3、研制新型电缆沟盖板起吊器

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优点:可缩短吊装时间,减少人员伤害。 缺点: (1)现场安装,耗时及技术要求高。 (2)操作人员至少 2 名,没有减少人力。 (3)使用两个千斤顶,需步调一致方能实施,操作 步骤复杂。 (4)平衡性差,移动时不平稳
(1)设计思路:利用卡车的原理,将卡车前
臂改造成吊臂。
课题二
(2)移动平稳、操作简易,不需要编制作业
吊臂式电缆沟盖板 指导书。
助力起吊器
(3)用时分析:不需现场组装,用时 2~3min。
(4)人员分析:1 人
(5)成本分析:4000 元
优点: (1)作业时间短,耗费人员少。 (2)工具轻便,安全性高。 (3)平衡性好,可操作性强。 难点:需要重新研发新工具
结论 不采用
采用
为此,小组选择吊臂式电缆沟盖板助力起吊器的研制,并展开活动。 (三)最佳方案选择 通过互联网、设备厂家和技术专家以及与兄弟单位交流,发现目前还没有针对吊臂式起吊器的研发 和应用,没有任何参照模式。 小组成员根据实际经验和专业知识,运用“头脑风暴法”充分发表意见,大家一致认为:要研制该
钢两种形式合金钢(见图 11),并进行了试验分析,见表 8 和图 12。
表8
槽钢、圆钢横杠对比分析
项目
槽钢横杠
材质
操作人数 承重能力 形变幅度 锐棱角数量 材料总价 是否选定
2 >2t 0 mm
0 120 元

(3)桥臂力学角度选择(正交试验)。
圆钢横杠
2 >2t 5.07mm >3 60 元 否
研制新型电缆沟盖板起吊器
广东电网公司佛山供电局配网禅城业主项目部飞鸿 QC 小组
一、前言 配网禅城业主项目部飞鸿 QC 小组主要负责管理佛山市禅城区境内配网基建工程项目实施,目前开 展的涉及电缆井(沟)的工程等作业项目共有 42 项。 二、小组情况简介 1.小组简介(见表 1)
表1
小组简介
小组名称 课题名称
由于禅城区地处佛山市城区中心,电缆使用率
高达 90%,据统计,85%以上的基建项目都需要针 对电缆沟进行施工操作。为了保护线路安全,防止
高压电缆沟遭受外力破坏,实际使用中电缆沟盖板
都采用了坚固厚重的钢筋水泥盖板。
(二)电缆基建项目遇到的问题
图 3 加上盖板的电缆沟
为了对电缆沟内线路进行检修、维护,我们 需要对电缆沟盖板进行起吊和安放。现实中主要
表 11
项目
图 14 支撑结构选择
图 15 千斤顶类型选择
机械式与液压式千斤顶对比分析
机械式千斤顶
液压式千斤顶
装置样式
质量
承重能力
顶起 2t 重物离地 0.3m 高度平均用时
维护周期
参考价格
42
是否选择
6kg >2t
5.75min
2年 200 元

2kg >2t
1.13min
1年 200 元

(2)手推支撑架的选择。针对手推支撑架提出两种方案(见图 17),对方案进行了试验分析,见 表 12。
图 4 提出课题过程
37
图 5 汽车千斤顶、液压叉车耗时统计
(2)小组研发利用叉车原理,通过改装吊装结构、支撑结构来实现,目前,叉车起吊重量均大于 2t, 大于 350kg 要求。
结论:电缆沟盖板安装、拆卸时间≤3min,起吊重量≥350kg 的目标是可以实现的。 五、提出方案并确定最佳方案 为了本次研发项目的顺利开展,局领导特批了 2 万元的研发基金。 (一)需求分析(见表 5)
36 以四人起吊及铁棒起撑这两种人工操作方式来移动电缆沟盖板,但是这种办法有很大的局限性。 (1)每一项工程需要起吊、安放的电缆沟盖板数目多,工作人员在进行工程前后总是要花费大量体
力和时间进行盖板的起吊、安放,使得工作效率低下。具体统计情况见表 3。
表3
2012 年 7~12 月安放、起吊电缆沟盖板数量与耗时及月均损坏的框边处数统计表
图 16 机械式千斤顶与液压式千斤顶用时统计
表 12
项目
圆铁和角铁手推支撑架对比分析
圆铁手推支撑架
图 17 手推支撑架选择
角铁手推支撑架
装置样式
项目 质量 承重能力 锐棱角数量 材料价格 是否选择
圆铁手推支撑架 0.8kg >20kg 0 280 元 是
角铁手推支撑架 0.6kg >20kg >3 250 元 否
工具包括三大部分,其中组成部件与三大部分的关系见图 8。
图 8 吊臂式电缆沟盖板助力起吊器亲和图
本次工具研发成本预算包括人力、仪器仪表、材料、安装工具。三大部分选择如图 9 所示。 1.吊装结构选择(见图 10)
