移动式攀登铁塔防坠落装置的研制

QC成果报告一、报告题目移动式攀登铁塔防坠落装置的研制二、小组名称王彪供电技术创新工作室QC小组三、小组概况小组名称王彪供电技术创新新工作室QC小组活动课题名称移动式攀登铁塔防防坠落装置的的研制注册时间2016年02月月课题类型创新型注册次数32次出勤率98.6%小组成员情况姓名性别学历职务组内分工王彪男本科组长活动策划潘家乐男本科副组长课题选择陈建文男专科督导（指导）活动指导李永男本科组员数据分析王涛男本科组员数据分析王伟男本科组员现场试验彭真君男专科组员现场试验杨名杨男专科组员技术实施徐洪福男本科组员数据整理刘彬男本科组员数据整理金永刚男研究生组员效果分析魏汉峰男专科组员效果分析小组获奖情况2011年，“新新型输电线路路登铁塔防坠坠落装置的研研制”项目获得第第三届“海洋杯”全国QC小组成果发发表赛二等奖奖。2013年，“新新型接地线的的研制”项目获得第第七届“海洋杯”全国QC小组成果发发表赛一等奖奖。2015年，“提提高砍伐树木木倒向控制成成功率”项目获得第第十二届“海洋杯”全国QC小组成果发发表赛优胜奖奖；“研制新型架架空地线防振振锤复位器”项目获得第第十二届“海洋杯”全国QC小组成果发发表赛二等奖奖；2013年，获得得“全国优秀质质量管理小组组”荣誉称号。2014年，获得得“全国优秀质质量管理小组组”荣誉称号。2015年，获得得“全国优秀质质量管理小组组”荣誉称号。2016年，获得得“全国优秀质质量管理小组组”荣誉称号。四、报告正文移动式攀登铁塔防坠落装置的研制王彪供电技术创新工作室QC小组一、实施背景（一）选择课题1.术语注释铁塔作业防坠落装置：用于铁塔高处作业人员在攀登、移动和作业过程中发生坠落后能安全悬挂在空中的防护装置。如图1所示是常用的轨道式攀登铁塔防坠落装置。图1铁塔作业防坠落装置2.提出问题输电线路的铁塔普遍较高，工作人员在攀登铁塔作业过程若没有有效的装置保护，时时存在着高处坠落的危险。Q/GDW1799.2-2013《国家电网公司电力安全工作规程线路部分》中明确规定：“钢管杆塔、30m以上杆塔和220kV及以上线路杆塔宜设置作业人员上下杆塔和杆塔上水平移动的防坠安全保护装置”，如图2所示。图2国家电网公司电力安全工作规程线路部分目前，我们普遍使用的安全保护装置为轨道式攀登铁塔防坠落装置（如图3所示），但其存在很多缺点：无法移动、装设成本高、安装周期长、防坠模块厂家型号不统一、轨道锈蚀出现卡阻现象、易被盗窃等。图3轨道式攀登铁塔防坠落装置该装置的主要缺点在于：该装置只能在固定的铁塔进行一次性安装，无法拆卸，一塔一防坠，而造价又高，每增加一基铁塔至少需要投入1.5万元。据统计，沧州地区所辖110kV以上的铁塔一共有14225基，需花费2.1亿元。造价过于昂贵，使得该装置很难大面积推广。那么，我们能不能克服旧装置不能移动、造价高等缺点，研制一种新型可移动的攀登铁塔防坠落装置呢？小组成员集思广益，通过讨论分析，在攀岩者攀岩的方法中得到了很大的启发：攀岩者攀岩时，领攀者攀爬时依次在岩壁上打眼，安装销钉。这样就可将安全带挂钩固定在销钉上，实现安全攀爬。而后来的攀爬人员攀爬过程中只需移动安全带的挂钩至每个销钉上即可实现安全攀爬。小组成员决定借鉴攀岩者攀岩的方法，创新工艺，确定课题为：移动式攀登铁塔防坠落装置的研制。小组人员对课题进行了技术查新，未查询到有关移动式攀登铁塔防坠落装置的信息，如图4所示。图4课题查新图（二）设定目标并进行目标可行性分析1．设定目标：人员坠落时的坠落距离小于1米。2．目标可行性分析：当作业人员坠落时，在身体脱离塔身的情况下，人员以自由落体形式坠落，下降距离与瞬时速度的关系为v^2=2gh。由现有的轨道式防坠装置设计参数可知，防坠滑块可在0.1秒内对坠落人员进行锁止，根据瞬时动量计算公式Ft=Mv，可得人体承受冲击力为：F=Mv/t=M（2gh）1/2/t通过查阅医学方面的资料，小组发现在正常情况下，当一名80kg登塔人员承受的冲击力超过4500N时，就会造成身体重伤。