第三章 塔式起重机安全技术Word格式.docx
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作为塔吊目前提出的基本参数有六项：
即起重力矩、起重量、工作幅度、起升高度、工作速度和轨距，其中起重力矩为最主要参数。
（1）起重力矩
起重力矩是衡量塔吊起重能力的主要参数。
选用塔吊时不仅考虑起重量，而且还应考虑工作幅度。
即起重力矩（M）=起重量（Q）*工作幅度（R），单位为KNm。
塔吊的额定起重力矩是以起重臂最大幅度与相应的额定起重量的乘积表示的。
所以当起重臂安装成不同长度时，其最大起重力矩也随之发生变化。
对某些塔吊其标定的起重力矩还与塔身的高度有关，安装成不同高度的塔身，其起重力矩也将不同。
总之在起重力矩不变时，工作幅度增大，则起重量应减小；
工作幅度减小时起重量增大，但起重量最大不能超过最大起重量，否则容易造成事故。
（2）起重量
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，单位常用吨（t）。
塔吊的起重量通常以额定起重量和最大起重量表示，额定起重量大指塔吊在各种工况下安全作业允许起吊的重量。
最大起重量是指起重臂在最小幅度时所允许起吊的最大重量。
这也是塔吊的主要参数之一。
（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，以“R”表示，单位为米（m）。
工作幅度本身包含两个参数，最大工作幅度Lmax和最小工作幅度Lmin。
对于动臂式变幅最大幅度就是当起重臂处于塔吊所允许的最小仰角时的幅度；
最小工作幅度是当起重臂处于允许最大仰角时的幅度。
对于水平小车式变幅，最大工作幅度是小车处于起重臂头部端点处时的幅度；
最小工作幅度是小车处于起重臂根部端点时的幅度。
（4）起升高度
起升高度是在最大工作幅度时，吊钩中心线至轨面（或地面）的垂直距离，该值的确定是以建筑物尺寸和施工工艺的要求而确定的。
起升高度以H表示，单位为m。
（5）轨距
轨距是指两根轨道中心线之间的水平距离。
单位为m。
该值的确定是由塔吊的整体稳定和经济效果而定。
3．塔式起重机的基本构造
塔式起重机主要由金属结构、工作机构、电气系统及安全装置等部分组成。
金属结构主要包括底架、塔身、回转支承、塔帽、起重臂、平衡臂、平衡重及驾驶室等几个部分。
自升式还有顶升套架、顶座及过渡节等。
工作机构主要包括起升机构、回转机构、变幅机构、运行机构及自升机构等。
电气系统主要包括电机、控制器、配电盘、安全保护开关、动力线路、控制线路及照明线路等。
安全装置主要包括起重力矩限制器、起重量限制器及各种动作的行程限制器等。
二、压杆式起重臂塔式起重机
1．金属结构
塔式起重机金属结构部分主要包括底架、塔身、回转支承、塔帽、起重臂、平衡臂、平衡重及驾驶室等几个部分。
以下以TQ60/80塔式起重机为例作以介绍。
（1）底架
它是整个起重机的基础，所有机物和压重均装于其上。
底架两个侧架（一为活动端，一为固定端）和和一个长方形平台组成，活动侧架的两端用上下两付铰链与与三角形刚体构架相连接，三角形构架下面各装有被动运行台车架。
在固定侧架两端下部各装有主动台车架，四个台车架上装有两个运行车轮，两侧架的支柱上各装有夹轨钳，起重机停止工作时将夹轨钳锁牢。
底架与整机的倾覆稳定性关系较大。
（2）塔身
保证要求的起升高度，承受垂直、水平、弯曲、扭转等载荷，强度、刚度、稳定性要求较高。
由若干标准塔身节组成。
使用时可按高塔、中塔、低塔分别组成不同高度。
其他类型塔吊有伸缩塔身和折叠塔身等。
（3）起重臂
起重臂直接承受吊重载荷，长度可根据工作需要接成15，20，25米，也可增接到30米。
每节可以互换，臂架的首末两节变窄以利和塔架连接。
端部配置有导向滑轮及起升高度限制器。
（4）平衡臂
