中职建筑设备专业二年级《施工升降机安装检测与调试》教案

中职建筑设备专业二年级《施工升降机安装检测与调试》教案

一、课程基础信息与顶层设计

（一）课程名称与定位

【课程名称】施工升降机安装检测与调试

【所属专业】中职建筑设备安装与运行维护/建筑施工技术

【授课学段】二年级下学期（第四学期）

【课程性质】专业核心技能课／“1+X”建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书融通课程

【课时安排】6学时（含理论讲解2学时，理实一体实训4学时）

【教学环境】建筑特种设备仿真实训室＋室外标准节实训区

（二）设计理念与逻辑主线

本教案严格对接《建筑起重机械安全监督管理规定》《施工升降机安装、使用、拆卸安全技术规范》（JGJ215）及雄安新区2025建筑起重机械全生命周期管理最新要求-2。以“全生命周期质量控制”为顶层逻辑，将安装流程解构为“基础验收—结构吊装—电气接线—安全装置标定—整机试验”五大工序；以“隐患逆向溯源”为教学策略，每一道工序均植入典型“安装缺陷”，引导学生运用检测工具发现、判定并修复缺陷，实现“安装即检验、过程即验收”的理实一体融合。课程全程贯穿“技术规范＋案例剖析＋安检要点”三维授课模式-2，深度植入顺德检测院“事故案例教学”经验，从事故诱因反推安装质量控制点-4。

