塔式起重機的發展及其應用在國內雖然還不到半個世紀，但在國外已有近百年的歷史。半個多世紀以來，以法國波坦（Potain）和德國利勃海爾（Liebherr）公司為代表的歐洲幾大塔吊制造商一直是世界塔機技術的領跑者，在塔吊的機構性能、結構形式、應用領域等各方面都取得了突飛猛進的發展。在最近幾十年水平臂架小車變幅式的自升塔機無論在國內還是國外的市場上一直占據主導地位。
近幾年國外塔吊市場上，一種結構新穎的平頭式塔吊發展很快，大有流行之勢；在國內市場雖然也有廠家推出平頭塔機，但用戶對其了解不多，有的用戶還沒有平頭塔吊的概念，所以發展較慢。為此，本文就其在國內外的發展及應用做一介紹，使廣大用戶對平頭塔機有個全面、深入的了解，希望塔吊制造廠和用戶都能從中得到啟發。
1平頭塔吊的起源
平頭塔吊起源于歐洲，叫法源于flat-toptowercrane的譯名,也有叫無塔頭式塔吊(toplesstowercrane)的。平頭塔吊的設計思想及雛形最早可追溯到20世紀60年代，當時法國Richier公司研制的塔機外形已接近于現在的平頭塔機，例如其X1290和GT系列塔機塔頭較矮，通常不超過4m，只稍稍高于吊臂和平衡臂。但嚴格來講，這些塔機又不同于現在的平頭塔機，盡管塔頭較矮，但還是能區分出塔頭、平衡臂、拉桿等。
真正的平頭塔機誕生于1975年，瑞典Linden公司首次提出平頭塔機的概念，并率先推出了Linden8000平頭塔機模數系統，不同型號平頭塔機的吊臂可以互換。Linden平頭塔機沒有傳統意義上的塔頭，而且取消了拉桿，上部結構形狀呈水平且均為剛性結構，沒有傳統塔機那種塔頭、平衡臂、吊臂及拉桿之間的鉸接連接方式。可以說，Linden平頭塔吊的出現揭開了平頭塔機發展的序幕。
2平頭塔機在國外的發展
自從Linden公司推出平頭塔吊以來在相當長的一段時期內沒有被用戶普遍接受，因為人們在內心深處已經習慣了帶塔頭的塔吊，認為塔吊帶塔頭是天經地義的事，有的甚至認為塔機上沒有塔頭、拉桿,結構不合理、不安全。一直領導世界塔機發展潮流的波坦和利勃海爾等大公司對平頭塔機最初都不推崇，所以其發展一直較緩慢。
隨著平頭塔吊應用領域的不斷擴大，其獨特的優點被越來越多的用戶所認可，于是一些制造廠家紛紛涉足平頭塔吊的研制，以至于波坦和利勃海爾等大公司也以各種方式推出平頭塔機，由此極大地推動了平頭塔吊的發展。近5年是國外各大塔機制造商相繼推出平頭塔機最集中的時期，也是發展最快的時期。下面從幾個主要塔機制造公司的情況就可以看出平頭塔機的發展狀況及態勢。

目前國內8～12t起升機構的主要調速方式

1.1 電磁離合器換檔的減速器加帶渦流制動的單速繞線轉子電機

該調速方式德國LIEBHERR塔機應用較多，我國已采用幾十年，但現在已逐漸淡出。它靠電磁離合器換檔改變減速器的速比，靠帶渦流制動的單速繞線轉子電機串電阻獲取較軟的特性和慢就位速度。它的優點是運行比效平穩，調速比可以設計較大。它的缺點較多，首先電磁離合器一般采用國產機床用產品，壽命短，可靠性差；其次是不能空中動態變換離合器檔位，不然會下滑，這很危險；三是減速器成本較高。

如果我國能開發出較經濟的高壽命電磁離合器，則仍不失為一種較好的調速方式，許多用戶已習慣使用電磁離合器。

1.2 普通減速器加帶渦流制動的多速繞線轉子電機

將上一種方式的電磁離合器換檔改為多速電機驅動普通單速比減速器則是本方式的思路。

相對于多速鼠籠電機換檔沖擊大的缺點，帶渦流制動的多速繞線轉子電機可串電阻獲取較軟的M-n特性，起制動和檔位切換較平穩，有慢就位速度（就位檔不宜長時間運行），功率可以比鼠籠電機用得大，一般可到55~75kW。這種調速方式構造簡單，易維護，可靠性高。經過反復探索，電機配套廠幾年前成功地解決了渦流制動繞線轉子電機散熱問題，大大提高了這種調速方式的可靠性。

