塔式起重机快装式附着安装平台的研制

塔式起重机快装式附着安装平台的研制山东天元工程科技有限公司塔机项目公司QC小组一、前言塔式起重机作为建筑工程的主要起重设备，随着建筑主体结构的增高，塔式起重机也需要不断增加标准节，以此满足使用要求。而附着支撑装置是保证塔式起重机安全工作的重要结构。往往一座高层建筑施工完成需要加设六至七道附着装置。公司主要负责塔式起重机的安装、拆卸、维修等一体化施工，从统计数据可知，2017年公司共加设塔式起重机附着2000余道，其中因附着安装平台搭设问题造成的误工就有400余次，造成人力资源严重浪费。因此需要研制一种塔式起重机附着安装平台，降低塔式起重机附着安装平台搭设时间，提高工作效率，提升服务质量。图1-1塔式起重机附着制图人：单连坤二、QC小组简介制图时间：2018年03月10日小组成立于2014年2月6日，由9人组成，其中高级工程师2名，工程师2名，高级技工1名；此次QC课题为创新型。小组自成立以来，已完成多项QC课题，取得多项国家实用新型专利和国家优秀QC成果荣誉。表2-1QC小组情况一览表小组名称塔机项目公司QC小组成立时间2014.2.6小组注册号TYZL-TJ-002QC培训时间人均30学时塔式起重机快装式附着安装平台的研制课题名称课题类型创新型课题登记号活动时间TYZL-TJ-2018-06活动频次每周一次100%2018.3.10--2018.9.10成员出勤率小组成员情况序号姓名洪寿涛张艳国宁厚波龙丰学历本科本科本科本科职称组内职务组内分工1234高级工程师高级工程师工程师组长副组长副组长组员全面负责方案策划，质量监督活动协调，材料采购技术指导、图纸绘制工程师567赵昆本科本科本科助理工程师助理工程师助理工程师组员组员组员成果发布、资料整理成果发布、图纸绘制技术指导、资料整理冯晓龙单连坤89闫涛本科专科助理工程师高级技工组员组员技术指导、对策实施技术指导、对策实施李钦峰制表人：赵昆制表时间：2018年03月12日图2-1小组获得的荣誉及专利成果制图人：赵昆制图时间：2018年03月12日三、选择课题3.1课题背景传统的附着安装平台由钢架杆、竹排、木板或钢架板组成。搭设过程需要由专业的架子工进行搭设，如果附着安装平台搭设不符合标准将造成人员误工，造成人力资源的浪费。图3-1传统的附着安装平台制图人：冯晓龙3.2课题调查分析制图时间：2018年03月15日(1)问题一：搭设费时、费力、成本高小组成员对在建工地使用的塔机附着平台搭设情况进行实地调研，并统计了4个施工项目12台在用塔机附着安装平台搭设情况，如下表所示。表3-1钢管扣件搭设附着安装平台数据分层表项目名称长城家园邯郸荣盛城四季花语石家庄旭辉南粟楼号3#5#6#6#9#10#15#5.03#7#6#8#11#5.2搭设时间（h）4.54.75.14.84.95.54.44.64.94.8平均搭设完成时间（h）4.9所需人员数量(人)3334钢管扣件租赁费（元）19524195241464324405平台搭设次数人工费安装与拆除费用（元）费用合计（元）396*4=1584396*4=1584396*3=1188352*5=22503536353626524690平均用量：钢管（根据现场实际尺寸）21根；模板0.2×1.5m需8张；转卡20个；密目网8平方米。部件组成制表人：冯晓龙制表时间：2018年03月21日结论：从分层表中可以看出钢管扣件搭设附着安装平台平均搭设时间为4.9小时，且需要至少3人进行搭设。塔式起重机一道附着平台安拆就平均需要耗费900元的费用，给项目施工增加了成本。(2)问题二：平台搭设不合格，二次返工，增加费用小组经实地检查80个施工项目塔机附着安装平台，验证平台踏板及护栏牢固性，并统计附着平台搭设位置情况，统计表如下表所示：表3-2平台搭设统计表统计结果统计数量/个制表人：赵昆踏板未固定38搭设位置过高20搭设位置过低12合格10制表时间：2018年04月02日图3-2平台搭设情况调研图制图人：赵昆制图时间：2018年04月02日统计调查分析，平台搭设不合格情况严重，主要包括平台踏板未固定、搭设位置过高、搭设位置过低等，不合格率占88%。