QTZ塔式起重机原理.docx
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QTZ塔式起重机原理
1概述
我公司设计、生产的QTZ型系列塔式起重机，其型式为水平臂架、小车变幅、上回转、自升式塔机。
具有固定、行走、附着、内爬等功能。
QTZ型塔式起重机适用于工业与民用建筑、货场和露天仓库起重、吊装作业。
特别适合高层办公楼、饭店、居民住宅和其它高塔型结构的建筑施工，是一种性能可靠、参数先进、造型美观、工作适应性强，效率高，经济适用的建筑起重机。
QTZ型系列塔式起重机采用多速电机驱动起升机构，通过滑轮系统可变倍率，可获得多种起升的工作速度，并能实现高速轻载，低速重载和慢就位功能。
回转机构采用液力耦合器，使回转起、制动平稳、可靠。
QTZ型系列塔机通过自身液压顶升系统实现自升加节，使起升高度能随施工建筑物的升高而加高，而塔机的起重性能在规定范围内的各种高度下仍能保持不变。
司机室设在回转塔身内，视野开阔，操作方便、舒适。
QTZ型系列塔机装备有各种安全保护装置，包括：
起重力矩限制器、最大起重限制器、起升高度限位器、回转限位器和变蝠限位器，从而确保塔机安全可靠的运行。
2技术性能
QTZ型系列塔机指标符合GB9462-88中优等品条件要求。
2.1技术参数
QTZ型系列塔机主要技术参数如表1.
2.2起重特性
各规格QTZ型系列塔机的起重特性见表2.
3主要部件简介与工作原理
QTZ型系列塔机主要有金属结构、工作机构、液压顶升机构、安全保护装置、电气控制等部分组成。
3.1金属结构
塔机金属结构主要包括：
低架、塔身（标准节）、起重臂、回转塔身、顶升套架、塔顶、附着装置等。
3.1.1底架
底架由十字低梁、基础节、底节和四根撑杆组成。
十字梁由一根整梁和两根用高强度螺栓连接而成，基础节、底节十两个特制标准节，位于十字底梁中心，他们之间以及底架连接均采用高强度螺栓。
3.1.2塔身（标准节）
塔身是由若干个标准节组合、并用高强度螺栓连接而成。
标准节是一个由角钢和连接件组焊而成，每个标准节内部都设有与标准节等长的爬梯，以便操作或维修人员上、下塔机时使用，个标准节均具有互换性。
改变塔身标准节安装节数，塔机可达到不同的起升高度。
在标准节同一侧面的两根主弦杆上，各焊有上、下两个带槽的踏步（耳座），用于顶升和加高塔身。
3.1.3起重臂
起重臂截面为三角形。
上弦杆、斜腹杆和水平腹杆采用无缝钢管，两根下弦杆采用方管，下弦杆上表面和外侧面要求处于同一水平面和垂直面内，以保证作为牵引变幅小车轨道时运行平稳。
整个起重臂有多节组成，但彼此没有互换性，在安装时，必须按顺序排列。
个节之间均以销轴连接，使装、拆、运输方便。
3.1.4平衡臂
主要技术参数表
参数值型号
参数名称
QTZ200
QTZ250
QTZ315
QTZ400
QTZ500
QTZ630
QTZ800
2807
3006
3008
3307
3606
3609
3808
4008
4209
4508
4510
4513
5013
5015
5513
额定起重力矩KN.m
200
250
315
400
500
630
800
起升
高度
独立式m
25
28
28
30
30
35
40
45
附着式m
60
60
80
100
120
150
150
最大起重量T
2.0
2.5
3.0
4.0
4.0
6.0
8.0
最大幅度处起重量T
0.69
0.6
0.79
0.7
0.6
0.89
0.82
0.77
0.89
0.8
1.0
1.3
1.5
1.3
工作
幅度
最大m
28
30
30
33
36
36
38
40
42
45
45
45
50
50
55
最小m
