塔式起重机
塔式起重机（tower crane）又称塔吊、塔机，是一种具有竖直塔身的全回转式起重机，其起重臂安装在塔身顶部，形成“Г”形的工作空间。塔式起重机工作原理是起重机械通过起重吊钩或其它取物装置起升或起升加移动重物，起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，经回转或变幅机构实现物料在水平面内的位置移动。塔式起重机的特殊构造使其可以在空间范围内实现远距离、高强度、高效率的吊装搬运工作。
建筑用塔式起重机溯源于西欧，近代塔式起重机的首批原型样机出现于1912-1914年，1923年制成第一台比较完整的近代塔式起重机并用于建筑施工。20世纪30年代德国已开始批量生产塔机并向外出口。塔式起重机作为大型起重运输施工机械，主要由工作机构、金属结构和电气部分组成。塔式起重机按照其行走机构、回转方式、变幅方式和起重能力可以分为很多类型，如按照回转方式可分为上回转式塔式起重机与下回转式塔式起重机。
塔式起重机属于一种间歇性搬运机械，在工程施工方面发挥着重要作用，主要包括起升、回转、变幅三大基本工况和起升变幅、起升回转、起升变幅回转复合工况。因其具有智能化控制和结构安装、拆卸简单等特点，在建筑、水利水电等工程中得到了广泛应用，成为一种重要的施工搬运设备。
发展简史
起源
建筑用塔式起重机溯源于西欧，近代塔式起重机的首批原型样机出现于1912-1914年。1923年制成第一台比较完整的近代塔式起重机并用于建筑施工。20世纪30年代德国已开始批量生产塔式起重机并向国外出口。1941年德国公布了塔式起重机工业标准DIN8670，规定以起重力矩（吊载和幅度的乘积）表示塔式起重机的起重能力。
国际
第二次世界大战后，欧洲各国都面临艰巨的重建城市与家园的工作，庞大的建筑工程量迫切要求建筑施工迅速实现机械化，促进了新型塔式起重机的研制与塔式起重机制造业的发展。1948-1949年联邦德国生产了一些起重能力在100kN·m以下的可以整体折叠运输和自行架设的轻型塔式起重机。1955-1957年由于塔式起重机结构设计不断改进，大尺寸滚珠回转支承装置、水母式底架、小车变幅与分节式起重臂以及伸缩式塔身的应用，使下回转折叠式塔式起重机有很大创新，自升式塔式起重机也在此期间研制成功。
由于高层建筑的发展，20世纪50年代末期和六十年代初期出现了采用不同顶升系统和按不同方式进行自升接高的塔式起重机，随后逐渐发展为三用或四用自升（轨道式、固定式、附着式、内爬式）塔式起重机。20世纪60年代日本开始引进专利并积极自行研制高层建筑施工用塔式起重机，法国Richier公司研制出了X1290和GT系列塔式起重机，外形已接近于现在的平头塔式起重机，塔头较矮，通常不超过4米，只稍稍高于吊臂和平衡臂，尽管塔头较矮，但还是能区分出塔头、平衡臂、拉杆等。与此同时，东欧国家和苏联等也开始研制与生产下回转折叠式塔式起重机。
20世纪60年代后的三十年里，塔式起重机的设计制造经历了显著的变化。塔式起重机的工作幅度、起重量 和起升高度均有了很大的提高，塔机逐步实现大型化，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机。塔式起重机朝着一机多用的方向发展，而且广泛采用组装式结构。它将塔式起重机的主要部件，如塔身、吊臂、平衡臂、底架、 爬升装置、回转支承、起升机构、行走机构等部件标准化，根据使用者的要求， 将这些标准部件组装成不同型号的塔式起重机，如瑞典Linden 公司1975年推出的Linden 8000平头塔式起重机模数系统，不同型号平头塔式起重机的吊臂可以互换。塔式起重机的工作机构也采用了比较先进的技术，如直流电动机调速，可控硅调速，涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。
21世纪随着相关科技的发展和各国生产厂家之间的竞争，塔式起重机的生产技术的进步，塔式起重机性能不断改善，机构不断优化。在传动机构方面，调速性能越来越好，可靠性越来越高。很多公司的回转机构采用了调压无级调速和变频无级调速方案，减少了因工作机构高速工作对整机造成的冲击，避免造成结构的破坏，使工作更加平稳可靠。同时塔式起重机的电子控制技术经过不断的发展，控制系统性能愈来愈好，精度也愈来愈高，即使起升钢丝绳速度高达250m/min的机构，控制精度也能达到毫米级。如法国的Potain公司， 在TOPKIP MD系列塔式起重机上安装有运行监控系统、故障监控诊断系统、电脑辅助保养系统和电脑辅助驾驶系统等装置，当载荷接近最大许可值时，急剧的运行将自动慢下来。