需要进行返工进行重新搭设或固定，问题返工整改增加费用统计如下表：表3-3平台返工费用统计表问题措施踏板不牢固用铁丝固定搭设位置过高重新拆除下移搭设位置过低重新拆除上移材料费用材料费用材料费用人工费人工费人工费安装人工费用：3人×0.3工时×220元/天=198元拆卸人工费用：3人×0.2工时×220元/天=132元安装人工费用：3人×0.3工时×220元/天=198元拆卸人工费用：3人×0.2工时×220元/天=132元费用明细2人×0.2工时铁丝25元×260元/天=104元00合计129元330元330元制表人：赵昆制表时间：2018年04月04日通过上表算出，2017年附着平台返工整改增加费用约为：1000×（129×48%+330×40%）=193920元。3.3课题需求通过以上的调查分析可知，我们此次的课题需求是：提高塔式起重机附着安装平台安装效率、降低不合格率。3.4确定课题（1）查新工作QC小组成员对《塔式起重机快装式附着安装平台》和相关文献在万方数据库、国家科技成果网等网站进行了查询，通过网络或查看相关资料，发现塔式起重机顶升套架操作平台和塔式起重机司机通道的固定方式可供借鉴。表3-3网络查新汇总表项目内容可借鉴点查新点塔式起重机、平台1、塔式起重机顶升套架操作平台的分片结构和标准化拼装模式。查新途径2、塔式起重机司机通道标准节端固定方式的思路。平台结构：塔机顶升套机操作平台每一片可以快速组装，平均分布在标准节四周，构成一个塔式起重机顶升作业操作平台。关键信息筛选固定方式：塔式起重机司机通道标准节端固定方式，通道通过固定卡固定于标准节横撑上，此方式可以为我们的附着安装平台固定提供思路。制表人：张艳国制表时间：2018年04月10日（2）借鉴塔式起重机顶升套架平台结构塔式起重机顶升套架操作平台，是一种快插式组装平台，安装作业人员在平台上进行作业，每片操作平台利用杠杆原理固定于顶升套架上，套架平台分片固定于套架四周，在塔式起重机安装过程中，将平台吊装到套架主体结构上快速组装即可，整个施工过程操作步骤简单、易行。小组成员通过借鉴平台结构模式，可以实现快速组装。图3-3塔式起重机顶升套架平台制图人：张艳国制图时间：2018年04月15日（3）借鉴塔式起重机司机通道设计思路司机通道主要由一段固定长度司机通道平台及栏杆组成，安装时由塔式起重机从地面吊装至合适高度层，由施工人员固定至塔式起重机一端，另一端自由搭设到建筑物上面。从塔式起重机司机通道标准节固定方式获得灵感，借鉴其设计思路，设计一种结构可以将附着安装平台固定于标准节平撑上。图3-4塔式起重机司机通道制图人：张艳国3.5确定课题制图时间：2018年04月18日由此，我们通过借鉴塔式起重机套架操作平台结构和塔式起重机司机通道固定方式设计思路，经过小组成员的论证，确定课题为：塔式起重机快装式附着安装平台的研制。3.6计划进度表表3-3QC小组活动计划进度表活动时间（2018.3.10--2018.9.10）PDCA活动步骤课题选择3.10-4.204.21-5.55.6-5.215.22-6.36.4-6.236.24-8.108.11-8.208.21-9.10设定目标及目标可行性分析P提出方案并确定最佳方案制定对策对策实施效果检查DC标准化总结及下一步打算A计划线备注制表人：张艳国制表时间：2018年04月20日四、设定目标及可行性分析4.1设定目标(1)目标确定：研制一种塔式起重机快装式附着安装平台装置。(2)目标值：附着安装平台搭设时间由原来的4.9小时减少至1小时。图4-1附着平台搭设活动目标值制图人：宁厚波4.2实现目标的可行性分析制图时间：2018年04月25日(1)塔式起重机顶升套架操作平台与附着安装平台都需要提前在地面进行防护栏杆的组装，顶升套架操作平台由7片分平台组成，共分为2层操作空间，需要吊装7次才能完成组装。