二、教学内容全景解构与重要度分级

（一）知识模块与核心要点（应列尽罗）

1、施工升降机整机构成与工作原理【基础】

【要点1-1】施工升降机分类：齿轮齿条式、钢丝绳牵引式；SC型施工升降机结构特点

【要点1-2】核心部件构成：吊笼、驱动装置（电机+减速机+齿轮）、防坠安全器、标准节、附墙架、底架与围栏、电缆导向系统、限位开关（上/下极限、断绳保护、门联锁）

【要点1-3】传动原理：电机—减速机—齿轮—齿条—吊笼升降；齿轮齿条啮合精度对运行平稳性的影响-6

【要点1-4】电气控制系统：变频驱动一体机（如TS1000）调试逻辑、编码器反馈、平层控制原理-6

2、安装前置条件与进场验收【重点/高频考点】

【要点2-1】地基基础验收：混凝土强度等级、预埋底架水平度（≤1/1000）、防雷接地电阻（≤4Ω）

【要点2-2】设备进场检验：铭牌参数一致性、主要受力构件（标准节弦杆、吊笼立柱）变形量、焊缝探伤抽检、防坠安全器标定有效期

【要点2-3】专项施工方案编审：安装单位资质、人员资格、工况模拟计算

3、安装工序标准作业程序【核心重难点/必考】

【要点3-1】底架与基础节安装：水平度调整、地脚螺栓扭矩值（逐颗复验）

【要点3-2】标准节接高与垂直度控制：每安装一道附墙架必须进行一次垂直度校准；全程垂直度偏差≤1/1000且≤70mm【高频违规点】

【要点3-3】附墙架安装：间距≤9m、自由端高度≤7.5m、连接螺栓防松措施

【要点3-4】吊笼与驱动板拼装：导向轮与齿条背隙调整（0.2~0.5mm）、防坠安全器齿轮与齿条啮合状态【难点】

【要点3-5】电缆系统与限位装置安装：电缆小车轨道平直度、极限开关触发位置预留（越程距离）

4、安装后检测与调试技术【核心技能/产业紧缺技能】

【要点4-1】电气安全检测：绝缘电阻（≥0.5MΩ）、接地连续性、相序保护有效性

【要点4-2】空载与载荷试验：空载全行程运行（3次）、额定载荷运行（1.0倍）、动载试验（1.1倍）、静载试验（1.25倍）【国标强制项】

【要点4-3】防坠安全器坠落试验：额定载荷下进行模拟坠落，制动距离0.25~1.2m【重大危险源】

【要点4-4】平层精度调试：±15mm以内，变频模式可实现±10mm-6

【要点4-5】安全开关验证：门联锁、断绳保护、松断保护、上/下极限开关逐一触发

5、检验验收标准与资料归档【重要/岗位实际】

【要点5-1】自检报告出具：包含18个分项、62个检测点

【要点5-2】监督检验流程：特检院现场试验配合、整改闭环

【要点5-3】验收标志牌设置：额定载重量、最大提升高度、检验有效期

（二）学科思想与核心素养映射

【学科思想1】系统安全工程思想——安装不是孤立工序，而是全链条风险传递节点，每一处缺陷均可能诱发后期事故。

【学科思想2】精度控制思想——从水平度、垂直度到啮合间隙，精度即安全。

【核心素养1】工匠精神——对扭矩数值、间隙毫厘的极致追求。

【核心素养2】责任伦理——安装工签字的每一颗螺栓都关乎生命。

三、学情诊断与教学对策

（一）知识储备基础

学生已完成《机械基础》《电工电子技术》《建筑识图》课程，掌握常用量具（水平仪、游标卡尺）使用，对齿轮传动、电机正反转有理论认知。但普遍存在“重理论、轻具象”“重原理、轻规范”倾向，对行业强制性条文（黑体字）缺乏敬畏感。

