中职机械类：钢丝绳更换作业标准化工序与风险管控实训教案

中职机械类：钢丝绳更换作业标准化工序与风险管控实训教案

一、课程定位与教学目标

（一）课程性质与任务

本节内容属于中职学校机械类相关专业（如机电技术应用、矿山机械运行与维护、起重运输与工程机械等）三年级核心技能课程《典型零部件更换与调试》或企业职工岗位技能提升培训体系中的关键模块。其任务在于使学生从理论认知过渡到标准化实操，深刻理解钢丝绳作为起重、牵引核心部件的【高危特性】，掌握其全生命周期管理的技术规范，特别是更换作业这一【核心高危工序】的精细化操作标准。本课不仅是技能训练，更是安全责任意识与工匠精神的综合培育。

（二）教学目标设计

1.知识维度：系统掌握钢丝绳的结构类型、磨损报废标准（GB/T5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》等国家标准核心条款）、新绳选型确认的要素（直径、结构、公称抗拉强度、捻向）；精准记忆更换作业前的准备项目、作业流程中的技术参数（如绳卡数量、间距、安全弯高度、卷筒预留圈数）及试运行检验标准。

2.能力维度：能够独立或协同完成更换作业的风险评估与现场隔离；熟练使用游标卡尺、钢丝绳剪、绳卡扳手、轧头器等专用工具；规范完成从旧绳拆除、新绳引入、绳端固定（编插或绳卡法）到预紧与调试的全套工序；能依据标准对更换后的钢丝绳进行投用前检验并填写规范化记录单。

3.素养维度：树立“规程即法”的作业理念，将精细化操作内化为职业本能；培养对机械传动系统潜在风险的敬畏之心，强化团队作业中的呼唤与应答式安全确认机制；养成工完料尽场地清、工具归位、数据归档的5S管理习惯。

二、教学对象分析与重难点定位

（一）学情分析【基础】

教学对象为高职三年级学生或企业入职3年内的青工。优势在于已具备基本的机械制图、金属材料与热处理、机械基础等理论知识，对常用工具（扳手、手锤、千斤顶）有初步操作经验。劣势在于对实际工况的复杂性认知不足，往往轻视规程，凭“经验主义”和“力气”干活，对更换过程中的隐蔽风险（如钢丝绳扭转应力释放、断丝隐伤、卷筒爬绳）缺乏预判能力，对标准数据的查阅与执行不够严谨。因此，本课程需以真实案例为牵引，用标准数据“说话”，强力矫正不规范的操作惯性。

（二）教学重点【重要】

1.更换前的双重确认：新绳规格型号与合格证的核对；作业工器具（特别是安全防护用品）的完好性检查。

2.绳端固定的标准工艺：不同固定方式（编插、绳卡、楔套、浇注）的适用场景与核心参数。重点攻克绳卡的正确安装方向（骑套法）、卡座间距（6-7倍绳径）、安全弯的预留与观察。

3.试运行与报废标准的对照检验：空载、负载试运行中观察内容的标准化（振动、异响、排绳、断丝伸长）。

（三）教学难点【难点】

4.钢丝绳内在应力释放与防扭转控制：新绳展开时如何防止“打绞”和“弹开伤人”，如何通过正确盘放与牵引消除内应力。

5.卷筒上钢丝绳预留圈数的精确控制与压板固定：如何在空间受限的卷筒内部完成压板的紧固和圈数的目测/实测。

6.依据动态变化判断更换质量：如试运行时，通过钢丝绳经过滑轮时的抖动频率和声响，判断是否存在隐性卡阻或磨损点。

三、教学准备与资源整合

（一）师资与场地配置

授课教师需具备“双师型”素质，既精通机械原理，又持有起重机司机或维修钳工高级工及以上职业资格证书，并有3年以上现场维修经验。实训场地应为模拟真实工况的“起重机械维修实训区”或“矿井提升系统仿真实训室”，配备桥式起重机（5-10t）、单梁吊或矿井提升绞车模拟装置一套。现场需划分出明确的作业区、工具区、旧件展示区与观摩区，并悬挂安全警示标识。

（二）设备、工具与材料清单

1.设备：待更换钢丝绳的起重机械（已切断电源并挂检修牌）、卷扬机、手动葫芦、导链。

2.专用工具：钢丝绳切断器（砂轮切割机或无齿锯，严禁使用气割）、游标卡尺（0-150mm）、钢直尺（1000mm）、绳卡扳手（对应绳卡规格）、手锤、錾子、撬棍、克丝钳、穿引绳用的细钢丝或尼龙牵引绳。