经统计50台塔式起重机顶升套架操作平台安装时间，吊装过程平均耗时1.6h，而附着安装平台仅需要一层操作空间和4片结构，如果采用相同的模块化结构，则吊装时间至少可节省（1.6÷7）×3=0.68h，经过借鉴司机通道固定方式，优化固定结构，小组成员认为可以达到附着安装平台安装时间1.0h。(2)本小组成立以来，完成多项QC课题，具有丰富的经验，并多次参与QC活动小组，全面掌握QC活动流程，具备较强的分析问题、解决问题的能力。(3)公司配备了切割机、电焊机以及充足的焊条，并沟通材料部门随时提供所需的机械设备。(4)公司配备有游标卡尺、卷钢尺等测量工具，为准确测量、检测提供保障。(5)厂区内有加工制作车间，随时可以对研发产品进行加工制作及修改。综上所述，我们小组成员一致认为目标可以实现！五、提出方案并确定最佳方案5.1研制思路小组成员通过塔式起重机顶升套架平台和塔式起重机司机通道获得创新思路。5.2提出总体方案并确定最佳方案5.2.1小组成员对总体研制方案分解如下。图5-1系统图制图人：宁厚波制图时间：2018年05月08日（1）平台框架材料选择表5-1方案一槽钢平台框架材料的选择对比表分类方案二矩形管组合类型方案图片选择一种型号槽钢作为平台主框架和中间选择一种型号矩形管作为平台的主框架可操作性支撑，槽钢上方焊接钢板网。1、侧向抗扭性能一般。2、容易腐蚀。和中间支撑，矩形管上方焊接钢板网。1、各向等强，抗扭刚度大，承载能力高。2、抗腐蚀性能好，焊接应力小。3、相同截面尺寸自重轻。材料自身特性3、相同截面尺寸自重大。结论方案二相同的截面尺寸矩形管强度大，重量轻；因此选用方案二。制表人：闫涛制表时间：2018年05月10日表5-2矩形管型号的选择对比表分类方案一方案二矩形管型号60*40*350*35*2.5方案图片重量4.44kg/m3.32kg/m4.44kg/m，4.59元/kg，用30米，花费3.32kg/m，4.26元/kg，用30米，花费3.32经济性4.44×4.59×30=611.38元×4.26×30=424.30元工作效率用锯床切割截面用时5.2min用锯床切割截面用时5.3min中间受集中载荷，按照同时承载4人，每人按100kg计算，计算压力为FN=4000N时，计算主框架的受力如下：m=400kg，Fn=4000N中间受集中载荷，按照同时承载4人，每人按100kg计算，计算压力为FN=4000N时，计算主框架的受力如下：m=400kg，Fn=4000N两支撑点受力：F1=F2=FN/（2*2）=1000N弯矩计算；M(x)=Fn×a*x/L（0<x<1.4）最大弯矩在中心处Mmax=1000×1.4=1400N·m两支撑点受力：F1=F2=FN/（2*2）=1000N弯矩计算；M(x)=Fn×a*x/L（0<x<1.4）最大弯矩在中心处Mmax=1000×1.4=1400N·m矩形管的最大受力点在上下表面处，为max=M/W=1400/(6.6×载荷计算矩形管的最大受力点在上下表面处为=M/W=1400/(9.6×10)=145.83MPa-610)=212.12MPa<[]=235MPa。满足要求。-6乘以系数1.3：max=1.3×145.83=189.58MPa<<[]=235MPa。满足要求。乘以系数1.3：max=1.3×212.12=275MPa＞[]=235MPa。最大挠度在中心位置，为：wmax=(Fn×不满足要求。l)/48EI=0.458mm<7mm，满足要求。3如下计算，在进行载荷计算时，50*35*2.5矩形管不能满足结构受力要求，而60*40*3矩形管满足结构受力要求，因此选择方案一。