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
起升
速度
最大m/min
33
44
65
65
65
80
80
最小m/min
7
7
5
5
5
4
6
牵引
速度
最大m/min
24
30
30
40
40
40
40
最小m/min
12
15
15
20
20
20
20
回转速度m/min
0.71
0.69
0.69
0.69
0.69
0.63
0.71
0.71
顶升速度m/min
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
独立式整机质量（t）
12.12
12.18
14.36
14.5
14.65
16.8
17
17.6
22.3
22.4
24.54
32.2
33
36.6
37.1
工作温度℃
-20~40
-20~40
-20~40
-20~40
-20~40
-20~40
-20~40
总装机容量（KW）
17
17
18.6
26.6
26.6
37.7
41.4
49.4
平衡重t
2.3
3.2
3.56
3.73
4.78
4.94
5.29
5.6
5.8
7.1
9.3
10.4
12.2
13.2
起重特性
2倍率条件下起重特性
幅度（M）
2.5~11.2
12.5
12.75
20
22
25
28
30
33
36
38
40
42
45
50
55
起重量
t
QTZ200
2.0
1.73
1.69
1.03
0.97
0.78
0.69
0.60
QTZ250
2.5
2.24
2.19
1.31
1.17
1.00
0.87
0.79
0.70
0.60
QTZ315
2.0
2.0
2.0
1.86
1.66
1.42
1.23
1.13
1.0
0.89
0.82
0.77
QTZ400
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.74
1.52
1.39
1.23
1.10
1.03
0.96
0.89
0.80
QTZ500
2.50
2.50
2.50
2.50
2.50
2.14
1.83
1.67
1.52
1.35
1.26
1.17
1.10
1.0
QTZ630
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
2.77
2.54
2.26
2.02
1.89
1.76
1.65
1.5
1.3
QTZ800
4.0
4.0
3.0
4.0
4.0
3.53
3.09
2.85
2.56
2.28
2.13
2.0
1.89
1.72
1.5
1.3
4倍率条件下其中特性
幅度（M）
2.5~11.2
12.5
12.75
20
22
25
28
30
33
36
38
40
42
45
50
55
起重量
t
QTZ315
3.0
3.0
2.96
2.61
1.84
1.44
1.21
1.11
0.98
0.87
0.80
0.75
QTZ400
4.0
4.0
3.70
3.43
2.23
1.80
1.49
1.36
1.20
1.07
1.0
0.93
0.86
0.77
QTZ500
4.0
4.0
4.0
4.0
2.68
2.16
1.79
1.65
1.48
1.31
1.22
1.13
1.06
0.96
QTZ630
6.0
6.0
6.0
6.0
4.05
3.27
2.72
2.49
2.21
1.97
1.84
1.71
1.6
1.45
1.25
QTZ800
8.0
7.72
7.56
6.74
4.39
3.64
3.03
2.79
2.50
2.22
2.07
1.94
1.83
1.66
1.44
1.24
起
重
