塔机基础知识

塔式起重机基础知识塔式起重机的技术性能是用各种参数表示的，其主要参数包括幅度、起重量、起重力矩、自由高度、最大高度等；其一般参数包括：各种速度、结构重量、尺寸、尾部尺寸及轨距轴距等，下面分别简述：一、幅度是从塔式起重机回转中心线至吊钩中心线的水平距离，通常称为回转半径式工作半径。对于俯仰变幅的起重臂，其俯仰的与水平的夹角在13度-65度之间，因此变幅范围较小，而小车变幅的起重臂始终是水平的，变幅的范围较大，因此小车变幅的起重机在工作幅度上有优势。对于俯仰变幅起重机的实际吊钩幅度一般是将吊钩放至地面，然后用卷尺测量塔机中心到吊钩的水平限高；对于小车变幅起重机的实际吊钩幅度可以将其在大臂上每节的长度相加再加上塔机中心至大臂根部的长度即可算出实际吊钩的幅度。二、起重量起重量是吊钩能吊起的重量，其中包括吊索、吊具及容器的重量，起重量因幅度的改变而改变，因此每台起重机都有自己本身的起重量与起重幅度的对应表，俗称工作曲线表。起重量包括两个参数：即最大起重量及最大幅度起重量。最大起重量由起重机的设计结构确定，主要包括其钢丝绳、吊钩、臂架、起重机构等。其吊点必须在幅度较小的位置。最大幅度起重量除了与起重机设计结构有关，还与其倾翻力矩有关，是一个很重要的参数。塔式起重机的起重量是随吊钩的滑轮组数不同而不同。一般两绳是单绳起重量的一倍，四绳是两绳起重量的一倍等等。可根据需要而进行变换。为了防止塔式起重机起重超过其最大起重量，所有塔式起重机都安装有重量限制器，有的称测力环，重量限制器内装存有多个限制开关，除了限位塔机最大额定重量外，在高速起吊和中速起吊时，也可进行重量限制，高速时吊重最轻，中速时吊重中等，低速时吊重最重。.三、起重力矩起重量与相应幅度的乘积为起重力矩，过去的计量单位为TM，现行的计量单位为KNM，1TM等于10KNM。额定起重力矩量是塔式起重机工作能力的最重要参数，它是防止塔机工作时重心偏移，而发生倾翻的关键参数。由于不同的幅度的起重力矩不均衡，幅度渐大，力矩渐小，因此常以各点幅度的平均力矩作为塔机的额定力矩。塔式起重机的起重量随着幅度的增加而相应递减，因此，在各种幅度时都有额定的起重量，不同的幅度和相应的起重量连接起来，就绘制成起重机的性能曲线图，使操作人员一看明了不同幅度下的额定起重量，防止超载。一般塔式起重机可以安装几种不同的臂长，每一种臂长的起重臂都有其特定的起重曲线，不过差别不大。为了防止塔机工作时超力矩而发生安全事故，所有塔机都安装了力矩限位器，其工作原理是当力矩增大时，塔尖的主肢结构会发生弹性形变而触发限位开关动作，力矩限制器也装有多个限制开关，达到额定力矩之后，不仅起升不能动作，小车也不能向外变幅。另外，当达到80%额定力矩之后，小车自动切断高速，只能慢速向前，防止因惯性而超力矩。四、起升高度起升高度也称吊钩高度，是从塔机的混凝土基础表面（或行走轨道顶面）到吊钩的垂直距离。对小车变幅的塔式起重机，其最大起升高度是不可变的，对于俯仰变幅的塔式起重机，其起升高度随不同幅度而变化，最小幅度时起升高度可比塔尖高几十米，因此俯仰变幅的塔机在起升高度上有优势。塔机起升高度包括两个参数，一是塔机安装自由高度时的起升高度，二是塔机附着时的最大起升高度，塔机在安装自由高度时不需附着，一般塔式起重机能达到40米，能满足小高层以下建筑的需要。为了防止塔机吊钩起升超高而损坏设备发生安全事故，每台塔机上却安装有高度限制器，当吊钩上升到离臂架1-2米时自动切断起升电源，防止吊钩继续上升。五、工作速度塔式起重机的工作速度包括：起升速度、回转速度、变幅速度、大车行走速度等等。在起重作业中，起升速度是最重要的参数，特别是高层建筑中，提高起升速度就能提高工作效率，同时吊物就位时需要慢速，因此起升速度变化范围大是起吊性能优越的表现。起升速度不仅与起升机构有关，而且与吊钩滑轮组的倍率有关，2绳的比4绳快一倍，单绳的比2绳快一倍。在起重作业中，回转、变幅、大车行走等，其速度都不要求过快，但必须能平稳地起动和制动，能实现无极调速，变频控制是比较理想的。