起重机的基本构造无论是结构简单还是结构复杂的起重机，其基本构造都是由金属结构部分、传动机构和安全、控制系统3大部分组成。

能使起重机发生某种动作的传动系统，统称为起重机的机构。

因起重运输作业的需要，起重机要做升降、移动、旋转、变幅、爬升及伸缩等动作，而这些动作必须由相应的机构来完成。

起重机的基本机构有起升、运行、回转和变幅4个机构。

另外，还有塔吊的塔身爬行机和汽车、轮胎等起重机专用的支腿伸缩机构。

起重机的每个机构均由4种装置组成，即驱动装置、制动装置、传动装置和与机构作用直接相关的专用装置。

驱动装置分人力、机械和液压驱动装置。

制动装置是制动器。

不同类型的起重机使用各种不同型式的块式、盘式、带式、内张蹄式和锥形等制动器。

传动装置是减速器。

不同类型的起重机使用各种不同形式的斜齿轮、蜗轮和行星减速器。

一、起重机的起升机构起升机构的驱动装置采用电力驱动时为电动机。

其中，葫芦起重机多用异步鼠笼式电动机，其他电动起重机多采用绕线式异步电动机，或直流电动机。

履带、铁路起重机的起升驱动装置为内燃机。

汽车、轮胎起重机的起升机构驱动装置是由原动机带动的液压泵、液压油缸或液压电动机。

起升机构包括起升卷筒（或链轮）、钢丝绳（或链条）、定滑轮、动滑轮、吊钩（或抓斗、吊环、吊梁、电磁吸盘）等。

二、起重机的运行机构起重机的运行机构可分为轨行式运行机构和无轨行式运行机构（轮胎、履带式运行机构），这里只介绍轨行式运行机构。

轨行式运行机构除了铁路起重机以外，基本上都是电动机驱动形式。

此运行机构是由电动机、制动器、减速器和车轮四部分组成。

车轮装置由车轮、车轮轴、轴承及轴承箱等组成。

采用无轮缘车轮，是为了将轮缘的滑动摩擦变为滚动摩擦，此时应增设水平导向轮。

车轮与车轮轴的连接可采用单键、花键或锥套等多种方式。

起重机的运行机构分为集中驱动和分别驱动2种形式。

集中驱动是由一台电动机通过传动轴驱动两边车轮转动运行的运行机构形式，集中驱动只适合小跨度的起重机或起重小车的运行机构。

分别驱动是两边车轮分别由2 套独立的无机械联系的驱动装置的运行机构形式。

随着葫芦式起重机技术的发展，电动机采用锥形制动电动机，将驱动与制动两个机能合二为一，进一步又发展为将电动机、制动器和减速器合三为一，不再需要联轴器连接，构成一个十分紧凑的整体，称为锥形制动减速电动机，目前已被应用到起重机的大车和小车上。