重力加速度以9.8m/s²计算,坠落制动时间为0.1s。将以上数值代入计算公式可得坠落最大允许距离为h=1.62m.小组通过查阅资料，工程学中一般要设定20%-30%的安全保护系数，选取保险系数为25%，即h*（1+0.25）=1.28m，得出h=1.3m，因此我们将坠落距离设为1米，如果移动式攀登铁塔防坠落装置能够在1米内将人员由动制静，即可以在医学允许范围内保护登塔人员的生命安全。通过以上计算分析，小组成员一致认为该目标可行！（三）提出各种方案并确定最佳方案1.提出方案：小组采用“头脑风暴法”充分发表意见，提出可能解决问题的方案,并用亲和图进行整理（如图5所示）,最终形成以下四种方案:图5方案整理亲和图表1：方案对比分析表方案一防脱钉自锁手套方案二速差自锁防坠绳方案三交替互锁防坠钩方案四双钩轮换安全带方案模拟1、方案简介：制作作一副高强度度材料手套,手套之间存存在互锁连接接,两只手套通通过腕扣与分分别双手固定定。攀登时,通过电磁回回路的通断来来控制手套与与脚钉之间的的交替自锁。2、实现过程：登塔塔前，作业人人员戴好手套套，扣好腕扣扣，通过腕带带将手套固定定在双手上，此此时解锁开关关处于断开位位置。使用者者一手握住脚脚钉时，锁钉钉入锁孔，自自锁后手无法法松开。只有有当双手均握握住脚钉时，两两手套同时解解锁，方可松松开任意一手手。松开一手手后两手同时时恢复自锁，另另一只手无法法松开，实现现登塔全过程程交替自锁保保护。即使脚脚踩空，由于于至少一只手手会通过锁钉钉和锁孔牢牢牢锁在脚钉上上，人体被单单手挂住，不不会坠落。上上塔后可以腾腾出一只手按按解锁开关解解锁，摘掉手手套。1、方案简介：设计计一套防坠模模块,一端可快速速安装在脚钉钉上，另一端端为可拆卸防防坠绳索的结结构，防坠绳绳索通过速差差保护模块与与作业人员安安全带相连接接,给予登铁塔塔人员以保护护。2、实现过程：第一一电工每隔几几米将一个防防坠模块上卡卡到脚钉上，并并将防坠绳安安装在脚钉防防坠模块的挂挂钩内，防坠坠绳下端由监监护人通过铁铁塔收紧。人人员一旦坠落落，装置通过过安全带—挂环—防坠绳—脚钉防坠模模块挂钩—下部控制人人员，形成可可靠的防坠控控制。当第一一电工到达铁铁塔顶部后，扎扎好安全带，再再将防坠绳从从安全带上拆拆下固定在铁铁塔主材上。防防坠绳挂好后后，下部作业业人员通过自自行研制防坠坠模块进行登登塔，滑块具具有速差保护护功能，人员员一但坠落可可以快速锁紧紧。1、方案简介：设计计一种带弯钩钩的防坠脚钉钉以及与之配配套防坠钩，作作业人员身着着全身式安全全带与防坠钩钩相连，通过过防坠钩的交交替钩挂确保保登塔人员的的人身安全。2、实现过程：作业业人员登塔过过程中，2只防坠钩交交替挂扣在防防坠脚钉上，确确保任何时候候均有1只防坠钩挂挂扣在防坠脚脚钉上。登塔塔人员发生坠坠落时，通过过安全带、安安全绳和防坠坠钩挂扣在牢牢固的脚钉上上。避免人员员坠落。1、方案简介：制作作一条全身式式安全带，其其带有两条延延长保护绳挂挂钩，两条保保护绳轮换挂挂在铁塔的牢牢固构件上，通通过安全带的的特殊缠绕方方法实现下坠坠过程中的拉拉紧、锁死。2、实现过程：作业业人员登铁塔塔时，身穿带带有两道防护护绳的安全带带，每道防护护绳上均有防防脱落挂钩，攀攀登过程中轮轮换将其中1条保护绳钩钩挂在铁塔牢牢固构件上，确确保任何时段段都有一道保保护起作用，保保证了作业人人员的攀登安安全。可靠性可100%防止坠落落可100%防止坠落落作业人员交替操作作步骤较多，防防坠落几率不不能保证100%作业人员交替操作作步骤较多，防防坠落几率不不能保证100%制作周期60天37天50天30天开发难易度机械部分小组可独独立完成，但但电路部分需需要与相应厂厂家合作。纯机械，小组能够够通过现有工工具自行加工工。防坠钩小组可独立立完成，但防防坠脚钉需要要与相应厂家家合作。原有安全带基础上上的改进，小小组能够通过过现有工具自自行加工。