建筑塔吊是建筑工地上常用的起重设备,主要由金属结构、工作机构、电气系统及安全装置等组成,其工作原理涉及到多个方面,具体如下:

力的平衡原理
起升重物:塔吊通过起升机构将重物吊起,起升机构中的电动机驱动卷筒转动,卷筒缠绕钢丝绳,通过钢丝绳的拉力克服重物的重力,实现重物的上升。根据力的平衡原理,当钢丝绳的拉力等于重物的重力时,重物处于静止或匀速上升状态;当拉力大于重力时,重物加速上升。
平衡臂与起重臂:塔吊的平衡臂和起重臂是一对杠杆,以塔吊的回转中心为支点。平衡臂上放置有平衡重,其作用是与起重臂及起重臂上的重物形成力矩平衡。根据杠杆原理,平衡臂的长度和平衡重的重量设计需使得在塔吊工作时,起重臂在不同幅度(起重臂端部到回转中心的距离)下吊起重物时,整个塔吊能够保持平衡,不至于发生倾翻。
运动与传动原理
起升运动:起升机构是实现重物升降的主要部件,由电动机、制动器、减速器、卷筒和钢丝绳等组成。电动机输出的动力通过减速器降低转速、增大扭矩后,传递给卷筒,卷筒转动使钢丝绳收放,从而带动重物升降。
回转运动:回转机构使塔吊的起重臂能够绕塔身中心线做 360 度旋转。一般由回转支承和回转驱动装置组成,回转驱动装置中的电动机通过减速器驱动小齿轮,小齿轮与回转支承的大齿圈啮合,带动起重臂及塔顶部分绕塔身回转,实现重物在不同方位的吊运。
变幅运动:变幅机构用于改变起重臂的工作半径,有小车变幅和动臂变幅两种形式。小车变幅是通过安装在起重臂上的牵引机构,驱动变幅小车在起重臂上沿轨道前后移动,改变重物到塔身的距离;动臂变幅则是通过改变起重臂的仰角来改变工作半径,一般由变幅卷扬机、钢丝绳、滑轮组和起重臂拉杆等组成,通过卷扬机收放钢丝绳,带动起重臂绕其根部铰点转动,实现变幅。
电气控制原理
主电路:为塔吊的各个工作机构提供动力电源,主要包括电动机、接触器、继电器、熔断器等。主电路中的接触器用于控制电动机的启动、停止和正反转,继电器用于实现电路的保护和控制,熔断器则在电路发生过载或短路时,迅速切断电路,保护设备和人员安全。
控制电路:实现对塔吊各工作机构的操作和控制,通常采用按钮、开关、控制器等电器元件,通过控制电路中的继电器、接触器等的动作,来控制主电路中电动机的运行。同时,控制电路还设置了各种安全保护装置,如限位开关、超载保护、零位保护等,当塔吊的运行参数超过设定值或出现异常情况时,安全保护装置会立即动作,切断控制电路,使塔吊停止工作,防止事故发生。
液压顶升原理
塔吊的液压顶升系统主要由液压泵站、液压缸、顶升套架、横梁等组成。在塔吊需要升高时,液压泵站启动,将液压油通过油管输送到液压缸中,使液压缸的活塞杆伸出,推动顶升套架向上移动。顶升套架与塔身标准节相连,在顶升套架上升的过程中,会将塔吊的上部结构(包括起重臂、平衡臂、塔顶等)顶起,当顶升高度达到一个标准节的高度时,将预先准备好的标准节引入套架内,与塔身连接固定,然后液压缸回缩,将顶升套架落在新安装的标准节上,完成一次顶升过程。如此重复操作,即可实现塔吊的不断升高。