39
图 9 新型吊臂式助力起吊器结构选择
图 10 吊装结构选择
(1)横杠和桥臂材料的选择。横杠和桥臂的制作材料主要从质量、安全性方面考虑,经小组市场调 查后,确定均从合金钢、锰铁合金、硅铁合金三种材料中选取。各材料比较见表 7。
Ⅰ=位极 1 之和 Ⅱ=位极 2 之和 Ⅲ=位极 3 之和
极差 R
槽钢厚度 A (mm)
1 2 3 1 2 3 1 2 3 52 41 15 37
试验结果
横杠与桥臂的角度 桥臂与横杠连接的 连接工艺 D
B(°)
位置 C(m)
(紧固度,N)
1
3
2
1
1
3
1
2
1
2
2
1
2
3
3
2
1
2
3
1
3
3
2
1
3
3
2
50
35
表2
姓名 覃浩 谭东 江宇超 吴进喜 黄世环 罗志刚 胡力元 冼海炎 刁宇龙 杨昭阳
文化程度 研究生 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 专科
小组人员简介
职务/职称 高级工程师 高级工程师
技师 技师 工程师 工程师 助理工程师 质量管理工程师 专工/高级工 专工/中级工
组内分工 活动总指导 组长:活动策划 副组长:活动指导 组员:方案分析 组员:活动推进者 组员:方案策划 组员:方案实施 组员:方案选择 组员:数据整理 组员:数据整理
名词解释 (1)电缆沟:电力电缆线路走廊,用于日常电力维护、试验以及检修工作(见图 1)。 (2)电缆沟盖板:封盖电缆沟的盖板,应用于路面、过道,具有厚重、结实等特点(见图 2 和图 3)。 (3)起吊器:用于起吊、装卸的工器具。
图 1 电缆沟
图 2 电缆沟盖板
三、选择课题
(一)电缆基建项目的现状
5
坚固耐用
承受最大质量 2t,变形≤10mm 最大承重发生形变将决定工具寿命
6
移动方便,运用灵活
质量≤150kg,体积≤1.5m³
设备质量、体积太大不方便现场使用
(二)研发方向的确定 从技术原理来讲,有两种方案,分别是平衡托盘式和吊臂式(见图 6、图 7),对比情况见表 6。
图 6 平衡托盘式电缆沟盖板助力起吊器
40
图 11 横杠类型选择
图 12 槽钢和圆钢拉力试验变形统计图
1)试验:横杠与吊臂连接后,施以 2t 静拉力,寻求横杠连接的最佳方案。 2)考核指标:各连接部位变形率(%);是否紧固。 3)试验因素:通过分析得知,端部与连接组件的连接有 4 个因素需要确定最佳条件:因素 A 为 槽钢厚度,因素 B 为横杠与桥臂的角度(相对角度),因素 C 为桥臂与横杠连接的位置,因素 D 为 连接工艺。 4)选用 L9(34)正交表,共做 9 次试验,每个因素可选 3 个位极。 5)挑因素,选水平(位极),制定因素水平(位极)表,见表 9。 槽钢厚度 A:选 5、8、10mm。 横杠与桥臂的角度 B:从抗拉力、扭力方面考虑,选 60°、45°、30°。 桥臂与横杠连接的位置 C:根据横杠的长度(固定 1.5m),选 1/3、1/2、2/3 位置。 连接工艺 D:横杠与吊臂的连接工艺,选点焊、无缝焊,激光焊接,分别承受静拉力 2500、3000、 4000N。
35
42
35
28
13
38
45
34
3
17
试验结果
变形率 (%)
紧固程度
2.2
松动
1.9
松动
0.9
轻微松动
2.0
松动
1.6
轻微松动
0.6
紧固
1.0
轻微松动
0.6
紧固
0
紧固
Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ=108
7)趋势分析,见图 13。 41
图 13 趋势分析
8)结果分析。 a.直接看:表 10 中 9 号试验最好,结果为 A3B3C3D2。 b.算一算:从位极之和并结合趋势图分析,最终的连接条件应该为 A3B3C2D2。 c.综合评定:“直接看”与“算一算”结果有差异,但最重要因素 A、B 是一致的,均为 A3B3,次 要因素 D 也是一致的,均为 D2,最次要因素 C 不一致,考虑起吊器美术工艺,选择 C2 更为合适,最后 的连接组合可望是 A3B3C2D2。 2.支撑结构选择(见图 14) (1)千斤顶类型的选择,见图 15。 由于施工现场多数不具备 220V 低压供电的条件,我们在千斤顶的选择中只针对手动千斤顶的类型 进行选择,并对这两种方案进行了模拟试验分析,具体情况见表 11 和图 16。