三、起重机的旋转（回转）机构起重机的回转机构是由驱动装置、制动装置、传动装置和回转支承装置组成。

回转支承装置分为柱式和转盘式2大类：1.柱式回转支承装置可分为定柱式和转柱式2种回转支承装置。

定柱式回转支承装置由一个推力轴承与一个自位径向轴承及上下支座组成。

浮式起重机多采用定柱回转式支承装置。

转柱式回转支承装置由滚轮、转柱、上下支承座及调位推力轴承、径向球面轴承等组成。

塔式、门座式起重机多采用转柱式回转支承装置。

2.转盘式回转支承装置又分为滚子夹套式和滚动轴承式2种回转支承装置。

滚子夹套式回转支承装置是由转盘、锥形或圆柱形滚子、轨道及中心轴等组成。

它将圆锥或圆柱滚子装在上下2个环形轨道之间，滚子通过心轴组装在隔离夹套的内外环之间。

夹套借助辐射状布置的拉杆与中心轴枢的套环相连接。

滚动轴承式回转支承装置，由球形滚动体、回转座圈和固定座圈组成。

该装置中的滚球或滚柱可以选用一般滚动轴承中标准规格和尺寸的滚动体。

起重机的旋转部分固定在大轴承的旋转座圈上，而大轴承的固定座圈则与门架顶面固定连接。

根据滚动体的形状不同，分为滚球式（上图b、d）与滚柱式（上图a、c、e）。

根据滚动体的列数，分为单列（上图a、b）、双列（上图d）与3列（上图c、e）。

其中，3列滚柱轴承是目前大尺寸轴承中承载能力最高的一种。

为防止杂质、水分等进入滚道损坏滚道面和滚动体，必须有密封润滑装置。

目前比较多的是采用密封条，润滑油从油嘴打入。

上图e所示是80t造船门座式起重机采用的3排滚柱轴承，它的固定座圈与旋转机构的内齿圈做成一体，用沿圆周分布的许多螺栓固定在门架顶面上。

旋转座圈则用沿着圆周分布的许多螺栓与起重机的机房平台团结。

转动座圈分上下两半，装配时可以预先将座圈与滚柱装好，用少量螺钉将转动座圈的上下两部分连接起来。

这样，就可以把轴承装配成一个完整的旋转支承部件，运到现场进行组装。

旋转驱动机构旋转驱动装置分为电动回转驱动装置和液压回转驱动装置。

电动回转驱动装置有卧式电动机与蜗轮减速箱传动、立式电动机与行星减速器回转机构、立式电动机与立式圆柱齿轮减速器传动3种形式。

另外交流调频调速回转机构也在近年应运而生。

下面介绍塔吊的几种回转机构。

（1）液力耦合器驱动：国内过去常用此方式。

由于液力耦合器特性不易与实际工作匹配，受充液量、温度、介质黏度、传动惯量影响较大，传递扭矩及速度亦无法在工作过程中调节，因此效果不佳。

制动器如果不能与风载荷、结构转动惯量、摩擦阻力等自动配合，还会造成制动过猛或无法准确停止，会给司机和传动部件带来十分不利的影响。

（2）RCO型回转机构：这种回转机构由行星减速机、涡流制动器、电动机、止动器、行星小齿轮等部件组成。

其特点如下：RCO型回转机构的特点之一是采用涡流制动调速，可避免在开始转动时由于电机正常启动扭矩所造成的振动，或者是避免在停止转动时，由于臂架的吊载和平衡重的惯性而造成的振动。

RCO型回转机构的第二个特点是：采用弹簧压紧的片式制动器，当电动机断电后，制动器便自动启动，因此可以防止起重臂在大风下溜车。

但是，下班后，也可使制动器松开，让起重臂随大风转动。

RCO型回转机构的第三个特点是有减振弹簧，既能避免旋转机构被止动时所造成的摇晃，又可改善行星小齿轮与大齿圈的啮合状况。

RCO型回转机构的另一优点是，运动平稳便于构件准确就位。

（3）OMD型回转机构：这是法国Potain重型塔吊采用的回转机构，电动机功率适用范围为6-18KW，最大转速可达1r/min。

根据塔吊起重能力的大小，装用1 台或3台这样的旋转机构。

OMD优点是：加速时，可迅速而平稳地由V0加速到Vmax，吊载不会摇摆，可减轻对结构的不利影响，减速时可无级减速到0，使吊载在最佳条件下被吊运到所要求的地点。

启动时间可达15s。

停止器15带有风动风向标，在非工作状态时可解除制动作用。

（4）交流调频调速回转机构：采用此种调速回转机构，调速比过去的传统型式的1:4提高到1:7，且为无级调速。

由于采用PLC，回转定位十分方便，几乎没有机构磨损，并可以取消制动器；启动电流也大大降低，传统型式的缺点均被克服。

在构造方面除增加变频器等控制装置外，关键是PLC 编程设计应与回转工况相适应。

（5）门座式起重机的几种旋转驱动机构：下图为旋转驱动机构的几种型式。

上图a是卧式电动机、圆柱和圆锥齿轮传动。

这种方案的优点是可采用标准减速器，传动效率高。

缺点是平面布置尺寸大，机械安装要求高。

上图b是卧式电动机与蜗轮减速器传动。

其优点是工作平稳，结构紧凑，传动比大，但传动效率低。

上图c 是立式电动机和轴线竖直布置的立式减速器传动。

这种方案的优点是平面尺寸紧凑，传动效率最高，是一种较理想的传动方案。

上图d 是立式电动机和行星减速器传动。

行星齿轮传动可以是3K行星齿轮传动，摆线针轮传动、渐开线少齿差齿轮传动、谐波传动等。

这些传动的结构都很紧凑，传动比大，是很有发展前途的传动型式。

四、起重机的变幅机构起重机的变幅机构按工作性质分为非工作性变幅和工作性变幅；按机构运动方式分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能又可分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅式。