（二）技能水平分层

【A层（30%）】动手能力强，有企业跟岗实习经历，能独立完成简单部件拆装。

【B层（50%）】能按说明书步骤操作，但缺乏独立排故能力。

【C层（20%）】工具使用生疏，对机械装配有畏难情绪。

（三）典型学习难点与障碍

【难点1】空间想象力不足——无法在头脑中构建标准节接高时整机垂直度动态变化的模型。

【难点2】因果逻辑断裂——不理解“为什么安装时必须达到此精度”，仅机械记忆数值。

【难点3】安全意识知行分离——口述安全规范流利，实操时习惯性违章（如不挂安全带）。

（四）教学对策

1、引入数字孪生技术：使用BIM模型动态展示标准节偏差累积效应。

2、植入事故还原模块：每项精度要求均匹配真实事故案例（如垂直度超标导致标准节断裂）。

3、实施安全行为观察：实训环节设置“安全纠察员”轮岗制度。

四、教学目标体系（三维四阶）

（一）知识目标（从记忆到创造）

【识记】能准确复述施工升降机安装工艺流程的15个核心步骤；能识别至少20种安全装置并说出其作用。【基础】

【理解】能解释垂直度偏差限值的力学原理；能说明防坠安全器坠落试验的物理逻辑。【重要】

【应用】能依据JGJ215编制简单的安装自检表；能利用万用表、兆欧表完成电气线路通断及绝缘检测。【核心】

【分析】能根据坠落试验制动距离异常数据倒推防坠安全器或制动器故障点。【高阶】

（二）能力目标

【操作技能】小组协作完成4个标准节的吊装与垂直度调整；独立完成变频驱动一体机参数调出与平层学习。-6【高频考点】

【问题解决】面对“吊笼运行抖动”“停层不精准”等典型故障，能设计排查方案并实施。【难点突破】

【数字化学习】使用升降机专用调试APP读取故障代码；利用VR设备进行危险工况模拟演练。

（三）情感态度与价值观

【安全定式】形成“未验先用即违法”的法治思维，将“工完场清”“标识隔离”内化为职业本能。

【责任担当】深刻理解安装质量与建筑工人家庭幸福之间的情感联结，拒绝“差不多”心态。

（四）科学思维与评价素养

【模型思维】能够绘制安装过程的质量控制鱼骨图。

【批判性评价】能对同伴完成的附墙架安装进行量化评分并提出整改依据。

五、教学核心重难点及破解策略

（一）教学重点（聚焦·高频·必备）

【重点1】标准节垂直度与附墙架间距的协同控制（涵盖测量工具使用、偏差计算、垫片调整）。

【重点2】防坠安全器的工作原理及坠落试验全流程操作。

【重点3】电气安全保护装置（极限开关、门联锁、相序保护）的安装位置确认与功能验证。

确立依据：上述三项是特种设备监督检验的必查项，也是施工现场日常检查的“排雷”焦点，约占安装类事故诱因的70%。

（二）教学难点（抽象·耦合·高危）

【难点1】传动系统啮合间隙的综合调整（导向轮、背轮、齿条接缝多因素耦合）。

成因：间隙过小加剧磨损、引发抖动；间隙过大导致冲击、甚至坠笼。涉及机械、电气、装配工艺交叉，学生难以建立多变量平衡思维。

【难点2】坠落试验中制动距离合格性判定及不合格应急处理。

成因：该试验本身属于“破坏性验证”，一旦失效后果严重；学生因恐惧而动作变形，难以冷静读取制动滑移标志线。

【难点3】变频驱动系统平层参数自学习逻辑理解。

成因：涉及编码器方向、楼层高度储存等抽象电控概念，与机械安装存在认知鸿沟。

（三）突破策略

1、开发“间隙调整模拟训练包”：利用报废齿条与调节螺栓教具，让学生在课桌上反复练习0.2mm塞尺的插入手感。

2、引进“数字坠落试验系统”：在实训吊笼内加装激光测距传感器，实时显示制动距离曲线，将不可视的制动过程可视化。

3、实施“双师同堂”：聘请特检院机电类检验师现场主持坠落试验，以检验员视角反向拆解安装质量对试验结果的影响。

六、教学准备与资源矩阵

（一）实训设备与工量具

1、施工升降机实训台：SC200/200型，含2节标准节、1套附墙架、驱动板、吊笼框架（省去围护以便观察）。

2、检测仪器：电子经纬仪/激光铅垂仪、框式水平仪（0.02mm/m）、数显扭矩扳手（预置式）、塞尺、兆欧表（500V）、接地电阻测试仪、红外热成像仪（排查电气接触不良）。

3、专用工具：内六角扳手组、撬棒、手拉葫芦、对讲机。

4、安全防护：五点式双钩安全带、安全帽、警戒带、速差防坠器。

（二）数字化教学资源

1、三维交互课件：施工升降机虚拟拆装软件（可设置6类常见安装错误）。

2、事故案例库：含17例真实升降机事故三维还原动画（垂直度超标、螺栓松动、防坠器失效）。

3、微课视频：特检院检验员现场示范坠落试验全流程。

4、任务工单：活页式《安装过程检测记录本》，每节点设置“检验放行签章区”。

七、教学实施过程（理实一体·六学时）

本环节严格按照“全生命周期质量控制”逻辑展开，将“安装”与“检测”深度融合，每个工序均体现“边装边检、不合格立即停装返修”的职业真实状态。

第一学时：基础与底架安装检测——安全之根

（一）课前导学（线上平台）

发布任务：观看《施工升降机基础节预埋及底架找平》微课，思考“为什么基础混凝土强度必须达到设计值的80%以上方可进行安装？”

提交诊断：线上测试卷，重点考察水平度读数、地脚螺栓规格识别。

（二）课中实施（45分钟）

1、情境导入·事故反推（5分钟）

【教师】展示某工地因基础底架水平度超差导致整机倾斜、标准节断裂的新闻图片。提问：“如果当时负责安装检测的人是你，在安装底架时哪一步能阻止这场悲剧？”