月份
需安放、起吊电缆沟盖板数(件) 平均安放、起吊一件盖板时间(min)
每月平均损坏的框边处数(件)
7
980
6
43
8
992
7
52
9
1044
8
61
10
1064
9
45
11
1120
9
57
12
1258
10
67
合计
6458
49
325
(2)我们通过调查其他地区的兄弟单位,得知其他区域安放、起吊电缆沟盖板都是采取人工操作这 种方式,见表 4。
表7
项目
合金钢
选材比较
锰铁合金
硅铁合金
材质
自身质量 承重能力 加工费用 材料总价 是否选定
8kg >2t 300 元 400 元 是
5.5kg <2t 260 元 300 元 否
5kg >2t 180 元 900 元 否
(2)横杠类型的选择(见图 11)。针对横杠类型的选择,小组人员经市场调查后,确定了圆钢和槽
38
图 7 吊臂式电缆沟盖板助力起吊器
表6
平衡托盘式和吊臂式起吊器对比分析
课题名称
调查分析
特点
课题一 平衡托盘式电缆沟 盖板助力起吊器
(1)研制模范平衡杆起吊的模式,在电缆沟 盖板两侧利用千斤顶,用槽钢连接,垂吊电缆沟 盖板。
(2)用时分析:现场组装机构,操作必须步 调一致,用时 10min。
(3)人员分析:需 2 人同时操作。 (4)成本分析:3200 元。 (5)编制作业指导书
(3)传动机构的选择(见图 18),其试验分析过程见表 13 和图 19。
表 13
钢丝绳和钢质链条对比分析
项目
钢丝绳
钢质链条
续表
装置样式
整体质量 承重能力 形变幅度 材料价格 是否选择
3.5kg >2t 10.5 mm 80 元 否
5.1kg >2t 0.5 mm 90 元 是
表4
其他区域安放、起吊电缆沟盖板方式调查情况
序号
区域
1
wenku.baidu.com
深圳地区
2
广州地区
3
东莞地区
4
汕头地区
5
韶关地区
安放、起吊电缆沟盖板方式 人工操作 人工操作 人工操作 人工操作 人工操作
主要操作方式 四人起吊、铁棒起撑 四人起吊、铁棒起撑 四人起吊、铁棒起撑 四人起吊、铁棒起撑 四人起吊、铁棒起撑
(三)提出课题 面对电缆沟盖板安放、起吊的问题,小组急需一种可靠、有效的操作工具,小组希望通过有效的 QC 活动进行解决,确定本次 QC 活动的课题,过程见图 4。 小组将本次 QC 活动的课题定为:研制新型电缆沟盖板起吊器。 四、确定目标 (一)目标设定 结合日常作业情况,从实际生产需要出发,我们认为该产品要达到以下两个目标: (1)研制成功的起吊器能够在小于 0.5m 高度下,在 3min 内实现一件电缆沟盖板的安放、起吊。 (2)现时工程常用的电缆沟盖板中,质量最大的约 310kg,所以工具起吊重量必须大于或等于 350kg。 (二)目标可行性分析 (1)目前,应用吊臂起吊工具省力、快速、高效,小组对汽车千斤顶、液压叉车等工具移动上升距 离 0.5m 进行耗时统计,见图 5。
表5
需求分析
序号
要求
实现效果
需求依据
1
安放、起吊电缆沟盖板时间
≤3min
根据叉车吊起时间及盖板挂钩、固定的正常用 时进行要求
2
起吊高度
0.3m≤H≤0.5m
常用的电缆沟盖板最厚为 0.2m
3
具有经济性、成本低
≤5000 元
考虑日后推广使用
4
承载质量
≥350kg
常用的电缆沟盖板最大质量约 310kg,需预留一 定质量承载空间
佛山供电局配网禅城业主项目部飞鸿 QC 小组 研制新型电缆沟盖板起吊器
课题类型
创新型
小组注册时间 课题注册时间
小组人数 活动时间 活动次数
2013 年 3 月 2013 年 4 月
10
22 次
推进者 注册号 组长 2013 年 4~10 月 出勤率
黄世环 谭东
35
100%
2.小组人员简介(见表 2)
表9
因素 位极 1 位极 2 位极 3
槽钢厚度 A (mm)
5
8
10
因素水平(位极)表
横杠与桥臂的角度 B (°)
桥臂与横杠连接的位置 C (m)
60
0.5
45
1.25
30
1
连接工艺 D (紧固度,N)
2500
3000
4000
6)试验结果,见表 10。
表 10
因素
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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