经济性购买高强度聚乙烯烯材料（用于于制作手套）2100元，电磁回回路硬件（电电磁吸合线圈圈、MSP4430单片机机等）1100元，电磁回回路软件开发发费用2000元，共计5200元防坠模块不锈钢2200元，防坠绳绳索（30米绝缘绳、不不锈钢钩子等等）500元，自锁器200元，共计900元弯钩脚钉购置30000元（1基铁塔全部部改装），防防坠钩不锈钢钢材料费用3000元，共计6000元两条安全带购置，共共计600元方案比较方案一：防坠性可可靠，但结构构复杂，成本本稍高，开发发难度较大，需需与特定厂家家合作。方案二：防坠性可可靠，结构简简单，成本低低，小组可自自行研制成功功。方案三：防坠性不不可靠，改装装脚钉费用高高，需与特定定厂家合作。方案四：防坠性不不可靠，结构构简单，成本本最低，小组组可自行研制制。结论不采用采用不采用不采用通过以上分析（如表1所示），小组确定采用“速差自锁防坠绳”方案，并确定方案由防坠模块、防坠绳索、速差自锁器三部分组成，如图6所示。图6速差自锁防坠绳结构图2.防坠模块的选择经小组分析讨论，提出从穿钉方式、防掉落方式、穿绳方式三个方面进行方案选择，如图7所示：图7防坠模块选择图（1）穿钉方式选择（如表2所示）：表2穿钉方式选择表方案一开合卡扣式穿钉方案二一体套环式穿钉结构简图卡扣合卡扣合简易图简易图卡扣开卡扣开实际图实际图安装方式开合卡扣挂住脚钉钉直接套钉试验分析1、与脚钉的有效接接触面积：2cm22、最大承力：25500N3、安装时间：100次平均5秒1、接地有效接触面面积：5cm22、最大承力：＞44000N3、安装时间：100次平均2秒优点卡扣窄，用材料少少，轻便安装时间短,接触触面积大，承承力性能好缺点安装步骤多,安装装时间长，接接触面积小，最最大承力有限限一体式设计宽度大大，用材多，重重量稍大结论不采用采用经实验分析，方案一由于卡扣较窄，用材料少，轻便易携带，但安装步骤多,安装时间长，接触面积小，最大承力有限。方案二安装时间短,接触面积大，承力性能好，重量虽大但对安全方面更有保障，因此穿钉方式选取方案二：一体套环式穿钉。(2)防掉落方式选择（如表3所示）：表3防掉落方式选择表方案一顶劲弹簧式方案二旋转螺杆式结构简图弹力握柄顶劲弹簧弹力握柄顶劲弹簧旋转螺杆旋转螺杆锁定方法手握弹力握柄穿钉钉后，松开握握柄，顶柱自自动顶紧脚钉钉穿钉后，用小扳手手拧紧螺杆顶顶住脚钉试验分析1、锁定试验：弹簧簧顶劲后不可可松劲。2、锁定耗时：0秒秒。弹簧回弹弹自动锁定，无无额外锁定操操作。3、工具：不需工具具。1、锁定试验：旋转转拧紧后自动动锁定，不可可松劲。2、锁定耗时：110次平均10秒3、工具：小板子11把优点操作简单，耗时少少，不携带工工具，锁定牢牢靠结构简单，锁定牢牢靠缺点结构复杂操作复杂，耗时长长，需携带工工具结论采用不采用经实验分析，方案一操作简单，耗时少，不需携带工具，锁定牢靠，但结构稍复杂。方案二结构简单，锁定牢靠，但操作复杂，耗时长，需携带工具。但因此防掉落方式选取方案一：顶紧弹簧锁定。图8顶劲弹簧示意图本次使用市面上常见的工作圈数为7.5的不锈钢压缩弹簧，外径10mm，线径2mm。由弹簧弹力公式：弹簧弹力=弹簧刚度（kg/mm）*压缩量（mm）弹簧刚度=（线径*1000）/（C3*工作圈数）C=（弹簧外径-线径）/线径可见在弹簧刚度确定的情况下弹簧弹力与压缩量存在单一关系，为保证弹簧弹力达到130N，同时解决脱钉时因顶劲力过大导致的卡涩问题，小组用黄金分割法对顶劲弹簧的压缩量进行优选试验，选取最佳弹簧自由长度（弹簧自由长度=压缩量+压缩后的长度15mm）。表4试验方案设计试验项目顶劲弹簧压缩量变变化弹簧弹力力取值试验范围5mm~35mmm（如图8所示）试验方法用0.618法计算算压缩量取值值，每一值范范围在10个脚钉上依依次进行脱落落横向受力试试验，共计10次，记录平平均弹簧弹力力和卡涩情况况。