量
T
QTZ800
QTZ630
QTZ400
QTZ315
QTZ250
QTZ200
8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
05101520253040455055（幅度）m
333642
QTZ系列塔机起重特性曲线图
3.14平衡臂
平衡臂由槽钢、角钢、钢板组焊而成的平面金属框架，上面设有过道和栏杆，平衡臂一端根部用销轴与回转塔身连接，另一端放置平衡重，并用拉杆与塔顶连接。
电控柜布置在平衡臂前方，起升机构布置的后方。
注意：
平衡臂上的吊环不能作为塔机安拆的吊点使用。
3.1.5回转支座
回转支座由上支座和下支座两部分组成，上支座的顶部四角有连接板，通过高强度销轴将回转支座与回转塔身坚固连接，下支座底部用高强度螺栓与塔身标准节坚固连接。
回转支座上部设有活动平台，并装有回转传动机构，右侧装有回转限位器。
上支座的下端通过高强度螺栓与回转支承的内圈坚固连接，而下支座则与回转支承的外齿圈坚固连接。
当启动回转机构时，小齿轮与回转支承齿圈啮合，可使塔机沿塔身中心做回转运动。
3.1.6回转塔身及司机室
回转塔身是由槽钢或方管焊接而成。
回转塔身设司机室，其顶部的前、后方均有铰支座，分别与起重臂、平衡臂、塔顶铰接。
司机室上、下底板及四壁和回转塔身焊接成一体。
司机室设座椅和操作台、总电源开关箱，并设有电源插头，用于检修和司机室内取暖。
前后窗和顶部可以开启，便于通风，司机室宽敞明亮，视野开阔。
3.1.7塔顶
塔顶为一行架钢结构。
塔顶底部用销轴与回转塔身连接，顶部的前、后方设有铰接拉板，分别与起重臂拉杆、平衡臂拉杆铰接。
上部设有栏杆的工作平台，供安装拉杆和穿绕起升钢丝绳用。
3.1.8牵引（变幅）小车
牵引小车是带动吊钩与起吊物品沿起重臂纵轴往复运行的钢结构件。
有四个行走轮，并有四个侧导向轮，每边各两个，行走轮运行轨道则为起重臂下弦杆，小车一侧设有检修吊篮，改吊篮可随小车一起运行，可将操作人员安全送到起重臂的任意处，进行检修或安装。
牵引小车两端设有调节绞杠，用于张紧变幅钢丝绳。
3.1.9顶升套架
顶升套架由套架、工作平台、导向块、爬爪以及塔身标准节引进装置等组成，液压顶升油缸挂在套架一侧的横梁上。
泵站置于工作平台上。
顶升架套在塔身外面，用高强度螺栓与回转支座的下支座连接。
在顶升油缸作用下，顶升套架依靠16只可调导向滑块上下运动，套架上部横梁上的铰支座与油缸单耳铰接，承受油缸的顶升负荷。
套架中部有两个爬爪，在油缸活塞杆回收时，由爬爪传递塔顶全部载荷。
套架上还设有两根标准节引进梁，并备有四个引进滚轮。
引进滚轮事先装在待安装的标准节的导向连接套处，起吊到位后，引进滚轮即落在引进梁上，然后可将标准节推进塔身位置。
在套架中部还设有可拆卸的工作平台，周围社用护栏，以保证操作人员的安全。
3.1.10附着架
附着架由框架和三根长度可以调整的撑杆组成。
通过框架上的连接件将标准节主弦杆卡紧，以承受附着反力的作用，三个可调节的撑杆与建筑物附着点连接，这样塔机部分载荷转移由建筑物承担，改变了塔机的受力状态。
塔机安装前，顾客应根据建筑物的具体结构尺寸设计附着位置，由于可调撑杆由一根长撑杆、二个短杆和一套长度可调的螺栓副组成，能在较大范围调整长度，所以塔机中心与建筑物外墙距离可在一定范围内变化。
附着点承载能力应大于下表所列数据值。
载荷值型号规格
载荷名称
QTZ
800
QTZ
630
QTZ
500
QTZ
400
QTZ
315
QTZ
250
QTZ
200
水平分力（KN）
281
201
159
120
100
80
68
垂直分力（KN）
168
120
95
72
60
48
45
在安装附着装置时，应用经纬仪检查塔身轴线的垂直度，在全高上不得大于4/1000，可以通过调整附着撑杆的长度来达到。
