3、研制新型电缆沟盖板起吊器

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
是
（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
否
2kg ＞2t
1.13min
1年 200 元
是
（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