考察标准脱落时弹簧弹力≥≥130N，从脚钉取取下模块时卡卡涩0次试验目标选取弹簧的最佳自自由长度（自自由长度=压缩量+压缩后的长长度15mm）第一次试验图9第一次试验x1=a+0.618(b-a)=5+0.618(35-5)=23.54x2=a+b-x1=5+35-23.54=16.46表5第一次试验测试及结果考察标准试验点（压缩量）试验次数弹簧弹力卡涩次数脱落时弹簧弹力≥≥130N，从脚钉取取下模块时卡卡涩0次x1=23.5410Fx1（平均）=1120N0x2=16.4610Fx2（平均）=1100N0弹簧弹力未达到考察指标，但Fx1（平均）更接近130N的要求，所以x1优于x2，去掉（a，x2），留下（x2，b），即好点范围16.46mm~35mm。第二次试验图10第二次试验x3=b+x2-x1=35+16.46-23.54=27.92表6第二次试验测试及结果考察标准试验点（压缩量）试验次数弹簧弹力卡涩次数脱落时弹簧弹力≥≥130N，从脚钉取取下模块时卡卡涩0次x3=27.9210Fx3（平均）=1388N4Fx3（平均）达到考察指标，但从脚钉取下模块时卡涩4次，所以x1优于x3，去掉（x3，b），留下（x2，x3），即好点范围16.46mm~27.92mm。第三次试验x4=x3+x2-x1=27.92+16.46-23.54=20.84图11第三次试验表7第三次试验测试及结果考察标准试验点（压缩量）试验次数弹簧弹力卡涩次数脱落时弹簧弹力≥≥130N，从脚钉取取下模块时卡卡涩0次x4=20.8410Fx4（平均）=1122N0Fx4（平均）未达到考察指标，x1仍优于x4，去掉（x2，x4），留下（x4，x3），即好点范围20.84mm~27.92mm。第四次试验x5=x4+x3-x1=20.84+27.92-23.54=25.22图12第四次试验表8第四次试验测试及结果考察标准试验点（压缩量）试验次数弹簧弹力卡涩次数脱落时弹簧弹力≥≥130N，从脚钉取取下模块时卡卡涩0次x5=25.2210Fx5（平均）=1311N0试验目标实现，弹簧弹力Fx5（平均）达到130N,卡涩次数0次，x5优于x1，压缩量为25.22mm，弹簧自由长度为x5+15mm=40.22mm。选用试验得出的弹簧长度40.22mm，在现场使用中继续跟踪测试结果如下表：表9验证试验结果试验号项目12345678弹簧弹力131.2130.8131.3131130.5130.7131.6131.1模块卡涩00000000试验号项目910111213141516弹簧弹力131.3130.9130.8130．2130.8131131.2131.4模块卡涩00000000试验结果弹簧弹力平均1330.99NN,从脚钉取下下模块时卡涩涩0次结论从跟踪结果可知，试验结果有效，能够保证弹簧弹力达到130N，实现了模块的防脱落功能，同时也解决了脱钉时因顶劲力过大导致的卡涩问题穿绳方式选择（如表10所示）：表10穿绳方式选择表方案一封闭圆环式方案二错位半圆式结构简图封闭单环可开合卡扣封闭单环可开合卡扣半圆双钩半圆双钩穿绳方式通过圆环的卡扣将将安全绳与防防坠器连续相相连在一起。两个半圆钩环之间间的间隙大于于防坠绳索的的最小横向尺尺寸，防坠绳绳索经过两个个半圆之间的的间隙绕进两两个半圆所形形成的的圆孔孔，对每个防防坠模块都进进行同样的操操作，使防坠坠模块与防坠坠绳索之间形形成索道。试验分析1、锁绳可靠性：安安全绳穿入后后无法脱出，可可靠。2、操作耗时：100次平均10秒1、锁绳可靠性：安安全绳在受到到指向非塔身身抱铁方向的的作用力时，闭闭锁牢靠。2、操作耗时：100次平均4秒优点具备锁绳功能，结结构简单。操作方便，穿绳脱脱绳一步到位位，耗时相对对较少。缺点穿绳时需要按下卡卡扣穿孔，复复杂耗时。结构稍复杂结论不采用采用经实验分析，方案一结构简单好实现，但穿绳时需要按下卡扣穿孔，复杂耗时。方案二闭锁功能完善，操作方便，穿绳脱绳一步到位，耗时相对较少，但工艺较为复杂。