3.新钢丝绳：准备与实际设备匹配的若干种不同规格（直径、结构）的钢丝绳盘头，供选型比对用。旧钢丝绳一段（有明显断丝、磨损、锈蚀特征，供报废标准讲解用）。

4.辅料与标识：不同规格的绳卡（U型螺栓式）、润滑脂（钢丝绳专用脂）、棉纱、破布、警戒线、记录板夹、设备检修牌、标准化作业流程看板。

（三）教学资料包【核心】

5.国家强制标准摘录：GB/T5972-2016关键条款图文对照手册（每人一册）。

6.企业级作业指导书：本单位《钢丝绳更换与检验作业指导书（精细化版）》。

7.事故案例视频集：3-5分钟短视频，内容为因钢丝绳更换不当（如绳卡装反、未留安全圈数）导致的断绳、脱钩、挤伤事故三维动画还原。

8.信息化手段：每个工位配备可扫描的二维码，扫描后显示该工序的操作视频慢放、技术参数速查表、常见错误纠正。利用投屏技术放大教师示范时绳端固定的局部细节。

四、教学实施过程（核心环节，占篇幅70%）

本环节采用“任务驱动、六步进阶”的标准化教学模式，将一次完整的钢丝绳更换作业分解为六个精细化管控步骤，每一步都嵌入标准、量化参数与安全确认。

（一）任务导入：案例震撼与标准宣贯（10分钟）

1.视频警示：播放一则因钢丝绳绳卡数量不足且在断头处未设安全弯，导致抽绳伤人事故的3D动画片段。观看后，教师立即提问：“请观察，事故中绳端存在几处致命错误？”学生带着问题进入状态。

2.标准发布：教师出示本次更换作业的终极目标——零伤害、零返工、零缺陷。并展示本节课的核心依据：GB/T5972标准封面与企业精细化作业指导书。强调：“今天的操作，每一个步骤都必须有标准可依，每一个数据都必须有据可查。”【非常重要】

（二）信息获取与方案预演（20分钟）

3.图纸与现场核对（双重确认）：

教师引导学生分组领取设备铭牌信息或设备档案，并观察现场起重设备。

任务：每组需记录下旧钢丝绳的公称直径、观察其可见的磨损程度，并对照设备铭牌上的“钢丝绳规格”一栏。同时，领取一张新钢丝绳质量证明书（或合格证复印件）。

核心活动：比对证明书上的“直径实测值”、“结构（如6×36WSIWR）”、“公称抗拉强度（1770MPa）”是否与设备铭牌要求和旧绳实测值匹配。【高频考点】教师巡视，强调“误差范围”，如直径允许偏差通常为+0%至+6%（取决于标准），严禁使用小于公称直径的钢丝绳。

4.方案研讨与工具清单编制：

教师利用投屏展示本次更换作业的工艺流程图（旧绳拆除方向、新绳盘放置位置、牵引路径、固定点、试运行路线）。

小组任务：结合流程图，从提供的工具篮中挑选出本组认为作业必需的工具，并说明理由。教师点评，查漏补缺，重点强调“钢丝绳切断器”的选型（砂轮切割机是首选，禁止使用气割，因其会严重损伤钢丝绳基体强度）和“手锤”用于绳卡二次紧固的必要性。

（三）作业准备：安全隔离与工器具确认（15分钟）【重要】

5.挂牌与上锁（LOTO）：教师示范并监督学生执行“切断总电源——挂‘正在维修禁止合闸’警示牌——拔出个人安全锁并保管钥匙”的全过程。强调这是“保命条款”，任何人不得违反。

6.警戒区设立：作业小组拉起警戒线，将更换作业区域（吊物下方、绳盘放置区）完全隔离，无关人员严禁入内。指派专人作为安全观察员。

7.工具点检与发放：依据方案中编制的工具清单，由工具管理员负责发放，并逐一检查工具的完好性，特别是钢丝绳切断器的砂轮片是否完好，防护罩是否齐全，手锤锤头是否松动。这一环节拍照或录像存档，培养痕迹化管理意识。

（四）精细化操作实施（60分钟，边示范边实操）

8.旧绳拆除与应力观察【难点】：

教师示范：点动控制（或手动盘车）将吊钩放至最低位置，使卷筒上留有最少量的钢丝绳（便于松脱压板）。在拆除压板前，用细钢丝或绳索将绳头临时固定于卷筒上，防止其因自重或应力突然释放而“弹开”或“下坠伤人”。

学生实操：两人配合，一人稳住绳头，一人拆除压板螺栓。缓慢释放绳头，观察钢丝绳在拆除瞬间的“扭动”现象，教师解释此为“应力释放”，强调新绳安装时必须采取措施防止扭转。

9.新旧绳对接与牵引【基础】：

关键操作：将新绳盘放置在专用的旋转托架上（确保能自由旋转，防止打绞），并将绳头拉出。使用“缠绕法”或“专用连接器”将新旧绳头牢固连接。连接处必须打磨光滑，无尖锐棱角，以防止在穿越滑轮组或卷筒时卡阻。

精细化要求：牵引速度必须缓慢、匀速。安全观察员需全程注视牵引路径，尤其是经过滑轮和入绳口时，一旦发现异常抖动或卡滞，立即用对讲机呼叫“停止”。严禁强力拖拽。

10.绳端固定——绳卡法（核心技能）【重要】【高频考点】：

教师利用高清摄像头投屏，分步演示绳卡安装的绝对标准：

第一步：数量确认。对照指导书，根据钢丝绳直径查出所需最少绳卡数量（如直径19mm，通常需≥3个，直径越大，数量越多）。

第二步：安装朝向。讲解并演示【骑套法】——U型螺栓的扣环部分必须卡在钢丝绳的“短头”（死头）一侧，即无压扁损伤的一侧，而压板（座）压在“长头”（受力端）。反复强调：“装反了，等于白装，甚至起反作用，把绳头压溃。”