结论制表人：闫涛（2）平台结构形式选择制表时间：2018年05月14日表5-3平台结构形式选择对比表分类组合方案一U字型方案二L字型方案三一字型类型方案图片平台数量模拟吊装时间互换性2片2片50min4片40min85min仅两片可互换，互换性稍差无左右之分，互换性强运输方便无左右之分，互换性强运输便捷宽度方向尺寸大，运输占空间大可以码放，运输方便对称设计，平台重心位置位结构不对称，平台重心位置于标准节左右两侧，易于吊位于标准节前后两侧，不利可操作性靠近建筑物一侧的平台不便于拆卸。装。于吊装和拆卸。结论经过对可操作性和吊装效率对比，选定方案一U字型结构。制表人：赵昆制表时间：2018年05月16日经过对比，选定平台主框架形式为U字型结构，小组成员利用三维受力分析软件校核主框架受力情况，结果如下图所示。图5-2平台主框架模拟受力分析制图人：宁厚波制图时间：2018年05月16日按照同时承载10人，每人按100kg计算，从结果可以看出，平台主框架最大屈服强度为29.9MPa，远小于材料本身屈服极限值，满足安全性能要求。（3）平台栏杆材料选择表5-4平台栏杆材料选择对比表分类名称方案一方案二30*30*2方管φ30*2圆管方案图片1、有较大的惯性矩和截面模数，满1、借鉴现有的套架顶升平台栏杆，安全性满可操作性稳定性足安全性要求。足要求。2、自重轻。2、自重大。抗弯和抗拉能力强，不易变形，容易组装插拔抗弯能力差，容易弯曲变形，不便于插拔1.76kg/m，4.49元/kg，用44.24米，2.87kg/m，4.56元/kg，用44.24米，花费花费1.76×4.49×44.24=349.6元2.87×4.56×44.24=578.9元经济性结论方案一和方案二安全性方面没有问题，，最终选择经济性更优的方案一。制表人：闫涛（4）平台固定方式的选择制表时间：2018年05月18日表5-5平台固定方式选择对比表分类名称方案一方案二挂钩开口向内挂钩开口向下方案图片三维模拟受力分析按照同时承载10人，每人按100kg计算，按照同时承载10人，每人按100kg计算，计算压力为FN=10000N时，计算挂钩屈服计算压力为FN=10000N时，计算挂钩屈服三维模拟受力分析结果强度，结果如下：强度，结果如下：1、最大变形量＜0.03mm。2、最大受力=64.5MPa＜材料本身屈服力=235MPa。1、最大变形量＜0.01mm。2、最大受力=37.7MPa＜材料本身屈服力=235MPa。满足受力要求和设计要求。满足受力要求和设计要求。1、挂钩向内翻折，可直接挂于标准节横1、挂钩向内翻折，平台需吊装至标准节可操作性性撑上。横撑以上。2、可以一次吊装到位，操作简便，省时2、需要吊装至标准节横撑稍高位置，挂省力。钩安装到位后还需要落钩，操作繁琐。即适用于固定在标准节中间位置，又可仅适用于固定在标准节中间位置，不可适用性以固定于两节标准节对接处。以固定于两节标准节对接处。模拟安装时间20min。30min。结论经对比适用性，安装快捷性，最终选择适用范围广，时间短的方案一。制表人：宁厚波制表时间：2018年05月19日表5-6挂钩固定方式的选择分类名称方案一方案二销轴固定螺栓固定方案图片实用性挂钩挂于平撑后利用销轴固定，销轴用开口销防脱。挂钩挂于平撑后利用螺栓固定。螺栓连接操作麻烦，配件较多，易丢失。5min可操作性性销轴固定，简单快捷安装时间结论2min考虑到操作实用性，安装快捷性，最终选择方案一。制表人：冯晓龙制表时间：2018年05月19日经过对子方案的细化筛选，选择出最合适方案，并运用系统图进行归纳梳理，系统图如下图所示。图5-3系统图制图人：宁厚波制图时间：2018年05月20日通过最终子方案的确定，运用三维软件绘制立体模型如下。图5-4平台三维立体图制图人：单连坤六、制定对策制图时间：2018年05月20日6.1制定对策措施表根据方案流程图，小组成员按照5W1H的原则制定了对策措施表。表6-1对策措施表序号完成时间对策目标措施地点市场车间责任人龙丰1、购买合格材料；1、材料检测合格；2、下料长度偏差小于2mm。2018.06.4~2018.06.82、根据图纸对平台各部件进行下料；3、检查下料矩形管是否合格。