因此穿绳方式选方案二：错位半圆式。3、防坠绳索的选择经小组分析讨论，提出从防坠绳索的本体特性和使用便捷性两方面进行方案选择，如图13所示。图13防坠绳索选择图（1）本体特性选择（如表11所示）：表11本体特性选择表方案一高强度绝缘绳方案二承力钢丝绳电气特性1.测量绝缘电阻：使使用万用表测测量单位长度度（米）的电电阻值为100兆欧姆。2.工频耐压试验：1105kV//m,持续时间5min，无闪络，无无击穿。导电性能非常好机械特性耐磨性：采用P22500的砂纸进行1cm长度的打磨磨，绳子断裂裂一半所需打打磨次数约2000次。最大拉断力：进行行静荷重试验验，最大拉断断力为25kN。柔韧性：可随意盘盘折，韧性极极佳。密度：1.38gg/cm3耐磨性：采用P22500的砂纸进行1cm长度的打磨磨，绳子断裂裂一半所需打打磨次数约10000次。最大拉断力：通过过查表可得直直径11mm的钢丝绳约约为3000kkN。柔韧性：盘折圈数数有限，韧性性不佳。密度：7.85gg/cm3结论分析绝缘绳的耐磨性不不如钢丝绳；；作业人员体重按照照90kg来核算，人人体坠落时产产生的冲击力力按照体重的的10倍来计算，则则坠落式所产产生的冲击力力为9kV，均小于两两种绳索的最最大拉断力。柔韧性：绝缘绳>>钢丝绳。绝缘绳更为轻便，易易于携带。钢丝绳不绝缘。优点绝缘性能好，强度度够用，易盘盘折，重量轻轻，携带方便便。强度大，耐磨缺点耐磨性尚可不易弯折，笨重，不不绝缘结论采用不采用经实验分析，方案一高强度绝缘绳强度够用，易盘折，重量轻，携带方便，但耐磨性稍差。方案二钢丝绳虽然强度大，耐磨，但由于重量较沉，盘折不方便，最重要的是不绝缘，不适合作业人员携带登塔，因此本体特性方面选择方案一：高强度绝缘绳。（2）本体特性选择（如表12所示）：表12使用便捷性选择表方案一单一大钩头方案二环形钢锁头结构简图适用范围主要用于安全带的的二道保护绳绳的卡扣，可可靠连接塔材材后方便作业业人员铁塔上上转位，属于于经常活动端端。一般别扣在安全带带的两腰侧，属属于经常固定定端。现场情况第一作业人员在攀攀登过程中，绳绳子是扣在腰腰间的，此时时绳扣是固定定端，但当第第一作业人员员登塔至横担担时，需要将将安全绳从腰腰间拆下再系系到铁塔的牢牢固构建上，此此时绳扣是活活动端。两者者的方便与否否主要从拆下下快慢和系到到铁塔所需时时间的多少来来分析。试验分析拆绳操作耗时：110次平均2秒/次系绳操作耗时：110次平均5秒/次拆绳操作耗时：110次平均5秒/次系绳操作耗时：110次平均12秒/次优点大钩子，操作方便便顺手，效率率高。小锁头，体积小，分分量轻，登塔塔携带方便。缺点体积大，分量重操作耗时结论采用不采用经实验分析，方案一大钩子，操作方便顺手，效率高，但体积大一些。方案二小锁头，虽然体积小、分量轻，但操作起来比较麻烦耗时，所以使用便捷性方面选择方案一：单一大钩头。4、速差自锁器的选择经小组分析讨论，提出从安全绳锁止方式、与安全带的连接方式两个方面进行方案选择，如图14所示。图14速差自锁器选择图（1）锁止方式选择（如表13所示）：表13锁止方式选择表方案一单向齿轮锁止方案二棘爪锁止结构简图安全绳安全绳棘爪连接环棘爪连接环锁止原理齿轮具有单向导通通性，作业人人员攀登铁塔塔时单向齿轮轮导通，安全全绳随着锯齿齿通过防坠器器，当人员坠坠落时安全绳绳相对于齿轮轮反方向运动动，齿轮被拨拨片锁死，由由于绳子与锯锯齿之间存在在大系数的摩摩擦，齿轮会会阻止绳子继继续通过，从从而实现有效效锁止。作业人员攀登时，安安全带连接环环向上抬起，棘棘爪与安全绳绳之间没有受受力；人体下下坠时，连接接环瞬间向下下拉起，棘爪爪迅速顶住安安全绳，通过过摩擦的力量量将绳子短距距离卡死。试验分析锁止距离：80kkG假人模拟攀攀登铁塔坠落落试验，一旦旦坠落，安全全绳立刻锁止止，10次平均每次0.5米。锁止距离：80kkG假人模拟攀攀登铁塔坠落落试验，一旦旦坠落，安全全绳立刻锁止止，10次平均每次0.2米。