中国
20世纪50年代，中国引进了苏联和东欧一些国家的塔式起重机并进行仿制。20世纪60年代进入了自行设计与制造阶段，红旗2号塔式起重机就是当时中国自行设计与制造的产品。1965年，中国有塔式起重机生产厂10余家，生产塔机360多台，这些塔式起重机都是下回转动臂式的。20世纪70年代中国塔机进入了设计水平提高、产品品种增多的阶段。1972年为北京饭店施工，中国自行设计制造了160T·m的附着式自升塔式起重机；1974年为广州白云宾馆施工，中国自行设计制造了40T·m的内爬式自升塔式起重机；1975年为满足高层建筑的需要，中国自行设计制造了ZT-120附着式自升塔式起重机。20世纪80年代从法国等国家引进了塔式起重机技术，使中国进入了塔式起重机快速发展时期，研制了一批新产品，主要有QTP60、QTK60、QT80A、QT250等。
随着国际塔式起重机市场的回升，20世纪90年代中国的塔式起重机业得到了蓬勃发展，无论是在先进性，还是在安全性、使用性能、技术性能等方面都有了极大的提高。塔机产量已经达到7000台左右（其中井架塔机约占一半），生产厂家达到300家左右，出现了一批优秀的生产厂家，如北京机械厂、四川建机厂、沈阳建机厂、哈尔滨工程机械厂、重庆建机厂、山东建机厂等。此外，一些乡镇企业也开始生产小型塔式起重机。但是，在国际市场上，中国的塔式起重机无论是生产规模，还是产品质量，都仍有不小的差距。
2008年在国家科技支撑计划TCR6055-32下，中联重科研制成功中国当时最大的动臂塔式起重机，塔式起重机的各项技术指标均已达到世界先进水平。2010年中昇建机重工有限公司自主研发的QTZ3200问世，是中国建筑设施工程的施工设备制造技术的重大突破，标志着中国大型建筑设施工程使用超大吨位塔式起重机长期依赖进口的局面被扭转。
特点
工作原理
塔式起重机的工作原理是起重机械通过起重吊钩或其它取物装置起升或起升加移动重物，起重机械的工作过程一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，利用回转机构与变幅机构实现物料在水平面内的位置移动，而行走机构则可以实现物料在塔式起重机所能到达的范围内任意空间运动。
组成结构
塔式起重机作为一种大型起重运输机械，主要由工作机构、金属结构和电气部分组成。
工作机构
塔式起重机的机械部分主要是指包括回转、起升、变幅、行走等工作机构，主要实现塔式起重机的不同的运动要求，这些工作机构既可以单独运行，也可以根据工况联合运行。
回转机构：回转机构是提供动力传动的装置，由电动机和齿轮轴承组成，用于实现货物以塔身作为回转中心的圆周运动。扩大工作范围，提高施工作业的效率。
起升机构：起升机构主要用来实现货物上升或下降的，主要由电动机、联轴器、减速器、钢丝绳和吊钩等部件构成。
变幅机构：变幅机构可根据货物装卸的不同位置，调整吊钩的位置，也可以扩大施工作业的范围，提高效率，由卷扬机、导向滑轮和变幅小车等组成。
行走机构：塔式起重机行走机构包括支承运行装置及驱动装置两大部分。支承运行装置起到支持塔式起重机的作用，包括行走车轮或台车等零部件。驱动装置依靠车轮与轨道顶面的摩擦力使塔式起重机沿轨道移动，包括电动机、制动器、减速器、齿轮等零部件。
金属结构
塔式起重机的金属结构由塔身、转台、底座起重臂、平衡臂等部分组成，它们作为塔式起重机的骨架对整机起结构支撑的作用。
塔身：塔身是塔式起重机的主体结构之一，由基础节和标准节搭建而成，其截面为正方形格桁式结构，是其他结构的安装基础，主要承受由回转部分的重量引起的压力和其惯性引起的扭矩以及由货物的重量引起的弯矩。
转台：转台是塔式起重机回转部分和固定部分之间的部件，由上、下接架组成。上接架部分与回转塔身连接，下接架与塔身标准节相连，上、下接架分别用螺栓与回转支承内外圈联结。上回转自升式塔机的回转平台多采用型钢和钢板组焊成的工字型断面环型结构，转台两侧各装设一台回转机构。