平衡臂也称为配重臂，装于起重臂对称位置，臂长8米，尾端为配重斗，内装配重铁5吨，臂上装有变幅卷扬机。
（5）塔顶
下端是方框形，上端是正方形锥体，锥体腰部装有可调节的八个拖轮，支承着塔帽下部的内齿圈，并随塔帽旋转而转动，滚动轴为偏心轴，可以调节外接圆的直径，框架内装有旋转机构。
（6）塔帽
塔帽是支撑塔式起重机吊重的主干，它前接起重臂，后连配重臂，塔帽是一个锥形框架，顶端有压力轴承，下端有内齿圈，塔帽上装有三个滑轮，起重钢丝绳和变幅钢丝绳分别通过滑轮，一个引向起重臂，一个引向变幅卷扬机。
2.工作机构
塔式起重机的工作机构主要由起升机构、变幅机构、旋转机构和行走机构组成，不同类型的塔式起重机工作机构的结构不同。
（1）运行机构
TQ60/80塔式起重机运行机构由主动台车、减速器和被动台车三部分组成。
两主动台车对称安装在门架固定端一边，由7.5KW电动机驱动。
被动台车仅有车轮而无传动机构。
运行机构没有制动器，避免刹车时引起塔吊的剧烈震动和倾斜。
塔式起重机一般都是在直线轨道上工作，但遇到建筑平面形状比较复杂时，则要求塔吊具有较好的移动性能，不用重复拆卸和安装，就能直接由一个工作段移到另一个工作段，在绕过建筑物转角时，则要求塔吊能够转弯。
对于塔吊一般都采用双轮缘行车轮，轮缘间距比钢轨断面宽度只大10—20mm，这主要是用类补偿起重机轨道安装误差及较小的歪斜，预防车轮卡住。
塔吊沿曲线轨道运行时，应避免轮缘嵌入钢轨部分与曲线轨道直接卡住，其办法可将台车与起重机底盘作成水平的和垂直的双铰接，来解决由于内轨和外轨曲率不同，造成车轮横向位移。
门架是由一个活动钢架和一个固定钢架组成，把四个运行台车分别装在两个钢架的下部。
由于台车采用双铰链与钢架连接，故可以做水平和垂直方向转动，台车能绕竖轴转动一个角度自行转弯。
为克服内轨与外轨的曲率不同，把活动钢架放在曲率半径小的内轨侧，把固定钢架放在曲率半径大的外轨侧，因为活动钢架的两翼转动，钢架平面可由直线变成凹形，内轨的两台车可不在一个直线上，借以克服了由于内外轨曲率不同引起的车轮卡轨问题，可在一定曲率半径的弯道上通过。
（2）起升机构
起升机构是起重机的主要工作机构，工作载荷均通过起升机构实现上升、下降。
起升机构由吊钩、钢丝绳、滑轮组、卷筒、减速器、电动机、制动器等组成。
QT3—8T起重卷扬机构由22KW电动机驱动，为达到迅速停车时制动和第一、二挡的调速，装有电力液压推杆制动器，其制动力矩为800Nm，起升机构不工作时制动机构处于制动状态。
起重卷扬机底座是悬挂式的，两个支点固定在横梁上，并以此支点为旋转轴，上下浮动，而另一端由防倾装置的弹簧拉杆来支承。
（3）旋转机构
塔吊旋转部分与固定部分的相对转动是借助电动机来驱动旋转支承装置所组成的单独机构来实现的。
QT3—8T是属于上旋式塔吊，塔帽顶端有内塔架的竖轴来支持，垂直载荷通过竖轴传递给塔身，塔帽下部连接带内滚道的大齿圈和小齿轮，滚道由安装在内塔架（塔顶）变截面处的八个水平支承滚轮所支承，以承受由载荷及平衡重产生的水平力，滚道与水平支承滚轮的间隙可借助装在支承滚轮内的偏心轴来进行调整。
由于选用了双头蜗杆，避免蜗轮传动的自锁性，使之成为可逆传动，当风大时可将起重臂吹向背风向，避免停车的冲击。
另一端装有一锁紧制动机构，主要用于大风天气工作时，将起重臂锁在一定位置，保证工件准确就位，此装置不是制动装置，旋转停止后才能使用，否则会造成过大的扭矩。
（4）变幅机构
动臂变幅式塔吊随起重臂仰角的变化，起重机的起升高度、作业半径和起重量也随之变化。
在水平小车变幅式的塔吊中，起重机由载重小车沿起重臂移动来改变作业半径和起重量，而起重臂的仰角不变，始终保持水平方向。
QT2—6T塔吊是采用手摇卷扬机进行变幅的，它安装在平衡臂端的塔帽结构上，手摇卷扬机操作不便费时费力。
QT3—8T塔吊的变幅机构是由装在起重臂头部与塔帽顶之间的滑轮组和安装在平衡臂前半部的变幅卷扬机组成，滑轮组的绳索引出端经塔顶的导向滑轮固定在卷筒上，变幅卷扬机由电机驱动。