第三步：间距控制。用钢直尺量取相邻两个绳卡的中心距离，大约为6-7倍的钢丝绳直径。用粉笔在绳上做好标记，确保每个绳卡位置精确。

第四步：安全弯预留。在最后一个绳卡与“短头”末端之间，必须预留一个“安全弯”（或称观察弯），即让短头钢丝绳弯曲成一个U形。这是判断绳头是否滑移的“报警器”，一旦安全弯被拉直，说明绳卡已松动，必须立即停机处理。

第五步：力矩紧固。先用扳手将所有绳卡初步拧紧，然后用手锤轻敲绳卡和压板，使其贴合更紧密，最后用加力杆按顺序（先紧靠近绳端的第一个，再紧第二个，依次进行）均匀地、用力矩扳手（若条件允许）紧固到规定力矩值。

学生分组实操：每组在模拟架上独立完成绳卡固定。完成后，组内互检，教师使用力矩扳手抽检。

11.卷筒排绳与压板固定【难点】：

教师演示：点动操作（由专人监护），使新钢丝绳逐圈、紧密、平整地排列在卷筒上。在绳头接近卷筒压板时，人工辅助导绳，确保第一圈不“咬边”。

关键操作：当绳头到达压板位置时，将绳头插入压板孔内，紧固压板螺栓。特别强调：卷筒上必须至少保留【3圈】摩擦圈和安全圈（也称降载圈），严禁放光！并在试运行前，用手盘动，目测确认圈数足够且排列整齐。

（五）调试与检验（20分钟）【重要】

12.空载试运行：拆除所有工器具，清理现场，人员撤离至安全区域。解除锁定，送电。操作者进行全程空载升降、左右运行至少3次。检验员（由学生轮流担任）站在安全位置，重点观察：

钢丝绳经过滑轮和卷筒时有无异常跳动或挤压。

绳端固定处有无任何松动迹象，“安全弯”弧度是否发生变化。

全行程运行有无异响或剧烈抖动。

13.负载试运行（模拟）：以额定负载的70%-100%进行试吊（可用配重块）。观察重物离地后，钢丝绳的松紧状态是否一致，有无断丝现象（此时最容易暴露问题）。【高频考点】

14.依据标准检验：教师引导学生对照GB/T5972标准中的“报废准则”，重点检查新绳安装后有无出现以下情况：整绳断裂、绳径减小（试运行后测量）、外层钢丝磨损达到原直径的40%、出现死弯或笼状畸变等。如有，则判定更换不合格，必须返工。

（六）总结与交付（10分钟）

15.数据复盘与记录填写：各小组将作业过程中的关键数据（新绳直径实测值、绳卡数量与间距、卷筒剩余圈数、试运行情况）填写入《钢丝绳更换作业记录卡》。教师检查记录卡的规范性、真实性和完整性，签字确认。

16.5S现场恢复：回收剩余材料、工具归库、清理油污、拆除警戒线。做到工完场清。

17.教师总评与升华：对本节课各组的操作规范性、团队协作、安全意识进行点评。再次强调：“我们更换的不是一根普通的绳子，而是关乎生命与财产的‘生命线’。今天的精细化规范操作，不是表演，是每一天工作的底线。”

五、常见错误警示与对策【难点剖析】

（一）绳卡安装错误深度解析

错误类型：U型螺栓卡在长头（受力绳）上。后果：压扁受力绳，成为断绳的初始裂口，且夹持力下降80%以上。对策：编顺口溜“U卡死头，压板受力，背心上锁”，并在绳上画出明显的安装标记线。

（二）新绳展开防扭控制

错误类型：直接从捆扎的绳盘上扯下新绳，导致钢丝绳在空中打转、扭结，形成永久性损伤（鸟笼状）。对策：强调绳盘必须架设在可旋转的支架上，或者采用“盘转动、绳不动”的放绳法，确保钢丝绳从盘上自然旋出，释放出厂时的预扭应力。

（三）忽视钢丝绳润滑

错误类型：新绳安装完毕后不进行首次润滑。后果：加剧磨损与锈蚀。对策：在试运行合格后，必须用专用刷子为钢丝绳（特别是绳芯和绳股间）均匀涂抹与品牌匹配的润滑脂，这是延长寿命的关键一步【重要】。

六、考核评价与课后延伸

（一）过程性评价（占比60%）

制定《精细化操作评分表》，涵盖：准备阶段（10分，含安全措施、工具选型）、操作规范（40分，含绳卡固定、排绳、圈数控制）、安全文明生产（10分，含防护用品穿戴、5S执行）。由教师和小组长共同打分，每项扣分需注明违反的具体标准条款。

（二）终结性评价（占比40%）

以小组为单位，接受“