【学生】观察图片，初步表达“可能是底架没放平”“螺栓没拧紧”。

【设计意图】利用“责任代入法”迅速激活职业使命感，将检测行为与事故后果直接挂钩。【非常重要】

2、核心任务一：基础节安装与水平度检测（25分钟）

【教师】（1）讲解底架水平度检测标准（≤1/1000）及其力学意义：不均匀沉降导致附加应力。

（2）示范框式水平仪在底架纵横两个方向的放置位置、读数方法（气泡偏移格数换算为mm/m）。

（3）植入错误情境：故意在某一地脚处加垫双片薄钢板。

【学生活动】（1）以4人小组为单位，对实训基础节进行水平度复测并记录数据。【基础】

（2）发现水平度超差后，使用不同厚度钢垫片进行调平，并复紧地脚螺栓。

（3）使用数显扭矩扳手对角复测地脚螺栓扭矩值，判断是否达到设计值（如450N·m）。

【巡回指导】重点纠正学生“只看水平仪、不看接合面杂物”的漏项，强调“清洁是精度的前提”。【重要】

3、即时评价与高频考点固化（10分钟）

【评价点】每组提交一张水平仪读数照片及扭矩记录表。

【教师集中点评】展示某组超差数据，反向计算需要增减垫片的厚度，验证学生调整方案的科学性。

【高频考点标记】地脚螺栓扭矩值随机抽测（模拟监督检验场景）——学生必须能熟练调校扭矩扳手并听到“咔嗒”声。【高频考点】

4、安全特写（5分钟）

【教师】强调高处作业螺栓紧固必须使用安全带，并演示在底架边缘作业时安全带的悬挂位置。

【学生】轮流进行安全带“挂、锁、调”演练。

（三）课后拓展

查阅JGJ215附录，绘制基础预埋件平面布置草图，标注检测基准点。

第二学时：标准节与附墙架——垂直生命线的校准

（一）课前导入·认知冲突（5分钟）

【教师】播放一段延时摄影：升降机随标准节接高，吊笼运行噪声逐渐增大。提问：“为什么刚装好时很平稳，升高后反而抖动？”引出垂直度累积偏差概念。

（二）核心任务二：首节标准节垂直度初调（15分钟）

【教师】（1）示范经纬仪架设与投测：将经纬仪架设在距塔身1.5倍高度处，十字丝对准标准节主弦杆边缘，读取偏差值。【热点】

（2）讲解“垫片调整法”：在标准节与底架连接处塞入不同厚度钢片改变垂直度。

【学生】（1）两人协作架设电子经纬仪，完成照准、读数。

（2）根据读数值（如东偏5mm）计算出所需垫片厚度（三角函数近似计算），实际操作验证。

【难点即时反馈】多数学生经纬仪目镜调焦模糊，教师立即插入“视差消除”微格纠正。

（三）核心任务三：附墙架安装与垂直度复验（20分钟）

【教师】（1）提出核心问题：“附墙架是束缚还是支撑？为什么安装附墙架后必须重新校核垂直度？”

（2）演示附墙架与建筑物连接处的长圆孔调节功能，如何通过顶丝微调塔身垂直度。

【学生】（1）小组协作完成一道附墙架的抱箍安装、连接杆长度粗调。【重点】

（2）在教师指导下，使用经纬仪观测垂直度变化，同步微调附墙杆螺栓。

（3）记录“调整前垂直度—调整量—调整后垂直度”对应数据，建立操作手感。

【巡回指导】发现普遍性问题：学生只调附墙架，忘记先松开支座螺栓。强调“无应力安装”原则。

（四）即时评价与核心素养升华（5分钟）

【评价】每组展示调整后垂直度数据，竞争“最佳精度组”（≤0.6/1000）。

【教师总结】0.2mm/m的精度提升，依靠的不是眼睛，是对标准的敬畏。垂直度不仅是一组数据，更是几百米高空作业者的安全感。【非常重要】

第三、四学时（连堂）：传动系统与安全装置——精度与生命的咬合

（一）课前链接

回顾齿轮齿条传动原理。发布预习问题：“吊笼运行时出现周期性‘咯噔’声，是齿轮问题还是齿条问题？”

（二）核心任务四：驱动板拼装与啮合间隙检测（40分钟）

1、标准作业示范（10分钟）

【教师】（1）讲解导向轮、背轮（偏心轮）的结构与调节机理。

（2）示范使用塞尺检测齿条与压轮间隙（标准0.20.5mm），以及背轮与齿条背面间隙。

（3）播放因间隙过大导致齿条断裂、吊笼坠落的事故三维动画-5。

2、分组实操（30分钟）

【学生】（1）安装驱动板与吊笼连接销轴。

（2）使用塞尺逐点测量啮合间隙（上、中、下三点），记录最大值与最小值。【难点攻克】

（3）若间隙超差，需松开支座螺栓，旋转偏心轴调整，反复锁紧—测量—再调整。

【巡回指导】教师携带“数据异常卡”，随机插入情境：某组数据显示间隙一边0.1mm一边0.6mm，引导学生分析齿条接缝不平或导向轮轴弯曲的可能。【高阶思维】

（三）核心任务五：防坠安全器坠落试验全流程实战（40分钟）

1、试验原理与风险交底（10分钟）

【教师】（1）邀请企业兼职教师（特检院检验师）线上连线，讲解坠落试验的法律依据及安全监护制度。

（2）现场演示试验附件安装：电动释放阀接线、防坠安全器复位手柄。

（3）强调【重大危险源】：试验时吊笼内严禁站人，地面警戒区半径不小于10米。

2、学生分组试验（30分钟）

【学生】在教师全程监护下，按“工单六步法”实施：【高频考点/核心技能】

[1]确认吊笼内额定载荷（砝码或沙袋）。

[2]将吊笼开至约10米高度。

[3]操作坠落试验按钮，手动触发防坠安全器。

[4]观察吊笼制动瞬间，迅速在吊笼停止处地面标记滑移线。

[5]测量并记录制动距离（0.251.20m为合格）。

[6]上提吊笼约50cm，手动复位安全器，检查齿轮及制动盘有无损伤。

【教师】预设故障：在某组试验前，悄悄将防坠安全器离心块卡滞。学生试验时发现“吊笼不制动”或“制动距离长达2米”，立即启动应急预案——停止试验，召集全班分析可能原因。