這種調速方式的電氣控制經過多年應用已趨成熟，采用國際著名品牌在國內生產的接觸器，其壽命完全能滿足要求，成本在不斷下降，但是75kW以上的繞線電機需要的接觸器型號大，大接觸器需求量小，其價格呈不對稱增加，所以大噸位起升機構要想辦法降低接觸器的規格。

目前國內8～12t起升機構大多采用這種調速方式，RCS起升機構實際上就是這種方式，只是構造更復雜一些，它有兩臺繞線電機和一臺較復雜的減速器。但是這種電機起制動和換檔仍有較大的峰值電流和沖擊，電氣控制系統比較復雜，16t以上的大噸位起升機構一般不宜再采用這種調速方式。

1.3 差動行星減速器加雙電機

行星減速器的太陽輪由一臺電機驅動，行星架由另一臺電機經行星減速驅動，外軌道的內齒圈固定在起升卷筒上。這就是差動行星減速器的構造。

行星系確定為某一合適參數后，卷筒轉速就取決于兩臺電機的轉速和轉向，同向快速，反向慢速。如果是單速電機，每臺電機則有正轉、反轉和停止三種狀態與另一臺電機相配，因此速度檔位很多。如果用多速電機，速度檔位就更多了（可舍棄大部分）。這就是差動調速原理。

電機可用鼠籠或變頻與鼠籠相結合，較小噸位用鼠籠，大噸位用變頻與鼠籠相結合。

這種方式調速比大，完全能滿足重載低速、輕載高速的要求，而且可靠性高，特別適合于大噸位起升機構。

但差動行星減速器結構復雜，一般要非標設計與生產，加上雙電機，成本較高，控制復雜。主機生產廠家采用的不多。

1.4 變頻調速

變頻調速是當今最先進的交流調速方式。
隨著國際變頻器價格的逐步下降，變頻調速技術應用越來越廣泛。國內塔機起升機構的應用已多年，效果良好，但使用面不廣。

它的優點是慢就位速度可長時間運行，實現零速制動，運行平穩無沖擊，能延長結構和傳動件的壽命，對鋼絲繩排繩和壽命大有裨益，同時提高了塔機的安全性。

這么多好處，為什么使用面窄呢？一是進口變頻器仍然較貴，國產變頻器不過關；二是變頻器一旦出了問題，一般修不了，大多只能換新。

變頻調速由于成本高，一般中小噸位起升機構應用少，大噸位則較多。變速調速在中小噸位大面積使用，只有等待國產變頻器的崛起。

2 大噸位起升機構幾種可選用的調速方式

20t及20t以上的大噸位起升機構的調速方式以法國POTAIN為代表。法國POTAIN采用直流調速方式性能很好，但塔機售價太高，超出國內一般的購買能力，不符合中國國情。

那么，塔機大噸位起升機構選擇什么調速方式符合國情呢？筆者認為有以下幾種方式可供選擇。

2.1 變頻調速

噸位越大，平穩性要求越高，所以變頻調速是大噸位起升機構最理想的交流調速方式，問題是大功率變頻器價格貴。如果能將變頻器的型號減小，豈不是降低了成本。怎樣將變頻器的規格降低呢？筆者認為有兩種方法。

2.1.1 加寬恒功率段

這種方法國內塔機行業已有應用，就是將恒力矩段從50Hz往下降，將恒功率段加寬。這樣做的結果是將電機的調速比加大，功率降低。

速比加大，重載速度很低，輕載或空鉤速度很高，完全滿足設計要求；功率降低，變頻器規格變小，成本降低。調速比加大，并沒有提高減速器的輸入轉速，噪音大小和對減速器的要求沒變。

2.1.2 雙速電機變頻

第二種方法是第一種的延續。雙速電機（如4/8極）變頻，同樣加大了調速比，降低了功率。如果再輔以加寬恒功率段的第一種方法，雙管齊下，調速比就更大了，功率降低效果更明顯。

2.2 帶渦流制動的多速繞線轉子電機雙驅并聯

前面1.2中已提到帶渦流制動的繞線轉子電機一般只宜到55~75kW，表2中的20t起升機構需要110kW怎么辦呢？人們自然就會想到雙驅并聯，即用兩套減速電機和兩套電控共同驅動一個卷筒，只要考慮一定的折減系數即可。

雙驅并聯卷揚機并不鮮見。將大化小，一分為二，可以利用成熟可靠的較小噸位的減速電機和電控，便于生產組織和零配件服務；另外，當一套出現故障時還有另一套可提供動力，用于維修和減半的吊裝作業，提高了起升機構的可靠性。

2.3 差動行星減速器配雙電機

前面1.3中已提到該方式特別適合于大噸位起升機構。