在减速箱里装有蜗轮---摩擦盘锁紧装置的特殊机构，它保证起重臂在自重和吊重的作用下不会自行溜车，确保使用安全。
3．路基与轨道
塔吊的路基与轨道铺设直接影响塔吊使用的稳定性。
①地耐力：
QT3—8T塔吊要求地耐力为12—16t/m2。
②排水：
轨道路基必须有良好的排水措施。
③路基：
在压实的土壤上可先铺一层50～100mm厚黄砂，掺少量水压实，然后再铺碴石。
为使砂石不流失，可在沿外侧用砖砌防护墙。
④枕木：
枕木规格为180×
260×
5200mm，枕木间距为600mm，如使用一长两短枕木间隔铺设时，没10m在两轨间加一根槽钢拉条，一保证轨距。
⑤钢轨：
一律用43Kg/m规格的钢轨。
⑥轨距：
轨距中心4200mm，允许偏差±
3mm。
两轨顶横向同一截面标高允许误差不大于4mm。
轨道纵向坡度要求不大于1/1000。
⑦接头：
轨道接头高低差不大于2mm，接头位置必须交叉错开≥1500mm钢轨接头处枕木间距不大于500mm
⑧接地：
轨道必须有完整的接地装置，按轨道长度每30m做一组，其重复接地阻值不大于10Ω。
两轨应做环形电气连接，轨道接头处应用导线跨接，一保证接地良好。
4．技术性能
起重机技术性能一般包括：
起重能力、工作机构、速度、外形尺寸、重量、电气设备、钢丝绳规格等。
（1）起重能力
起重能力是用起重机的特性曲线表示的，特性曲线的绘制是根据起重幅度、起重量来决定的，即起重量的曲线是根据最大的起重幅度，最小的起重量和最小起重幅度，最大起重量来确定。
例如绘制TQ60/80起重机的特性曲线（见图3-1）。
塔式起重机是按塔身高度不同分为高、中、低三种，高塔起重力矩60t·
m，中塔70t·
m，低塔80t·
m。
绘制时可用力矩的关系式，即起重力矩=起重量*作业半径。
以纵坐标表示起重量Q，横坐标表示作业半径R，因为起重力矩M确定后可以设定Q求R，也可以设定R求Q，然后把点连起来，就是一条曲线。
M=R*Q
80t·
m=25*3.2=20*4=15*5.30=10*8
这样在一般情况下，要知道起重机在某一幅度的起重量，就可以从起重机的特性曲线中查出。
（2）TQ60/80起重机技术性能
TQ60/80起重机起重能力见表3-1。
实际上TQ60/80塔式起重机工作幅度的变化是通过起重臂杆上升下降变化仰角来实现的，所以司机看到的是司机室内的角度指示灯，其角度为10012′；
10012′～20042′；
20°
42′～34°
42′；
39°
～48°
12′；
52°
42′～62°
62°
42′。
其中10°
12′为起重臂幅度的下限位，62°
42′为上限位。
从表中可以查出TQ60/80低塔在不同长度的起重臂和不同仰角情况下的相应起重量（目前有的塔式起重机装了电子式力矩限制器，也可以直接以数字显示工作幅度）
表3-1起重能力
低塔
80t.m
起重臂长度/米
幅度/度
起重量/吨
起重高度/米
⊿30
30
2
28
14.60
4.10
48
25
3.20
27
12.30
6.50
44
20
4
26
10
8
40
15
5.30
7.70
10.40
35
其中30米臂长为加长臂，加长臂起重力矩为60t.m
①不同仰角的起重量
塔级
起重臂长度（m）
不同幅度的起重量
10012′～20042′
28012′～34042′
390～48042′
52042′～62042′
62042′
3.2
3.5
5
6.6
4.4
6.30
5.4
5.8
8.2
10.30
②工作速度
起重速度m·
min-1
双绳V1=21.5V2=16.40
运行速度m·
17.5
旋转速度r·
0.60
变幅速度m·
单绳8.5
③外形尺寸
轨距/m
4.20
塔顶标高/m
30～50
最大高度/m
68
起重臂长/m
5～30
④重量
自重/t
35～41
压重/t