赵昆1矩形管车间车间赵昆1、使用矩形管焊接平台主框架；1、根据图纸对平台框架进行焊接组装；李钦峰2、使用钢板网焊接平台通道；2、根据图纸剪切钢板网，焊接平台通道；车间车间李钦峰宁厚波2018.06.9~2018.06.132U字型3、焊接完成后表面弯曲偏差小于2mm（依据3、检查完成产品是否《GB1804-2000通用合格。公差标准》）。1、材料检测合格；2、下料长度偏差小于2mm；3、焊接完成后表面弯曲偏差小于2mm（依据《GB1804-2000通用公差标准》）。1、购买合格材料；车间车间龙丰2、根据图纸对栏杆各部件进行下料；3、根据图纸对平台栏杆进行焊接组装；4、检查完成产品是否合格。李钦峰2018.06.14~2018.06.1630*30*2方管3车间车间李钦峰宁厚波1、对制作班组下达技术交底；2、根据图纸要求进行销轴制作加工；车间车间车间车间张艳国李钦峰闫涛1、制作挂钩销轴；2、销轴尺寸符合设计要求。2018.06.17~2018.06.2045销轴固定组装试验3、根据要求，检查销轴尺寸。1、地面栏杆、挂钩组装；1、整体组装质量符2、吊装平台固定于合要求；标准节上，采用销轴2、通过第三方安全固定，完成组装试验；3、委托第三方进行安全性检测，出具检测报告。李钦峰2018.06.21~2018.06.23厂内车间赵昆龙丰性检测。制表人：冯晓龙七、对策实施7.1矩形管制表时间：2018年06月02日（1）小组成员龙丰负责对钢材市场考察并购买60*40*3矩形管，并负责检查材料；（2）根据图纸对平台主框架各部件进行下料；（3）小组成员赵昆对矩形管下料长度进行检测，结果如下表所示。效果检查：材料经检测部门检测均合格；下料长度偏差均小于2mm，符合要求。表7-1矩形管下料检查统计表矩形管编号12345678设计长度（mm）285028501415141501415510510520520实际长度（mm）285112849-1141615100509-152005211尺寸偏差（mm）原材料合格率100%依据《通用公差标准》GB1804-2000制表人：赵昆制表时间：2018年06月04日图7-1材料检测报告制图人：赵昆7.2U字型制图时间：2018年06月08日（1）根据图纸对平台主框架进行组装焊接；图7-2平台详细图纸制图人：张艳国制图时间：2018年06月10日图7-3平台主框架制作完成图制图人：李钦峰制图时间：2018年06月12日（2）小组成员宁厚波负责检查制作完成的产品平台进行检查，结果如下表所示。效果检查：平台焊接完成后表面弯曲偏差均小于2mm，符合要求。表7-2平台表面弯曲偏差统计表平台编号目标要求偏差<2mm偏差<2mm偏差<2mm偏差<2mm实际偏差+1.5mm+0.8mm-0.5mm+1.3mm检查结论检查人赵昆1234符合要求符合要求符合要求符合要求赵昆赵昆赵昆（依据《通用公差标准》GB1804-2000）制表人：宁厚波制表时间：2018年06月13日7.330*30*2方管（1）小组成员龙丰负责购买30*30*2方管，并负责材料检测；（2）根据图纸对栏杆各部件进行下料；图7-4栏杆详细图纸制图人：张艳国（3）根据图纸对栏杆进行焊接组装；制图时间：2018年06月15日图7-5栏杆制作完成制图人：李钦峰制图时间：2018年06月19日（4）小组成员宁厚波对制作完成的栏杆进行检查，结果如下表所示。效果检查：材料经检测部门检测均合格；下料长度偏差均小于2mm；栏杆焊接完成后表面弯曲偏差均小于2mm，符合要求。表7-3方管下料检查统计表方管编号12345678设计长度（mm）实际长度（mm）尺寸偏差（mm）11501151111501149-1115011511284028400284028400895894-189589619309311原材料合格率100%依据《通用公差标准》GB1804-2000）制表人：宁厚波制表时间：2018年06月19日表7-4栏杆表面弯曲偏差统计表栏杆A编号目标要求偏差<2mm偏差<2mm偏差<2mm偏差<2mm实际偏差+1.2mm+1.0mm-0.7mm-0.9mm检查结论检查人李钦峰李钦峰李钦峰李钦峰1234符合要求符合要求符合要求符合要求（依据《通用公差标准》GB1804-2000）制表人：宁厚波7.4销轴固定制表时间：2018年06月20日（1）由小组成员张艳国负责对制作班组下达技术交底。