底座：底座一般采用十字型底架，由一根长的整梁和两根半梁用螺栓联接而成。基础节位于十字梁的中心位置。用螺栓与十字梁联接，上端与塔身标准节相连。撑杆一般是无缝钢管，两端与塔身和底架的四角联接，以形成空间结构，增加塔身整体稳定性。
起重臂：起重臂也称为臂架，一般采用变截面格构式结构设计，主要承受货物的重量带来的压力。
平衡臂：平衡臂采用平面框架式结构，与平衡重连接以平衡由起重臂的重量引起的弯矩防止起重机倾翻。
电气部分
电气部分为塔式起重机的机械运作提供能量，主要包括驱动装置、控制系统和安全装置等电气设备。
驱动装置：
驱动装置为塔式起重机正常运行提供动力的装置，一般采用通过交流电机为各机构提供动力；电控装置为塔式起重机指挥装置，控制系统依靠驱动装置和制动装置，调整机构的起升、制动、调速及机构的安全性。
控制装置：控制系统是塔式起重机的重要组成部分，完成机构的起动、制动、改向、调速以及对机构工作的安全性实现监控，起安全保护作用，并及时地把工作情况用各种参量如：电流值、电压值、速度、幅度、起重量、力矩、工作位置与风速等数值显示出来。
安全装置：安全装置可以避免由于误操作或零部件失灵等引起的事故，是塔式起重机不可或缺的关键设备，主要包括“二限制、四限位和三保险”。二限制：起重力矩限制装置和起重量限制装置；四限位：起升高度限位装置、幅度限位装置、行程限位装置和回转限位装置；三保险：滑轮、卷筒以及变幅小车保险装置、钢丝绳防脱槽保险装置和吊钩保险装置。
分类
分类方式
塔式起重机可以按照其行走机构、回转方式、变幅方式和起重能力分为很多类型。
按回转方式
塔顶回转式
塔顶回转式塔式起重机指回转部分设置在塔式起重机的上部，塔身是不动，不随上部的旋转而转动，通常由底座、塔身、回转装置、起重臂、平衡重物等组成。上回转式塔式起重机既将上、下两部分系为一体，又允许上、下两部分相对回转。顶升加节比较方便，但是重心也高，风压大，整体质量也增大。按照回转支承构造形式，上回转部分的结构可分为塔帽式、转柱式、平台式和塔顶式几种，中国的QT1-6型塔式起重机便是一种塔顶回转式中型塔式起重机。
QT1-6型塔式起重机由底座、塔身、起重臂、塔顶及平衡重物等组成。此起重机的最大起重力矩为510kN·m，最大起重量为60kN，最大起重高度为40.60m，最大起重半径为20m。其特点是能转弯行驶，可根据需要适当增加塔身节数以增加起重高度，故适用面较广。但其重心高，对整机稳定及塔身受力不利，装拆费工时。
塔身回转式
下回转式塔式起重机指回转部分放在塔式起重机的下部，塔身、平衡重及所有机构都可以随转台一起旋转，下回转式塔式起重机重心低，稳定性好，塔身受力较有利（上回转塔身弯矩由对角线布置的两根主弦杆承受，下回转则由四个弦杆共同承受），而且因为平衡重放在下部，能做到自行架设、整体搬运。中国的QT1-2型塔式起重机便是一种轻型塔身回转式起重机。
QT1-2型塔式起重机主要由塔身、起重臂和底盘组成，起重机的起重力矩为160kN·m，起重量为10~20k N，工作幅度为8.5～20米，轨距为2.8米。该起重机重心低、转动灵活，可以折叠运输，安装方便。其适用于五层及以下建筑结构安装和预制构件厂的装卸作业。
性能参数
起重特性
塔式起重机的起重特性指的是塔机起重作业性能，一般以起重特性曲线或起重特性表的形式给出，指出起重量随幅度改变的关系和最大起升高度随幅度改变的关系。
塔式起重机工作速度
塔式起重机的工作速度主要包括起升、变幅、回转和行走的速度。塔式起重机工作速度对塔式起重机性能有很大影响。一般来说工作速度高，生产率也高，但速度高会带来惯性增大，起、制动时的动力载荷增大等一系列不利因素。
额定起升速度：在额定起升载荷时，对于一定的卷筒卷绕外层钢丝绳中心直径、变速档位、滑轮组倍率和电动机额定工况所能达到的最大稳定起升速度。如不指明钢丝绳在卷筒上的卷绕层数，即按最外层钢丝绳中心计算和测量。
最低稳定速度：为了起升载荷安装就位的需要，起重机起升机构所具备的最小速度。
变幅速度：是指吊钩自最大幅度到最小幅度时的平均线速度。
额定回转速度：带着额定起升载荷回转时的最大稳定转速。
塔式起重机载荷类型