普通臂架变幅又分为臂架俯仰摆动式和牵引小车式变幅。

臂架摆动式变幅机构适用于汽车式、轮胎式、履带式、铁路用和桅杆式起重机；牵引小车式变幅机构适用于塔式起重机。

1.小车式变幅是通过移动小车实现的。

工作时吊臂安装在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿着吊臂上的轨道移动。

变幅时重物水平移动，安装方便、速度快、省功率、幅度有效利用率大。

缺点是吊臂承受压、弯载荷共同作用，受力状态不好，结构自重较大。

小车式变幅机构的工作原理：小车1 被支承在吊臂的下弦杆上。

当变幅卷筒5在机构的驱动下旋转时，牵引绳4和7中有一个被卷入，另一个被放出。

牵引小车沿吊臂向一侧运动。

当卷筒反向旋转时，小车向另一侧运行。

下回转塔式起重机有时为了提高起升高度将吊臂仰起30°进行工作。

此时，为了保证在变幅过程中重物仍能水平移动，一般起升滑轮组是二倍率，将起升绳通过吊臂端部的导向滑轮固定在小车架上。

这样小车在吊臂上向臂端运行两个单位长度时，起升绳就在垂直方向放下1 个单位长度。

吊臂仰30°时，sin30°=1/2，正好满足小车向臂端每增加2个单位长度，高度增加1个单位长度，这样就保证了在变幅过程中小车在吊臂上沿斜线运行，而吊重沿水平线运行。

小车式变幅驱动机构根据其工作幅度的不同有多速和单速的驱动机构。

根据其传动方式不同，有蜗轮蜗杆传动、行星齿轮传动和普通标准卷扬机传动等。

多速驱动机构都是利用多速电机来实现的，它可以提高变幅的工作效率。

变幅小车：在一台塔机上工作的小车，可以是单小车，也可以是双小车。

小车的型式有桥式小车和Y式小车2种。

大型塔机上采用双小车，其他都采用单小车，而且多数是桥式小车。

它主要由车架、行走滚轮、导向轮、起升绳导向滑轮等组成。

变幅小车应该具有足够的强度和良好的刚度，自身质量应该尽可能轻。

用于大幅度工作的小车及使用摩擦卷筒驱动的小车，都要设置变幅绳张紧装置，一般的小车还应该设置变幅绳断绳防滑装置。

小车变幅机构的卷筒应考虑的问题：容绳量要满足最长臂架的要求；卷筒长度不能过长，否则牵引绳要与臂架两侧腹杆干涉，并引起牵引绳出入角过大；卷筒直径及支承要能在臂架两腹杆空当中容纳；牵引绳由卷筒上方或下方引出，要有明确规定；卷筒为单层缠绕，应设螺旋槽，并在两侧分别设牵引绳固定装置。

对小车变幅式的塔式起重机，吊钩滑轮组往往作为变幅小车的一部分。

单小车起升绳倍率的变换是很重要的，目前最先进、国外最流行的型式不仅实现自动操纵，无须人工插板销轴，而在倍率变换过程中，单滑轮组不与双滑轮组分开，避免了单滑轮组单独升降时在空中打转，四倍率时单滑轮组在小车上，二倍率时单滑轮组在吊钩上。

但最重要的，无论何种型式，变换后的固定必须安全可靠。

2.动臂式变幅动臂式变幅驱动机构，多数与普通卷扬机的结构差不多，由电动机、制动器、联轴器、减速器和卷筒等组成。

由于整个动臂结构及载荷都是由变幅绳支持，故要特别注意变幅机构的安全可靠。

为了增加机构的安全可靠性，防止变幅过程中的超速现象，在变幅机构中有时还装设特殊的安全装置。

但现代塔式起重机一般较少采用，有时另加直接制动卷筒的盘式夹钳制动器，防止传动零部件损坏时的坠臂事故发生。