（2）根据图纸，制作挂钩固定销轴。（3）对销轴尺寸进行检查，检查结果见表7-5。图7-6挂钩销轴图纸及完成图制图人：张艳国制图时间：2018年06月21日效果检查：通过对销轴尺寸的检查，所有尺寸均符合设计要求，见表7-5。表7-5销轴尺寸检查统计表序号12345678910类型轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5轴直径16.5设计尺寸检查尺寸16.416.516.416.616.516.516.616.516.516.5制表人：闫涛制表时间：2018年06月21日7.5组装试验（1）对平台各部件进行组装，包括平台挂钩和防护栏杆，见图7-7。图7-7挂钩和防护栏杆组装制图人：李钦峰制图时间：2018年06月22日（2）平台吊装到标准节上，采用销轴固定。图7-8平台吊装制图人：赵昆制图时间：2018年06月22日（3）委托第三方检测机构进行安全性检测。图7-8第三方检测报告制图人：龙丰制图时间：2018年06月22日经过厂内试验组装，平台各部件组装配合符合要求，安全性能经第三方公司检测，符合相关规范标准。八、效果检查1.目标效果检查（1）目标检查：小组对研制的快装式附着安装平台安装使用情况进行统计，并对4个施工项目12台在用塔式起重机附着安装进行了跟踪调查，调查结果如下表所示：表8-1快装式附着安装平台搭设时间统计表项目名称楼号假日丽城一渡新新小镇美的悦江府唐山翠竹苑1#3#5#5#7#8#3#6#7#6#8#10#平台组装时间（h）0.20.250.250.30.250.40.350.30.250.30.40.35平台吊装时间（h）搭设时间合计（h）平均时间（h）0.50.70.500.750.60.650.950.550.80.61.00.550.90.450.750.550.80.550.850.50.90.450.80.850.85制表人：冯晓龙制表时间：2018年07月10日图8-1目标效果图制图人：冯晓龙制图时间：2018年07月10日检查结论：通过上表统计，平台搭设平均用时为0.85小时，达到目标要求。图8-2实际应用图制图人：宁厚波制图时间：2018年07月12日（2）小组经实地检查80个施工项目塔机附着安装平台，验证平台踏板及护栏牢固性，并统计附着平台搭设位置情况，统计表如下表所示，平台搭设合格率为100%。表8-2快装式附着安装平台搭设统计表统计结果踏板未固定0搭设位置过高0搭设位置过低0合格80统计数量/个制表人：宁厚波制表时间：2018年08月11日2.经济效益检查：将钢架杆搭设的传统附着安装平台与快装式附着安装平台方案进行经济对比分析，如下表所示：表8-2传统的附着安装平台与快装式附着安装平台方案经济对比分析表方案选择成本费用人工费共计费用12根4mφ48钢管按照使用300天租赁价格组装、安装人工费用：计算）：12×4×0.015×300=216元3人×0.4工时×220元/9根1.5m长钢管（按照使用300天租赁价天=264元传统的附着安装平台格计算）：9×1.5×0.015×300=60.75元20个转卡（按照使用300天租赁价格计算）：3人×0.2工时×220元/20×0.011×300=66元拆卸人工费用：2520元天=132元8㎡密目网：40元915mm×1830mm木模板：3×35=105元共计：488元。4次安装拆卸费用共计：4×（264元+132元）=1584元经济效益组装人工费：1人×0.1工时×220元/天=22元安装人工费：60*