六、尾部尺寸、部件重量及外廊尺寸。下回转起重机的尾部尺寸是由回转中心至转台尾部（包括压重块）的最大回转半径，上回转起重机的尾部尺寸是由回转中心线至平衡臂尾部（包括平衡块）的最大回转半径。塔式起重机的尾部尺寸是影响塔机安装拆卸以及回转作业时的重要参数。塔式起重机的各部件的重量的外廊尺寸是塔机在运输、吊装拆卸时的重要参数。一、按有无行走机构可分为移动式塔式起重机和固定式起重机。移动式塔式起重机根据行走装置的不同又可分为轨道式、轮胎式、汽车式、履带式四种。轨道式塔式起重机塔身固定于行走底架上，可在专设的轨道上运行，稳定性好，能带负荷行走，工作效率高，因而广泛应用于建筑安装工程。轮胎式、汽车式和履带式塔式起重机无轨道装置，移动方便，但不能带负荷行走、稳定性较差，目前已很少生产。固定式塔式起重机根据装设位置的不同，又分为附着自升式和内爬式两种，附着自升塔式起重机能随建筑物升高而升高，适用于高层建筑，建筑结构仅承受由起重机传来的水平载荷，附着方便，但占用结构用钢多；内爬式起重机在建筑物内部（电梯井、楼梯间），借助一套托架和提升系统进行爬升，顶升较繁琐，但占用结构用钢少，不需要装设基础，全部自重及载荷均由建筑物承受。二、按起重臂的构造特点可分为俯仰变幅起重臂（动臂）和小车变幅起重臂（平臂）塔式起重机。俯仰变幅起重臂塔式起重机是靠起重臂升降未实现变幅的，其优点是：能充分发挥起重臂的有效高度，机构简单，缺点是最小幅度被限制在最大幅度的30%左右，不能完全靠近塔身，变幅时负荷随起重臂一起升降，不能带负荷变幅。小车变幅起重臂塔式起重机是靠水平起重臂轨道上安装的小车行走实现变幅的，其优点是：变幅范围大，载重小车可驶近塔身，能带负荷变幅，缺点是：起重臂受力情况复杂，对结构要求高，且起重臂和小车必须处于建筑物上部，塔尖安装高度比建筑物屋面要高出15-20米。三、按塔身结构回转方式可分为下回转（塔身回转）和上回转（塔身不回转）塔式起重机。下回转塔式起重机将回转支承、平衡重主要机构等均设置在下端，其优点是：塔式所受弯矩较少，重心低，稳定性好，安装维修方便，缺点是对回转支承要求较高，安装高度受到限制。上回转塔式起重机将回转支承，平衡重，主要机构均设置在上端，其优点是由于塔身不回转，可简化塔身下部结构、顶升加节方便。缺点是：当建筑物超过塔身高度时，由于平衡臂的影响，限制起重机的回转，同时重心较高，风压增大，压重增加，使整机总重量增加。四、按起重机安装方式不同，可分为能进行折叠运输，自行整体架设的快速安装塔式起重机和需借助辅机进行组拼和拆装的塔式起重机。能自行架设的快装式塔机都属于中小型下回转塔机，主要用于工期短，要求频繁移动的低层建筑上，主要优点是能提高工作效率，节省安装成本，省时省工省料，缺点是结构复杂，维修量大。需经辅机拆装的塔式起重机，主要用于中高层建筑及工作幅度大，起重量大的场所，是目前建筑工地上的主要机种。五、按有无塔尖的结构可分为平头塔式起重机和尖头塔式起重机。平头塔式起重机是最近几年发展起来的一种新型塔式起重机，其特点是在原自升式塔机的结构上取消了塔尖及其前后拉杆部分，增强了大臂和平衡臂的结构强度，大臂和平衡臂直接相连，其优点是：1、整机体积小，安装便捷安全，降低运输和仓储成本；2、起重臂耐受性能好，受力均匀一致，对结构及连接部分损坏小；3、部件设计可标准化、模块化、互换性强，减少设备闲置，提高投资效益，其缺点是在同类型塔机中平头塔机价格稍高。4..塔式起重机（简称塔吊），在建筑施工中已经得到广泛的应用，成为建筑安装施工中不可缺少的建筑机械。由于塔吊的起重臂与塔身可成相互垂直的外形，故可把起重机靠近施工的建筑物安装，塔吊的有效工作幅度优越于履带、轮胎式起重机，其工作高度可达100～160m。塔吊优于其他起重机械，再加上其操作方便、变幅简单等特点，是今后建筑业的起重、运输、吊装作业的主导机械。（1）塔吊分类（I）按工作方法分类。