塔式起重机施工作业时金属结构上的载荷有基本载荷、附加载荷、特殊载荷。基本载荷是指塔式起重机平常工作下一直施加在塔式起重机上的载荷，主要包括自重载荷、起升载荷、动载荷等。附加载荷指塔式起重机正常作业时偶尔施加在塔式起重机上的载荷，其中包含工作状态下的风载荷和温度载荷。特殊载荷主要有非工作状态下的风载荷、试验载荷和碰撞载荷。工程中常用的载荷有自重载荷、起升载荷和风载荷。
自重载荷：自重载荷是指塔式起重机金属结构、机械设备、电气设备等的总重力。
起升载荷：起升载荷指塔式起重机吊起货物的重量巧吊钩与钢丝绳自重的总和。
风载荷：风载荷主要包括工作时的风载荷和不工作时的风载荷。工作时的风载荷指塔式起重机通常作业时能承受的最大风力。不工作时的风载荷指塔式起重机不工作时承受最大计算风力。
应用领域
基础设施建设
塔式起重机的应用领域以基础设施建设为主，其中主要包括铁路、公路、水利等，在建筑施工、桥梁修建、货物装卸时均可以使用塔式起重机。2017年11月，中国国家发改委印发《铁路“十三五”发展规划》，其中显示铁路投资总量将每年增加8000亿元的规模。随着中国对基建的投入加大拉动了塔式起重机职业的开展，2017-2022年中国塔式起重机职业产值全体呈上升趋势。2022年中国塔式起重机职业产值为9万台左右，同比添加近20%。
房地产领域
塔式起重机在房地产领域也有广泛应用，通常在建筑工地上用来起吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等原材。2017-2022年，随着中国房地产职业的开展，塔式起重机职业需求被拉动，塔式起重机销量逐年上涨。2021年，中国塔式起重机职业销量为75000台左右；2022中国塔式起重机职业销量为85000台左右。
发展趋势
随着塔式起重机技术的发展，塔式起重机型号规格不断完善，性能、质量不断提高，塔式起重机除满足其安全、可靠、高效的基本性能外，越来越趋向于智能和绿色。
设计方法精确化
计算机技术的发展改变了塔式起重机的设计理念，随着有限元技术、疲劳分析、动力学仿真分析的广泛应用，使塔式起重机的设计计算、受力分析更精确，塔式起重机零部件结构设计更加合理；一些实力强大塔式起重机制造商，利用自身设计能力优势，开发塔式起重机参数化设计专用软件，使塔式起重机设计进一步的向最优化方向推进，以提高塔式起重机产品的安全性、可靠性、节能效果，同时大大缩短产品的开发周期，提升竞争能力。
零部件模块化
模块化的设计可能增加少量的制造成本，但其不仅可以提高产量和质量，还可以降低管理成本，也相应地降低了用户的购置成本。如A机型和B机型有许多的结构件（如标准节和起重臂节、平衡臂节）是通用的，那么用户就可以少购买通用的结构件，交错使用这些可能闲置的通用件，从而减少购置成本。因此，模块化设计是塔式起重机发展的必然趋势，国际上许多的塔式起重机制造商如Liebherr、Potain、Terex、Wolffkran等都已经采用模块化设计。
控制智能化
随着数字化、集成化、智能化技术的高速发展，高可靠、低能耗、微型化、集成化、数字化的各种液压、机电及电气元件在塔式起重机上得到普遍应用，使传动和控制系统体积小、质量轻、结构紧凑。在控制手段上，无级调速、安全监控系统、远程维护系统、故障自动诊断系统等广泛应用，实现了塔式起重机操作过程的自动控制、自动显示与记录、远距离遥控等，保证了塔式起重机的安全使用和实时监控，减少了控制的故障点，提高了塔式起重机的可靠性。
制造绿色化
塔式起重机在设计时就充分考虑零部件的通用性、模块化，因此零部件集约化程度高，适合批量化生产。批量化零部件从原材料前处理、下料、焊接、机加、装配、到涂装都采用生产流水线，这样既提高了材料的利用率、零部件通用性、产品质量和美观，又便于管理、减少污染、节约成本。Liebherr、Zoomlion、Potain等公司都有成熟的生产流水线。
标准规范
命名规范
《ZBJO4008》规定中国塔机型号组成为：类组代号+形式+特性代号+主参数代号。
表示方法：
Q—起重机；T—塔式；P—内爬式；A—下回转式；Z—自升式；K—整体快速拆装。
QT—上回转式塔式起重机；QTA—下回转式塔式起重机；QTK—快速安装式塔式起重机；QTP—内爬式塔式起重机；QTZ—上回转自升式塔式起重机。