每套附着架的全部撑杆应尽量保证在同一水平面上，建筑物上的附着点的高度应与相应标准节的附着绞座在同一高度位置，误差不得大于±200毫米，附着撑杆与标准节及建筑物上附着点铰接应可靠。
各连接螺栓应紧固好，附着撑杆长度调节完毕应锁紧调节螺母。
工作过程中应经常检查是否松动，发现情况应立即停机，采取措施予以解决，建筑物上铰支座应是双耳绞座。
3.2工作机构
塔机的工作机构包括起升机构、回转机构、牵引变幅机构、钢丝绳系统。
3.2.1起升机构
起升机构主要有电动机、制动器、减速器、卷筒等组成。
整个机构安装在平衡臂的后端。
起升机构电动机选用多速电机，通过联动操作台，可实现变速，已获得理想的起升速度。
3.2.2回转机构
回转机构安装在上回转支座的左方，主要由电动机、制动器、液力耦合器、行星减速机、小齿轮及支座组成。
该机构结构紧凑，传动比大，起制动平稳，可使起重臂停在预定位置上。
而在不工作时，起重臂可随风向而转动，上回转支座右方装有回转限位器。
3.2.3牵引变幅机构
牵引变幅机构安装在起重臂第一节中，该机构主要由电动机、减速机、制动器、卷筒、底架、限位器等组成。
其作用是带动牵引变幅小车沿起重臂纵轴往复运动，以实现吊钩与起吊物品的变幅运动。
减速机采用涡轮蜗杆传动，具有自锁功能。
3.2.4钢丝绳系统
该系统分为起升钢丝绳系统和牵引变幅钢丝绳系统。
起升钢丝绳系统：
钢丝绳由起升机构卷筒放出，经塔顶滑轮、起重量限制器导向滑轮，再经过牵引变幅小车及吊钩滑轮组，最后将钢丝绳固定在起重臂端部（根据需要可选择工作倍率2或4）。
牵引变幅钢丝绳系统：
钢丝绳从牵引变幅机构的卷筒两端各绕出一根牵引钢丝绳。
其中一根通过起重臂臂根导向滑轮，固定在牵引变幅小车的后方，另一根经起重臂中部及端部滑轮固定在小车前方。
小车上设有钢丝绳张紧调节绞杠。
3.3安全保护装置
每台塔机均配备各种安全保护装置，以确保塔机安全运行，安全保护装置主要有：
起重量限制器、力矩限制器（机械式）、起升高度限位器、回转限位器、变幅限位器等。
3.3.1起重量限制器
该限制器安装在回转塔身的前上方。
主要由支架、摆杆、导向滑轮、拉杆、弹簧撞块及行程开关组成。
其作用是限制器吊重物，不超过塔机允许的最大起重量，以确保起升机构不超载运行。
当绕过导向滑轮的起升钢丝绳的单端拉力超过其额定数值时，摆杆带动拉杆向右运动，使拉杆上撞块触发行程开关，接通电铃电源，发出警报，同时切断起升机构电机电源，使吊钩不能上升，而靠重量下降，保证了塔机安全作业。
3.3.2起升高度限位器
该机构安装在起升机构卷筒的一侧，由涡轮蜗杆、变速齿轮、撞块和行程开关组成，其作用是防止吊钩起升高度超过塔机允许的最大起升高度而碰撞小车。
该机构与卷筒一起旋转，卷筒的转速经变速后传给撞块，当达到最大起升高度时，撞块触发行程开关，从而切断起升机构电机电源，吊钩只能下降不能上升，以确保塔机安全作业。
在安装工况时，应使限位器不起作用，以确保该机构不被撞坏。
安装完毕，根据塔身高度重新调整限位器。
另外，当臂根铰点处高度超过50米时，塔顶应安装风速仪，当风速超过塔机允许风速值时，应触发行程开关，发出停止作业警报。
3.3.4回转限位器
该限位器安装在回转支座右方，其结构和起升高度限位器一样，起作用是防止回转不超过540º，以保护电源电缆不被绞断。
540º=360º+180º=1.5圈。
3.3.5变幅限位器
该机构设在变幅机构卷筒一侧，其结构和工作原理同起升高度限位器，起作用是当牵引变幅小车行驶到最大幅度或最小幅度时，切断变幅机构的电机电源，以确保塔机安全运行。
3.4液压顶升装置
该装置由液压油缸、顶升横梁、液压泵站组成。