优点安全绳单通，不易易装错锁止距离小，可双双向通绳子，结结构简单缺点结构复杂，只能单单向通绳穿引时首末端容易易混淆结论不采用采用经实验分析，方案一安全绳单通，不易装错，但结构复杂。方案二锁止距离小，可双向通绳子，结构简单。因此锁止方式选取方案二：棘爪锁止。方案分解选择:小组分析发现，棘爪片数、卡位弹簧扭矩、棘爪连板长度、安全绳直径影响锁止距离。为选取最佳组合方案，小组成员利用正交试验法对以上四个参数进行优化选择，具体如下：1）实验目的确定速差自锁器锁止的最佳配置方案。2）确定考察指标锁止距离3）制定因素水平表小组经过理论计算和模拟分析，对四个参数选取三个位级，建立因素位级表如表14所示：表14正交试验的因素位级表因素棘爪片数卡位弹簧扭矩棘爪连板长度安全绳直径位级1双爪5Nm5cm16mm位级2三爪8Nm10cm18mm位级3四爪10Nm15cm20mm4）设计并实施方案本次试验选用正交表L9（34），触发试验50次。组装后，利用80kg假人模拟登塔坠落过程。连接环通过连板向下拉起，棘爪迅速顶住安全绳，通过摩擦的力量将绳子短距离卡死。试验结果如表15：表15正交试验表棘爪片数卡位弹簧扭矩棘爪连板长度安全绳直径锁止距离(m)ABCD11（双爪）1（5Nm)3(15cm)2(18cm)0.6522（三爪）11(5cm)1(16cm)0.5233（四爪）12(10cm)3(20cm)0.63412（8Nm)210.20522330.56632120.41713（10Nm)130.74823220.43933310.38Ⅰ=位级1锁止距离之和1.591.801.671.1Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ＝4.52＝总和Ⅱ=位级2锁止距离之和1.511.171.261.46Ⅲ=位级3锁止距离之和1.421.551.561.93极差R=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，大数－小数0.170.630.410.835）试验结果分析看一看直接比较9个试验的锁止距离,容易看出:锁止距离最短的是4号方案.锁止距离为0.2m,组合为A1B2C2D1看一看直接比较9个试验的锁止距离,容易看出:锁止距离最短的是4号方案.锁止距离为0.2m,组合为A1B2C2D1小组成员对正交试验结果进行计算,从各位级比较可知:对于棘爪片数，位级3最好；卡位弹簧扭矩，位级2最好；棘爪连板长度，位级2最好；安全绳直径，位级1最好。即A3B2C2D1最好。小组成员对正交试验结果进行计算,从各位级比较可知:对于棘爪片数，位级3最好；卡位弹簧扭矩，位级2最好；棘爪连板长度，位级2最好；安全绳直径，位级1最好。即A3B2C2D1最好。算一算算一算看一看”与“算一算”结果不一致，进一步进行选择。根据极差R大小，将四个因素排序（如表16所示），并作出正交试验因素趋势图（如图15所示）。表16因素主次顺序排列表安全绳直径卡位弹簧扭矩棘爪连板长度棘爪片数DBCA图15正交试验因素趋势图“看一看”的组合A1B2C2D1与“算一算”的组合A3B2C2D1比较，只有因素A有差别。从趋势图可以看出A3因素比A1锁止距离短。因此小组决定选择A3B2C2D1组合，并进行了试验验证，结果如表17所示：表17A3B2C2D1组合试验验证表A3B2C2D11组合试验验验证表方案试验次数锁止距离A3B2C2D11500.18m试验结果表明，选定的A3B2C2D1组合方案触发成功率最高达到0.18m，满足安全要求，因此小组选择棘爪片数为4爪；卡位弹簧扭矩为8Nm；棘爪连板长度为10cm；安全绳直径为16mm。（2）连接方式选择（如表18所示）：表18连接方式选择表方案一多孔连接方案二单孔连接结构简图试验分析1、连接方式：方案案一连接环有有单、多孔两两种连接方式式，可根据安安全带绳的粗粗细规格选择择不同方式的的连接。