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塔式起重機(jī)(towercrane)簡稱塔機(jī)，亦稱塔吊，起源于西歐。動(dòng)臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。
未來5年左右的時(shí)間，通過行業(yè)加速洗牌，汰劣存優(yōu)，以及生產(chǎn)制造現(xiàn)代化水平的不斷提高，行業(yè)集中度會(huì)不斷提高。
塔機(jī)產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢
自上世紀(jì)80年代引進(jìn)國外塔機(jī)技術(shù)生產(chǎn)塔機(jī)至今快30年。30年來中國塔機(jī)制造有了很大發(fā)展，但塔機(jī)的技術(shù)水平改進(jìn)不大。隨著科學(xué)的發(fā)展和時(shí)代***，塔機(jī)產(chǎn)品也會(huì)不斷改進(jìn)。
未來塔機(jī)產(chǎn)品的變化有三個(gè)方面趨勢：一是中型塔機(jī)(63t.m~500t.m)平頭化趨勢、大型塔機(jī)(600t.m以上)動(dòng)臂化;二是塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)技術(shù)性能會(huì)不斷改進(jìn)，特別是起升機(jī)構(gòu)的性能會(huì)不斷提高;三是數(shù)字技術(shù)在塔機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)不斷普及。
中型塔機(jī)平頭化、大型塔機(jī)動(dòng)臂化趨勢
(1)中型塔機(jī)平頭化的優(yōu)勢。中型塔機(jī)平頭化的優(yōu)勢體現(xiàn)在制造和使用兩個(gè)方面。
a.生產(chǎn)制造優(yōu)勢。平頭塔機(jī)制造可更大程度實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，可促進(jìn)企業(yè)提高工藝裝備和生產(chǎn)手段的現(xiàn)代化，而工藝裝備和生產(chǎn)手段的現(xiàn)代化，可提高生產(chǎn)效率，提高制造精度，降低生產(chǎn)成本。
b.使用優(yōu)勢。一是平頭塔機(jī)的模塊化結(jié)構(gòu)，在安裝和拆除時(shí)，可***大程度的減小起重設(shè)備的噸位，與錘頭型塔機(jī)相比，安裝和拆除的安全性更高。二是今后工程項(xiàng)目的規(guī)模和體量越來越大，群塔作業(yè)的密度會(huì)越來越大，平頭塔機(jī)作業(yè)的相互干涉要優(yōu)于錘頭型塔機(jī)。
除以上的優(yōu)勢，平頭塔機(jī)在不同的作業(yè)半徑時(shí)，起重臂上下弦桿的受力方向是一致的，而錘頭型塔機(jī)起重臂為超靜定結(jié)構(gòu)，因拉桿的作用，塔機(jī)在不同的作業(yè)半徑時(shí)，起重臂上下弦桿的受力是改變的。這也是平頭塔機(jī)的一大優(yōu)勢。應(yīng)該說，中型塔機(jī)平頭化是技術(shù)***和時(shí)代***的必然趨勢。
(2)大型塔機(jī)采取動(dòng)臂化優(yōu)勢。
a.動(dòng)臂式塔機(jī)在作業(yè)時(shí)，起重臂不產(chǎn)生附加力矩(水平臂塔機(jī)在作業(yè)時(shí)，除塔機(jī)額定力矩外，因起重臂自重產(chǎn)生的向下沖擊力會(huì)對塔機(jī)產(chǎn)生一個(gè)額外的力矩，特別是大型水平臂塔機(jī)的起重臂重量大，此附加力矩一般遠(yuǎn)大于塔機(jī)的額定起升力矩。這對塔機(jī)的塔身是很不利的)。而動(dòng)臂式塔機(jī)變幅作業(yè)時(shí)是改變起重臂角度，起重臂在理論上主要承受壓力，因此，其起重臂和塔身截面，都可相對較小。
b.平衡臂較短。由于動(dòng)臂塔機(jī)的變幅是改變起重臂角度的，起重臂不產(chǎn)生額外的附加力矩，因此塔機(jī)的平衡臂可以做得相對較短。對于超高建筑的群塔作業(yè)，動(dòng)臂塔機(jī)這一優(yōu)勢是水平衡臂塔機(jī)不可替代的。
c.動(dòng)臂塔機(jī)的“舉高性”。動(dòng)臂塔機(jī)變幅的舉高性，使塔機(jī)安裝高度相對較低，同時(shí)可***大限度減少對施工場地區(qū)域外空間的侵占。
當(dāng)然，動(dòng)臂塔機(jī)也存在變幅能量消耗較大等缺點(diǎn)。
塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)的技術(shù)性能會(huì)不斷提高
塔機(jī)的三大機(jī)構(gòu)(起升、回轉(zhuǎn)、變幅)，特別是起升機(jī)構(gòu)的性能，對塔機(jī)總的性能至關(guān)重要。但目前我國塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)，技術(shù)水平和性能差距較大，水平較高的有采用德國“弗蘭德”直交圓柱齒輪減速器的LVF變頻起升機(jī)構(gòu)，波坦MC320塔機(jī)一字型機(jī)構(gòu)等。但采用技術(shù)落后的起升機(jī)所占比例似乎更大。如波坦F0系列的RCS起升機(jī)構(gòu)，以及利勃海爾早期的π型起升機(jī)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)都是上世紀(jì)60年的技術(shù)，前者的缺點(diǎn)是能耗大，特別是四、五檔調(diào)速相互切換時(shí)，兩個(gè)電機(jī)之間會(huì)產(chǎn)生很大的制動(dòng)力矩和機(jī)械沖擊，同時(shí)四、五檔的切換時(shí)是在額定電流下進(jìn)行，造成電流沖擊很大，而后者的缺點(diǎn)是減速器的輸入軸和輸出軸是平行的，客觀上造成電機(jī)與鋼繩卷筒相互干涉，卷筒直徑受到限制，造成起升鋼絲繩的排繩不齊，鋼絲繩早期磨損和使用壽命短。同時(shí)，π型起升機(jī)構(gòu)使用的減速器傳遞效率較低，雖然有的采用中硬齒面齒輪，但其型式相對能耗還是較大。