30～46
平衡重/t
总重/t
70～92
⑤电气设备
部位
型号
JC（%）
转速
功率
数量
起重机构
JZR51—8
725
22
1
变幅机构
JZR31—8
702
7.50
行走机构
旋转机构
JZR12—8
925
3.50
⑥钢丝绳
直径（mm）
规格
长度（m）
¢
17.50
6×
37+1
～250
～75
三、自升塔式起重机
1.简介
随着高层建筑的日益增多，为节约用地和适应高层建筑施工的需要，选用自升塔式起重机作吊装机械是比较经济合理的。
（1）自升塔式起重机的特点：
①自升塔式起重机是随建筑物的升高而升高，能够满足高层施工要求。
②可以不用设轨道，它属于小车运行式变幅塔吊，臂杆长度大，覆盖面大，适用于施工现场窄小的高层建筑施工。
③司机室在塔顶上部，司机视野好，便于看清现场作业条件，利于安全生产。
④可有多种用途。
（2）自升塔式起重机的分类
①附着式。
附着在建筑物一侧，有建筑结构承担起重机带来的水平载荷，起重机主要承受垂直载荷，由于增加了附着，塔身自由高度大大减少，从而增加了塔身的稳定性。
②运行式。
在建筑物内部（电梯井或楼梯间）全部载荷传动给建筑物，借助一条托架和提升系统进行爬升，其塔身只有20m左右，每隔二～三层爬升一次。
2.构造
以QTZ—200型自升塔式起重机为例。
它是采用小车变幅，爬升套架，塔身接高的三用自升塔式起重机，这种塔吊通过更换或者增加一些辅助装置，可分别用于轨道式、附着式和固定式三种塔吊。
它采用了液压顶升系统，塔身可随建筑物升高而升高，司机室在顶部，其外部形状如图3-2所示。
金属结构包括底架、塔身、顶升套架、顶座及过渡节、转台、起重臂、平衡臂、塔帽附着装置等部件。
（1）塔身是由第一、第二、4个增强节和22个标准节构成。
每节高2.5m。
轨道式塔式起重机其臂根铰点最大高度为55m，增加附着后可达88m。
每节塔吊配三套附着装置，QTZ—200型塔吊其附着底架不大于50m。
附着框架要固定牢固，不准有任何滑动。
（2）起重臂其断面为三角形或四边形，是受弯构件。
载重小车沿起重臂移动实现变幅，起重臂的下弦杆安装小车轨道。
起重臂由六节组成，全长40.68m。
（3）平衡臂全长20m，平衡重由4个平衡重块和8个悬接体组成，可根据塔吊的不同工作情况移动平衡重的位置。
（4）顶升套架是用无缝钢管焊成的移动框架，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。
套架内装有液压千斤顶、顶升横梁、电缆卷筒等。
（5）过渡节在顶升套架上面是过渡节及回转机构，塔身升高时，主要是顶升过渡节以上部分（包括回转机构、司机室、塔帽、起重臂、平衡臂），由过渡节座架承受上部的载荷。
通过定位锁固定在塔身上。
然后引进标准节接高塔身。
3.塔身接高的顶升程序及注意事项
（1）顶升程序
①将起重臂回转到引如塔身标准节方向，吊起一节标准节放在摆渡小车上，调整好顶座套架与塔身间隙。
②缩回顶升套架定位销，把过渡节承座以上全部结构包括顶升套架，顶升到规定高度。
③推出定位销，使套架缓慢降落到定位销位置上。
提起顶升活塞杆，形成引进空间。
④引进摆渡小车到套架中央空间，将引进标准节与上部结构联结，退出摆渡小车。
⑤把引进的标准节平稳落在下部塔身上，再提起顶升套架，拔出定位销，最后再落下过渡节与标准节相联，紧固各部螺栓（见图3-3所示）
（2）顶升注意事项
①由于顶升过程是处于过渡安装，联结螺栓有拆有装，塔身抗倾覆力矩减弱，极易发生失稳，所以在风力超过三级以上，不允许进行顶升作业。
②顶升过程中不得进行回转动作。
因为起重臂的回转会造成因塔身弯矩的变化而带来的失稳。
③顶升过程中要有专人统一指挥，按程序进行，每一程序完成后经检验无误，再进行下一道工序。
电源、液压系统等均要有专人操作。
④多台塔身同时作业时，相邻两台塔高度差不小于5m。
⑤顶升前，应把平衡重和起重小车及吊重按说明书要求位置移向塔中心。