顶升作业时，先由本塔机吊钩吊起用于接高的标准节，移动小车，直至套架平衡，卸下下支座与标准节的连接螺栓，启动泵站使油缸工作，将塔机上部连同顶升顶起约半个标准节高，爬爪卡住标准节主弦杆外侧的踏步，回收活塞杆机顶升横梁，并把顶升横梁放在上一个踏步上，再次顶升半个标准节高度。
这时将待装标准节送到引进梁上，推进塔身。
拆卸时原理相同，动作相反。
顶升作业时，泵站电机通电，驱动齿轮泵，压力油进入手动三位四通阀，经平衡阀进入顶升油缸，驱动活塞杆工作，系统中溢流阀是防止系统超压而设的，溢流压力经调整后，不得随意变更。
平衡阀的作用是防止在系统突然中断供油时，避免活塞杆因顶升横梁重量而自行伸长。
该机构全部液压元件集中安装在油箱内一块地板上。
结构紧凑，便于维修。
3.5电气控制和操纵系统
塔机整机运行由司机室内联动操作控制，操纵台分左右两部分，做操纵台控制回转和小车变幅，右操作台控制起升机构，电气控制元件全部装在电控柜内。
3.5.1起升、回转、小车变幅机构电气原理和操作简介
a.起升机构由一台多速异步电动机，起升机构分低、中、高档速度（QTZ200塔机为二档），操作手柄从低向中、高方向操作时，为防止冲击，中、高之间有延时控制，延时长短可通过高速延时继电器XLGV调整，操作手柄从高、中、低方向操纵时，其中速档仍为高速，即高、高、低。
手柄到零位时，电机不马上停车，而是通过XLMV延时继电器延时停车。
这样比较合理地解决了多速电机调速过程中的冲击，延长电机寿命。
b.回转机构采取YZR及Y两种类型电机驱动。
QTZ315以上规格的塔机，采用YZR绕线式电动机驱动。
电机转子回路串联电阻调速，操作台上回转手柄由四个档位。
其中一档电阻全部加入，二档1HRC接触器切除一组电阻，三档由2HRC接触器又切除一组电阻（在二档基础上），四档由3HRC切除全部串联电阻，电机运行到额定转数，这样回转机构可获得四种过度转数，使回转平稳。
QTZ250以下规格塔机采用Y型异步电动机驱动，在电动机主回路中串人电阻R，使起动力矩下降，加速平稳，起动2秒后，电机转速达到额定值的80%，此时时间继电器HMV动作，使接触器HRC接通，电阻切除，机构进入正常运行.
快速回转时，需从低到高档逐步过渡，停车也按此需求，切忌操作过快。
回转机构设有电磁制动器，它只能在回转完全停止后才能使用，不作刹车使用，其作用是在安装就位工况，保证起重臂不发生滑移。
回转制动器由手动开关控制，需要制动时只要转动旋钮开关HZQ，即可制动。
c.小车变幅机构采用4/8极双速电机驱动，由联动操纵台手柄控制牵引变幅小车速度，有慢、快两档。
制动器为常开式，电机有电，制动器打开，反之制动器制动。
当变幅和点动就位时，只能使用慢速档。
3.5.2安全装置电气原理和运行简介
a.起升高度限位器
起升高度限位器是通过装在起升卷筒一端的减速机构和限位器开关来实现。
起升机构运行时，减速机构随之转动，当吊钩超过起升高度范围时，限位开关CGK（CDK）被触动，切断上升（下降）接触器LH（LD）的控制电源并制动，保证吊钩在起升高度范围内运行。
b.回转限位器
回转限位器是通过装在回转上支座右方并与回转支承齿圈啮合的一套机构和限位开关来实现的，塔机回转时，限位机构随之转动，当塔机向左（或右）转动超过540º时，限位开关被触发，切断回转电机电源，使塔机不能再向左（或右）回转，但可以反向回转。
c.变幅限位器
其原理同起升高度限位器。
当小车变幅运行中将超出最大幅度和最小幅度时，限位开关XZK、XGK被触动，变幅电机电源被切断，变幅小车不能再继续按原方向运行，只能反向运行。
d.起重量限制器
其中量限制器由一套弹簧变形装置和三个行程开关组成，将起重量大小转换为弹簧变形量和拉杆位移大小。
当起升重
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