2、最大脱环受力：：25kN。1、连接方式：有一一单孔，只能能适配一种型型号的安全带带绳。2、最大脱环受力：：25kN。优点适用范围广，安全全系数高结构简单，易加工工缺点结构复杂，制作成成本高适用性单一、安全全系数小结论采用不采用方案一连接环有单、多孔两种连接方式，可根据安全带绳的粗细规格选择不同方式的连接，适用范围广，安全系数高，但制作过程稍复杂。方案二结构简单，容易加工，但仅适用单孔连接、安全系数小。因此连接方式选取方案一：多孔连接。5、确定最佳方案：图16最佳方案确定图二、主要做法（一）制定对策表表19对策表序号对策目标措施负责人地点完成时间1制作一体式穿钉套套环最大动荷载承力不不小于4000N。画出示意图购置原材料3、加工制作4、做动荷重试验彭真君李永王彪供电技术创新新工作室2016.62制作顶劲弹簧防掉掉落结构能承受125N以以上外力不脱脱落。画出示意图购置原材料3、加工制作4、做静荷重试验王彪陈建文王彪供电技术创新新工作室2016.63制作错位双半环穿穿、锁绳挂钩钩锁绳成功率1000%画出示意图购置原材料3、加工制作4、进行闭锁试验王伟杨名杨王彪供电技术创新新工作室2016.64购置高强度绝缘防防坠绳。1、绳子最大拉断力力不小于25kN。2、绝缘绳直径为118mm3、工频交流耐压1105kV//m,持续时间5min，无闪络，无无击穿1、按照要求购置防防坠绳2、防坠绳静荷重试试验和工频交交流耐压试验验。刘彬金永刚王彪供电技术创新新工作室2016.75制作单一大钩1、拆绳操作耗时小小于2秒2、系绳操作耗时小小于5秒1、画出示意图2、购置原材料3、加工制作4、进行拆绳、系绳绳试验刘彬金永刚王彪供电技术创新新工作室2016.76制作棘爪锁止防坠坠自锁器1、坠落时锁止触发发动作率100%2、80kg假人坠落落模拟试验锁锁止距离小于于0.3米。1、购置原材料2、参数按正交试验验表进行加工工。3、进行模拟坠落试试验。徐洪福潘家乐王彪供电技术创新新工作室2016.77制作多孔连接环结结构两绳扣脱环时最小小受力大于45kN画出示意图购置原材料3、加工制作4、进行脱环静荷载载试验魏汉锋陈建文王彪供电技术创新新工作室2016.88组装连接进行试验验1、坠落时触发动作作成功率100%2、80kg假人坠落落模拟试验坠坠落距离小于于1米。现场进行工作验证证徐洪福潘家乐王彪供电技术创新新工作室2016.9（二）按对策表实现实施一：制作一体式穿钉套环1、画出示意图2、购置原材料图17一体式穿钉套环加工图图18不锈钢原材料加工制作图19一体式穿钉套环实物图效果检查：表20动荷重试验表动荷重试验序号12345678910断裂承载力/kNN12.311.613.41111.312.412.211.91212.6平均/kN12动荷重试验值达到12kN,超过4000N，达到对策目标。实施二：制作顶劲弹簧防掉落结构1、画出示意图2、购置原材料图20顶劲弹簧加工图图21购置弹簧模块3、加工制作图22顶劲弹簧锁定定实物图4、效果检查：将模块锁定在脚钉钉上做横向力力静荷重试验验10次，记录每每次模块脱落落时受力值。表21静荷重试验表表横向力静荷重试验验序号12345678910脱落力大小/N212221193233213206199214206201平均/N209.8静荷重试验值达到到209.88N,超过125N，达到对策策目标。实施三：制作错位位双半环穿、锁锁绳挂钩1、画出示意图2、购置原材材料图23错位双半环穿穿、锁绳挂钩钩加工图图24不锈钢原原材料3、加工制作图25错位双半环穿、锁锁绳挂钩实物物图4、效果检查：进行闭锁试验：攀登时,安全绳经经过两个半圆圆之间的间隙隙绕进两个半半圆所形成的的圆孔后绳子子左右受力,不应脱出，进进行10次模拟试验验验证。表22穿绳闭锁锁试验表穿绳闭锁试验序号12345678910是否闭锁是是是是是是是是是是闭锁成功率100%坠落时,安全绳给给予两个钩环环斜向外的拉拉力,绳子被钩住住不应脱出，进进行10次模拟试验验验证。