⑥检查定位销，调整导轮间隙以2～5mm为宜。
⑦顶升横梁应严格放在指定位置上。
⑧在齿轮泵最大压力下，不准连续工作3分钟。
⑨顶升完毕，要检查电源是否切断，左右操纵杆要恢复到中间位置，套架导轮与塔身脱离接触，各段螺栓要紧固牢。
⑩塔身需要连续接高时，在完成一次接高过程后，应把塔身各杆件的螺栓全部紧固后，在重复进行下一次顶升工作。
⑾根据第一道锚固装置地面一般为25m，以后每隔16～20m锚固一道的规定，塔身顶升到一定高度就要进行锚固。
在安装锚固装置时，要用经纬仪检测塔身的垂直度，允许有1%～2%的高度偏斜，必要时要调整锚固拉杆。
要经常检查锚固装置的牢固程度，防止任何情况下的滑动。
4.工作性质
（1）运行机构。
由底架、4个支腿、4个台车组成。
装有4个夹轨钳。
（2）起升机构。
起升卷扬机由两台45KW电机驱动，可形成4挡速度。
（3）变幅机构。
起重小车除8个运行车轮以外，还有4个导向轮。
起重臂根和头部装有缓冲块和限位开关，以限定小车行程。
（4）回转机构。
由2台5KW电机驱动。
塔帽回转设有手动液压制动器装置，在风力较大时，转向定位后，用手动制动帮助就位。
（5）平衡重的牵引是由3KW电动机驱动，可根据需要调整位置，平衡重两端设有缓冲块和限位开关。
（6）顶升液压系统有平衡阀，保持油路安全操作。
5.基础
QTZ—200型自升塔式起重机有轨道式和固定式两种，其地耐力要求200KN·
m2。
（1）轨道式基础：
轨距6.5m，采用43Kg/m和50Kg/m钢轨，每隔6.5m设一道拉杆，两端设止挡及行程极限限位，作接地保护，其电阻不大于4Ω。
（2）固定式基础：
挖坑槽深为600mm，两步3：
7灰土，厚40cm，按说明书配筋，浇200号混凝土，表面平整，有防水和接地保护措施。
6.起重性能
起重性能见表3-2
表3-2起重性能
L1
L2
L3
L4
44.68
35.28
28.08
20.88
最大起重力矩（kN·
m）
1400
1600
2000
最大幅度（m）
11～3.50
20～3.50
17～3.50
12～3.50
最大起重量（t）
5.7
起重小车数
滑轮组钢
丝绳倍率
平衡重（t）
四、塔式起重机的安全装置
塔式起重机的安全保护装置可以分为超载限制器、行程限位器、安全止挡和缓冲器、应急装置、环境危害预防装置等五类，这些装置除有些要按现场环境和用户等特殊要求外，设计和制造单位出厂时都应按有关专业标准提供，保证适用、可靠，用户安装整机后要调试正确，定期检查、维护。
1．超载限制器
（1）力矩限制器
通常的力矩限制器是一个机械变形放大器，采用双片弓形钢板，将塔顶弦杆受压时的微小纵向变形转变为双弓片形钢板间较大的横向变形，使安装在钢板上的触头接触，执行力矩和变幅保护功能。
力矩限制器是塔式起重机最为主要的安全保护装置。
（2）起重量限制器
起重量限制器是一个测力环，与起重钢丝绳导向滑轮刚性联结。
测力环随载荷变化产生变形，并按设计程序接通不同的控制触点。
起重量限制器有两大作用，一是当载荷达到某个规定值时，限制挡位的起升速度；
二是当载荷达到最大值时，切断起升回路电源。
设计原则是使起重机轻载高速，重载低速，超载停止。
2．行程限位器
（1）起重高度限位器
为防止吊钩过卷，保持起升卷筒上最小卷数，一般在起升卷筒轴上设上升、下降最大回转的转角限制器，控制起升电机。
（2）回转限位器
对不设中央集电环的塔式起重机，必须设回转限位器，使其向任一方向的回转圈数不超过3圈，防止电缆被扭断。
在现场如附近有障碍物时，也可起到防撞控制作用。
这样限位器往往在回转支座上用一个与回转减速器输出小齿轮齿数相同的齿轮与回转齿圈啮合，输入转角限制器中。
（3）变幅行程限位器
无论是何种变幅方式，一般都是在变幅机
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