①固定式塔吊：塔身不移动，工作范围靠塔臂的转动和小车变幅完成，多用于高层建筑、构筑物、高炉安装工程。②运行式塔吊：可由一个工作地点移到另一工作地点，如轨道式塔吊，可以带负荷运行，在建筑群中使用可以不用拆卸、通过轨道直接开进新的工程幢号施工。（II）按旋转方式分类。①上旋式：塔身上旋转，在塔顶上安装可旋转的起重臂。②下旋式：塔身与起重臂共同旋转。这种塔吊的起重臂与塔顶固定，平衡重和旋转支承装置布置在塔身下部。（Ⅲ）按变幅方法分类。①动臂变幅：这种起重机变换工作半径是依靠变化起重臂的角度来实现的。②小车运行变幅：这种起重机的起重臂仰角固定，不能上升、下降，工作半径是依靠起重臂上的载重小车运行来完成的。（Ⅳ）按起重性能分类。①轻型塔吊：起重量在0.5～3t，适用于五层以下砖混结构施工。②中型塔吊：起重量在3～15t，适用于工业建筑综合吊装和高层建筑施工。③重型塔吊：适用于多层工业厂房以及高炉设备安装。（2）基本参数起重机的基本参数有6项：即起重力矩、起重量、最大起重量、工作幅度、起升高度和轨距，其中起重力矩确定为主要参数。①起重力矩（t·m）。起重力矩是衡量塔吊起重能力的主要参数。选用塔吊，不仅考虑起重量，而且还应考虑工作幅度。即：起重力矩＝起重量X工作幅度。②起重量（t）。起重量是以起重吊钩上所悬挂的索具与重物的重量之和计算的。关于起重量应考虑有两层含义：其一是最大工作幅度时的起重量、最大额定起重量。在选择机型时，应按其说明书使用。因动臂式塔吊的工作幅度有限制范围，所以若以力矩值除以工作幅度，反算所得值并不准确。③工作幅度。工作幅度也称回转半径，是起重吊钩中心到塔吊回转中心线之间的水平距离（m），它是以建筑物尺寸和施工工艺的要求而确定的。④起升高度。起升高度是在最大工作幅度时，吊钩中心线至轨顶面（轮胎式、履带式至地面）的垂直距离（m），该值的确定是以建筑物尺寸和施工工艺的要求而确定的。⑤轨距。轨距值（m）是根据塔吊的整体稳定性和经济效果而定的。（3）技术性能按照关系式：起重力矩＝起重量X工作幅度。那么，当起重力矩确定后：①已知起重量即可求出工作幅度；②已知工作幅度即可求出起重量。小车运行式变幅塔吊，以QTZ一200型自升塔吊为例说明。此种塔吊是一种采用小车变幅、爬升套架、塔身接高的三用自升式塔吊。这种塔吊通过更换或增加一些辅助装置，可分别用作轨道式塔吊、附着式塔吊、固定式塔吊。此种塔吊采用液压顶升系统，塔身可随建筑物升高而升高，司机室设在塔最上部，视野开阔。（I）主要结构。金属结构包括底架、塔身、顶升套架、顶底及过渡节、转台、起重臂、平衡臂、塔帽、附着装置等部件。①塔身。它是由第一节、第二节、4个增强节和22个标准节构成。每节高2.5m。轨道式其臂根铰点最大高度55.396m，增加附着后可达80.396m。每台塔机配三套附着装置，其安装间隔，不同塔吊间隔也不同。QTZ一200塔吊规定间隔一般在16～20m，最下一道附着装置，距塔身底架不大于60m（轨道式最大臂根铰点高度55m）。各道附着装置的撑杆应交错布置，附着框架要固定牢靠，用高标号砂浆灌实，不许有任何滑动。附着是为减小塔身的自由高度，改善塔身的受力情况，提高塔吊的使用高度而增加的受力装置。主要是把塔身的水平分力，通过此装置传递给建筑结构部分，附着点的位置和作法，要在施工组织设计中予以考虑。②起重臂。此种塔吊不同于动臂式塔吊，起重臂为受弯构件，其断面呈空间三角形或四边形，载重小车沿起重臂移动实现变幅（回转半径的变化），起重臂下弦杆安装有小车轨道。③平衡臂。全长20m，平衡重由4个平衡重块、8个悬接体组成，且有8个滚轮和牵引机构。移动平衡重的位置，以改善塔身所受的弯矩，增加塔吊的稳定性。④顶升套架。顶升套架是用无缝钢管焊成的格构形桁架，其一侧开有门洞，并有引进轨道和摆渡小车，供引进塔身标准节用。⑤过渡节。顶升套架以上是过渡节及回转机构，塔身增高时，由过渡节承座架承受以上全部结构重量，通过定位销固定在塔身上，然后引进接高塔身的标准节。（II）工作机构