表23坠落闭锁试验验表坠落闭锁试验序号12345678910是否闭锁是是是是是是是是是是闭锁成功率100%两种情形下绳子均均不会脱出，闭闭锁成功率100%，对策目标标实现。实施四：购置高强强度绝缘防坠坠绳。1、按照要求购置防防坠绳图26高强度绝缘防坠绳绳实物图2、效果检查动荷重试验。表24静荷重试验表表静荷重试验序号12345678910绳子拉断力/kNN26303229352428333231平均/kN3010次静荷重试验绳子子平均拉断力力达到30kN,超过25kN，达到对策策目标。所购置防坠安全绳绳直径为18mm，实现对策策目标。工频交流耐压试验验。表25工频交流耐压压试验表105kV/m工工频交流耐压压试验序号12345678910持续时间/分、秒秒10′22″8′12″13′01″11′45″10′21″11′13″12′22″10′22″9′31″11′45″是否闪络或击穿击穿闪络击穿闪络闪络击穿击穿闪络闪络闪络平均闪络或击穿时时间10分53秒工频交流耐压1005kV/mm,持续时间大大于5min，无无闪络，无击击穿对策目标标实现。实施五：制作单一一大钩头。1、画出示意图2、购置原材材料图27单一大钩头加工图图图28不锈钢原原材料加工制作图29单一大钩头实物图图效果检查表26拆绳、系绳试验表表拆绳、系绳试验序号12345678910平均拆绳1.11.31.61.41.41.821.52.11.31.55系绳4.24.45.25.04.64.744.95.04.34.6310次拆绳、系绳试验平平均拆绳速度度1.55秒，小于2秒，平均系系绳速度4.63秒，小于5秒，达到对对策目标。实施六：制作棘爪爪锁止防坠自自锁器购置原材料图30不锈钢原材料料2、按照正交试验数数值进行制作作：棘爪片数数为4爪，卡弹簧簧扭矩为8Nm；棘爪连板板长度为10cm；穿绳孔直直径大于安全全绳直径的16mm。图31棘爪锁止防坠坠自锁器主体体图3、效果检查：800kg假人模拟坠坠落试验（如如表27所示），10次坠落试验验，锁止成功功率达到100%，平均锁止止距离为0.263米，小于0.3米,达到对策目目标。表2780kg假人模拟拟坠落试验80kg假人模拟拟坠落试验是否锁止（是/否否）锁止距离/米第一次是0.28第二次是0.23第三次是0.30第四次是0.32第五次是0.16第六次是0.29第七次是0.33第八次是0.20第九次是0.25第十次是0.27平均锁止率100%0.263实施七：制作多孔孔连接环结构构1、画出示意意图2、购置原材料图32多孔连接环加加工图图33不锈钢原原材料加工制作图34多孔连接环加加工图实物图图4、效果检查：脱环静荷载试验：：将安全带连连接绳与多孔孔环相连，记记录10次脱环受力力值。表28脱环静荷载试验脱环静荷载试验序号12345678910脱环力/kN58617065687163596260平均/kN63.7脱环静荷载试验达达63.7kkN，大于45kN，达到对策策目标。实施八：组装连接接进行试验1、整体组装图35整体组装图2、现场使用图36现场使用图3、效果检查：80kkg假人模拟坠坠落试验（如如表29所示），10次坠落试验验，锁止成功功率达到100%，平均锁止止距离为0.945米，小于1米,达到对策目目标。达到对对策目标。表2980kg假人模拟拟坠落试验80kg假人模拟拟坠落试验防坠是否启动坠落距离/米第一次是0.94第二次是1.07第三次是1.10第四次是0.87第五次是0.82第六次是0.91第七次是0.99第八次是0.83第九次是1.01第十次是0.95平均成功率100%0.945（三）确认效果1、研制成功后，小小组将该移动动式攀登铁塔塔防坠落装置置交付作业班班组进行试应应用，在2016年9月-2016年11月培训作业业现场中均使使用该防坠落落装置进行登登塔，小组人