技术规范
一般规定
中国国家标准《GB/T5031-2008 塔式起重机》规定，在未作特殊申明时，产品应能在以下条件下安全正常使用:
此外，在安装、爬升或顶升作业时，在塔式起重机的最大安装高度处的风速不大于12m/s，当有特殊要求时，按用户和制造厂的协议执行。
整机要求
中国国家标准《GB/T5031-2008 塔式起重机》规定，塔式起重机应设置安装平衡重、压重的合适位置及可靠的固定方法。平衡重和压重的重量、形状和尺寸应符合吊装和固定的要求，并能承受规定的载荷而不损坏。每块平衡重和压重都应在本身明显位置标识重量。
其他
德国利勃海尔
德国利勃海尔由汉斯·利勃海尔在1949年建立，公司的第一台移动式、易装配、价格适中的塔式起重机获得巨大的成功，成为公司发展的基础。利勃海尔技术建立在建筑业与土木工程的基础之上，公司建筑机械计划包括完整的塔式起重机、车载式起重机、液压挖掘机、自卸翻斗车、液压吊管机、轮式装载机、履带式拖拉机与装载机、管路铺设机、混凝土搅拌站与搅拌车系列。此外，利勃海尔还有用于货物装卸等其他领域的产品，包括船用、集装箱及码头区起重机等等。
法国Potain
法国Potain1928年成立，2001年被美国起重机公司Manitowoc集团收购。法国Potain自成立以来在塔式起重机和自装式起重机生产方面一直处于世界领先地位。Potain塔式起重机以卓越的起重能力和创新性设计而闻名全球。Potain可生产60多种类型的塔式起重机，包括用于建造“超高层”摩天大楼的平头式City起重机和转变了住宅建筑施工方式的Hup自装式起重机，广泛适用于各种施工现场。
中国中联重科
中联重科创立于1992年，前身是原建设部长沙建设机械研究院，是从中国国家级研究院孵化而来的企业现主要从事研发和制造工程机械、农业机械等高新技术装备的企业，在全球多地建立了生产制造基地和分公司，主导产品涵盖11大类别、70个产品系列、近600个品种，是业内A+H股上市公司。
中国徐工集团
中国徐州工程机械集团有限公司，前身溯源于1943年创建的八路军鲁南第八兵工厂，公司产品囊括了土方机械、起重机械、桩工机械、混凝土机械、路面机械五大支柱产业，以及矿业机械、高空作业平台、环境产业、农业机械、港口机械、救援保障装备等战略新产业，下辖主机、贸易服务和新业态企业60余家。
常见问题
裂纹
塔式起重机在经过长时间的高负荷作业后，其构件不可避免会产生一些细微的裂纹，这些裂纹很有可能会影响塔式起重机的正常运行。因此，维修人员必须及时修复裂纹，避免出现构件断裂等问题，以保证塔式起重机的安全运行。目前，塔式起重机的裂纹大多出现在应力集中处或者焊接部位，如塔身回旋处等。此外，在塔式起重机作业过程中，如果升降或回转力度超出构件承受范围，就有可能导致塔式起重机出现裂纹。
锈蚀
由于建筑工程施工现场的环境十分复杂，塔式起重机长期处于日晒雨淋等相对恶劣的工作环境中，不可避免的会损坏原有的耐腐蚀材料。如果施工单位未能及时采取有效措施对塔式起重机进行养护，很容易导致其出现锈蚀、构件性能下降等一系列问题，无法发挥出塔式起重机应有的作用。
断裂
在塔式起重机作业过程中，一旦发生断裂问题，就会严重威胁操作人员的生命安全。塔式起重机出现断裂问题的主要原因有以下四点：
参考资料
Potain has led the world in tower crane and self-erecting crane production since 1928.manitowoc.2023-08-02
平头塔吊的发展及应用.微信公众平台.2023-08-02
塔吊行业发展前景预测 三大趋势推动应用升级.微信公众平台.2023-08-02
中国塔吊行业附市场现状、竞争格局和发展趋势等.中国起重机械网.2023-08-02
“塔机CT”远程全方位诊断 可提前30天预判隐患.今日头条.2023-08-03
“学习强国”学习平台.学习强国.2023-08-02
首页.利勃海尔.2023-08-12
寻找起重机专业制造之魂解读马尼托瓦克百年传奇专题.工程机械新闻.2023-08-03
POTAIN.manitowoc.2023-08-02
关于中联.中联重科.2023-08-03
了解徐工.XCMG徐工集团.2023-08-09