【问题解决教学】引导学生从“电气释放阀未得电”“安全器内部油脂污染”“离心块卡死”三个维度进行故障树分析。【热点·难点】

（四）即时评价与数据驱动

【评价】每组提交一张清晰的制动滑移线照片及实测距离值。超出规范值的小组需填写《不合格处理单》，并制定复测方案。

【教师总结】安装工的终极价值，就是让防坠安全器终生不触发——因为我们提供的安装精度，让它根本没有机会启动。

第五学时：电气系统调试——赋予钢铁以智慧

（一）核心任务六：电气安全与功能测试（30分钟）

1、绝缘与接地检测（10分钟）

【教师】强调“不带电作业”是铁律，但检测时必须带电验证保护功能。

【学生】（1）断电状态下使用兆欧表测试主回路对地绝缘（≥0.5MΩ）。

（2）使用接地电阻仪测试重复接地电阻（≤10Ω）。

2、安全装置功能验证（20分钟）【高频考点】

【学生】逐项模拟触发以下开关，在任务单上记录对应现象：

（1）吊笼门限位：开门后吊笼应无法启动。

（2）围栏门限位：开门后吊笼应立即停止。

（3）上/下极限开关：人为触碰开关，主接触器应跳闸且不能自动复位。

（4）断绳保护开关：松绳时应有报警信号。

【教师】设置陷阱：将某组的上极限开关触片故意扳弯，使其“提前触发”。学生排查时往往只看开关动作，忽略触发位置尺寸。

【即时反馈】引导学生不仅测“通断”，还要测“距离”——触发点距越程挡板应保留≥50mm安全余量。【重要】

（二）核心任务七：变频一体机调试与平层自学习（15分钟）-6

【教师】以四方TS1000为例，讲解施工升降机专用变频器关键参数：加速时间、减速时间、编码器线数、额定滑差。

【学生】（1）操作变频器面板，调出当前运行电流、输出电压。

（2）在教师监护下，将吊笼开至最底层，激活“楼层自学习”模式。

（3）手动驾驶吊笼至各楼层平层位置，每层按下“学习确认”键。

【演示】自动平层运行：设定目标楼层3层，吊笼平稳启动、匀速运行、减速段精准停靠，平层误差≤10mm。

【情感渗透】让学生亲身体验“一键平层”的便捷，理解精密调试与操作人性化之间的关系——优秀安装工让司机更轻松。

第六学时：整机验收与交付——结课即上岗

（一）全流程模拟验收（25分钟）

【角色扮演】一组扮演“安装单位自检员”，另一组扮演“使用单位联合验收组”，第三方为“监理单位”。

【验收依据】《施工升降机监督检验规则》、安装方案及自检报告。

【模拟流程】

（1）查阅资料：安装告知回执、人员证件、防坠安全器报告。

（2）现场实体抽检：随机抽测一道附墙架连接螺栓扭矩、复验顶部标准节垂直度。

（3）功能试验见证：随机抽取一项安全装置进行功能复测。

【教师点评】聚焦验收流程中的“责任链”，强调“谁签字谁负责”。发现验收组未发现的隐患（如某处开口销未劈开），立即组织复盘。

（二）典型安装缺陷案例分析（15分钟）

【案例来源】雄安新区2025建筑起重机械培训讲义-2、顺德检测院事故案例库-4。

【案例1】某工地施工升降机标准节连接螺栓松动导致吊笼坠落——根源是安装时未进行扭矩复测且未采取防松措施。

【案例2】某升降机因附墙架间距超标9m，大风天气下整体倾覆——安装时擅自取消一道附墙。

【教学策略】每组抽取一个案例，完成“事故树”图，标注出安装环节的多个“失效路径”。

（三）成果输出与岗位对标（5分钟）

【学生】完善个人《施工升降机安装检测实训报告》，其中必须包含一份自己手绘的“安装质量控制要点思维导图”。

【教师】展示施工企业招聘简章中的岗位能力要求，逐一与本课程目标对标。“今天你学会的每一项检测技能，都将写进你的入职简历。”

八、学习评价体系——过程数据+技能标尺

（一）形成性评价（占比60%）

1、任务工单完成度（20%）：共8份活页工单，包含安装参数记录、检测数据、偏差调整计算。评价标准为数据真实、涂改规范（错误处划线签字）、结论明确。【基础】

2、安全行为规范（20%）：设立“安全积分卡”，每次实训穿戴不整扣2分，工具遗落吊笼内扣3分，高处作业双钩不交替扣5分。积分可被负分“熔断”——扣完需重修安全教育。