14-起重臂拉杆；15-塔顶；16-平衡臂拉杆；17-平衡臂；18-平衡重；19-起升机构；20-电控柜；21-塔身

20世纪50年代，为满足国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东一些国家的塔式起重机，并进行仿制。1954年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试验成功了中国第一台TQ2-6型塔式起重机。60年代由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机，并在工作机构中采用了比较先进的技术。如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力偶合器等。70年代，塔式起重机服务更加广泛。塔式起重机的幅度、起重量和起升高度均有了显著提高。塔式起重机又向一机多用方向发展，中国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。进入80年代，我国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要生产有QT80A、QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重机，QT60、QTK60、QT25HK等下回转快装塔式起重机和QT90上回转动臂下顶升接高塔式起重机。90年代以后，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，更有部分产品出口到国外。

2 研究主要成果

近年来，随着城市建设的发展和高层建筑（构筑）物的增加，塔式起重机的使用数量不断增多，塔式起重起机的广泛使用一方面对提高建筑机械化程度，提高施工速度，保证施工质量，减轻工人的劳动强度起到了极大的作用。例如QTZ250塔式起重机，它是由中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院根据大模板建筑施工工艺而研制的一种新型建筑塔机，该机可广泛应用于高层或超高层民用建筑、桥梁水利工程，大跨度工业厂房及高耸建筑等大型工程施工。根据中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院，中国建筑机械化网[16]，该机具有以下主要特点：

（1）采用了起升绳垂度限制机构，减小了空钩时起升绳垂度，有效提高了塔机使用时的通过性能；

（2）起重臂采用双拉杆静定结构，使起重臂在起重平面循环应力特征值X 接近于零且削除了应力峰值，极大地提高了臂架结构疲劳安全性能；

（3）起升、变幅、回转三大机构均为VVVF无级调速，工作平稳，就位快捷方便，效率高，使用维护费用低；

（4）采用无触点计算机控制，可靠性高，防司机误操作功能全；

（5）臂架长度变化范围大，可满足更广泛的工程需要。

3 发展趋势

塔式起重机的发展与基础设施建设、城市建设、施工工艺、施工技术的发展有着密切的关系，发展趋势主要有以下几个方面：

①向多用途方向发展

塔吊不仅可根据施工要求能装配成行走式、固定式、附着式、内爬式等式．而且可以把臂架部分改变成灵活的布料杆形式(混凝土输送)进行工作

②由俯仰变幅臂架向小车变幅臂架发展

因为大部分塔吊能自升，高度已不成主要矛盾，故而转向幅度上的发展。特别是水平小车式在结构上占优势，使用很方便．

③起重臂长由短臂向长臂发展

主要原因为臂长后使用的幅度范围可以扩大。往往一台塔吊处在两座建筑物中间，能两边兼顾或在乎面形体较复杂的建筑群中使用，以提高经济效益。所以，目前一般的臂长在40m以上，而重型塔吊的臂长已达80M以上。

④发展积木塔身

如把建筑工程历使用的不同超重能力的塔吊给予系列化，并把不同截面的塔身以过渡节形式加以“积木式”．这样管理使用方便，塔身力学性能好。

⑤工作速度由低速向高速发展

塔吊的工作速度直接影响到工程安装的质量和工效．各国对此都很重视，目前最大起升速度已达100m／min以上。

⑥项升机构通用化

自升式塔吊的液压顶升机构价格很贵，如能设计成小巧灵活、可折装能搬动，一台顶升机构就有可能供多台塔吊交叉使用，从而降低塔机成本。

⑦发展电视监视、电脑控制系统

持别是在操纵、通讯及安全保护方面．先进的电子技术将发挥更大的作用。国外在60一70年代就运甩遥控电子技术使塔吊司机直接站在施工作业区，进行现场指挥和各种动作的操作。

⑧下旋式快速安装的塔昂

这种塔吊颇受工地欢迎．因为此类塔吊机动灵活。如日本在70年代已发展了一种能自行装卸起板，而塔身及支腿能自由伸缩的汽车塔式起重机．它能在狭小的马路亡安装施工．这种新型塔式起重机能安装18层以下的高层住宅建筑。

4 存在问题

我国塔机经过五十年的发展与先进国家水平差距大为缩小，并成为生产和使用的大国，但在总体的结构、性能、质量等方面与国外比还存在一定问题。产品结构不合理我国至今累计生产了近十万台塔式起重机，但型号还达不到40种，