從技術(shù)和使用兩個(gè)方面來說，中型和中大型(150t.m~500t.m)塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)都應(yīng)采用直交圓柱齒輪減速器，L型布置，變頻調(diào)速。這將成為今后的變化趨勢。目前國內(nèi)幾個(gè)減速器廠，如國茂、博能、杰牌等廠家的減速器，在技術(shù)上基本能滿足中型塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)配置的需要，如能加大應(yīng)用，在客觀上會(huì)促進(jìn)這些企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)水平和品質(zhì)的提高。
數(shù)字技術(shù)在塔機(jī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用會(huì)不斷普及
當(dāng)前，數(shù)字技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)都得到廣泛運(yùn)用，但在塔機(jī)產(chǎn)品上的運(yùn)用未得到更完整體現(xiàn)，特別是塔機(jī)各部位的限位裝置，幾乎都還是機(jī)械式的。近兩年也有一些廠家制作一些電子產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品的功能繁多，除滿足塔機(jī)的基本控制及防碰撞，
還具有GPS定位，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，更重要的是產(chǎn)品價(jià)格太高，所以不能得到普及。
數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于塔機(jī)控制系統(tǒng)，主要是對力矩限位、起重量限位、起升限位、回轉(zhuǎn)限位、變幅限位等實(shí)現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控。其原理是采用傳感器、接近開關(guān)采集信息，通過放大器及模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，單片計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過開關(guān)量輸入、輸出轉(zhuǎn)換(I/O轉(zhuǎn)換)，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。如果按以上控制原理，一臺(tái)中型塔機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)，其成本應(yīng)在5000元以內(nèi)，較容易被用戶接受，也極易推廣和普及。但是，塔機(jī)的性能會(huì)得到本質(zhì)上的提升。
數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于塔機(jī)控制系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：一是塔機(jī)的各個(gè)限位控制精度極大提高。二是操作人員對塔機(jī)作業(yè)可做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。三是具有“容錯(cuò)”和“互鎖”功能，如塔機(jī)在頂升時(shí)可避免誤操作。四、具有群塔作業(yè)的防碰撞功能?？傊?、數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于塔機(jī)控制系統(tǒng)，能使塔機(jī)的智能化水平有一個(gè)質(zhì)的提高，塔機(jī)的安全性也會(huì)極大提高。
塔機(jī)是一種非緊湊型設(shè)備，其自身的技術(shù)性也不是很高。今后在技術(shù)上要有所改進(jìn)和突破的方面，一是電機(jī)功率在55KW以上的變頻起升機(jī)構(gòu)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)電流的二次逆變，即起升機(jī)構(gòu)下降，電機(jī)處于發(fā)電工況時(shí)向電網(wǎng)反饋電流，達(dá)到節(jié)約能源目的。但這很大程度在于制造和使用兩方面觀念的改變。再就是塔機(jī)智能化水平的提高，而智能化水平提高，就要加大對數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用。再就是塔機(jī)智能化水平的提高，而智能化水平提高，就要加大對數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用。
未來的20多年仍是塔機(jī)制造業(yè)的黃金發(fā)展期。但是，市場競爭和行業(yè)競爭也會(huì)愈加激烈。有一定規(guī)模和實(shí)力的企業(yè)，應(yīng)提高創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，特別是要不斷提高生產(chǎn)制造現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭力，并引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展。
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