1塔式起重机标准节螺栓防松装置的研制

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塔式起重机标准节螺栓防松装置的研制 **_*群贤毕至 QC 小组 2019.5 1 一．小组介绍（一）课题背景塔式起重机（下称“塔吊”）在现代工程建筑中占据着重要地位，尤其是随着建筑业的发展，其在建筑施工过程中是不可或缺的重要工具。塔吊作为建筑施工中运载货物的重要垂直运输工具，其安全性往往是整个项目安全管理工作的重中之重。本工程为山东水利***实训楼，地上五层，建筑高度 23 米，建筑面积 38788.63m2，安装有一台 QTZ80 和两台 QTZ40 塔吊，塔吊在工作中，经常受到振动、冲击和变载荷作用，螺栓连接中的螺纹斜面间的摩擦力可能瞬时消失或减小，这种现象的多次重复出现就会使连接逐渐松脱，影响连接的刚性及紧密性，若发现不及时，极有可能发生螺栓脱落，造成重大安全隐患。针对此问题，我们决定由 QC 小组来承担这一创新任务。（二）小组简介表 1-1 小组概况表小组名称群贤毕至 QC 小组成立时间 2013 年 1 月 4 日课题名称塔式起重机标准节螺栓防松装置的研制课题类型创新型小组注册日期 2018 年 1 月 5 日小组注册编号 RJJT-18-01 课题注册日期 2018 年 2 月 1 日课题注册编号 JT-18-01 小组人数 10 人出勤率 98% 小组活动次数 20 次活动时间 2018.3.1-2018.12.31 TQM 教育时间人均 32 小时以上小组成员序号姓名性别年龄文化程度职务职称组内职务 1 张某某男 55 本科总工程师研究员组长 2 刘某某男 27 本科技术员助理工程师组员 3 孙某某男 37 本科安全员高级工程师组员 4 刘某某男 26 本科质检员助理工程师组员 5 张某某女 29 本科资料员助理工程师组员 6 丁某某男 26 本科机械工助理工程师组员 7 潘某某女 26 本科电工助理工程师组员 8 滕某某女 29 本科资料员助理工程师组员 9 孟某某男 28 本科资料员助理工程师组员 10 卞晓林女 29 本科技术员助理工程师组员制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 1 日 2 表 1-2 小组活动计划表时间项目 2018.3.10 2018.3.20 2018.3.30 2018.4.10 2018.5.15 2018.5-2018.12 选择课题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 D 对策实施 C 效果检查标准化 A 总结和下一步打算制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 2 日二、选题理由 1.需求：施工现场塔吊在高层建筑的施工中作为施工现场运载货物的重要工具使用，其安全性非常重要，是整个项目管理的重要环节。这其中，标准节螺栓松动是塔吊管理的“老大难”问题，项目部必须定期对螺栓进行紧固，浪费了较大的人力物力。对于塔吊标准节螺栓松动问题，急需研制一种装置，减少或消除螺栓频繁松动的问题。 2.现状：在日常施工中发现，塔吊标准节螺栓会随着使用时间的增加而发生松动，且肉眼几乎无法分辨其是否发生松动，由于一台塔式起重机动辄几十个螺栓，操作工人很难及时发现某一个螺栓存在松动，必须由专人定期对螺栓逐一进行检查，且不易操作，至少需要两名工人配合作业，费时费力。小组成员***范围内选取十台塔吊作为调查对象，查阅塔吊维护保养记录，统计出 2018 年 1 月-2 月两个月的螺栓松动情况（统计数据见表 2-1），经统计，目前平均每台塔吊每月出现 12.05 次螺栓松动现象。表 2-1 螺栓松动统计表 1 月（次） 2 月（次）塔吊 1 塔吊 2 塔吊 3 塔吊 4 塔吊 5 塔吊 6 塔吊 7 塔吊 8 塔吊 9 塔吊 10 平均平均（次/台/月） 12 13 10 14 15 12 11 13 12 10 12.2 制表人：刘某某 12.05 审核人：孙某某 13 11 14 9 14 10 13 8 15 12 11.9 制表时间：2018 年 3 月 2 日 3 3.必要性：近年来各级主管部门对施工现场安全管理工作呈现高压态势，但每年全国仍会发生数起塔吊安全事故，造成重大财产损失。XX市住建管理部门于 2017 年发布了《关于对建筑塔吊实行六个严禁四项处罚的通知》，进一步加强了对施工现场塔吊的监督管理。我公司积极响应上级主管部门要求，多次组织塔吊安全专题会议，探讨塔吊安全管理新举措。寻求塔吊管理新技术、新方法。图 2-1 组织会议 4.查新与借鉴：（1）查新：小组成员设想，研制一种机械装置，使塔吊标准节螺栓无法松动，以降低安全风险。首先小组成员通过国家专利信息网、中国知网等手段查询，没有合适的技术设备或相关文献资料。图 2-2 中国知网网站截图 4 查新人：刘某某审核人：张某某时间：2018 年 3 月 5 日图 2-3 专利查新网站截图（2）借鉴：首先，小组成员设想，借鉴原有螺母结构，通过对现有螺帽进行改造，在螺栓与螺母相同位置开槽，使用卡销固定，从而达到阻止螺栓旋转的目的。图图 2-4 高强螺母其次，小组成员经过调查发现，可借鉴固定扳手的内角套筒结构，制作一个可固定在塔吊螺栓上的装置，同时通过合适的外形设计，达到阻止螺栓旋转的目的。 5 图 2-5 固定扳手所以，我们小组选择的活动课题是“塔式起重机标准节螺栓防松装置的研制”。三、设定目标及目标可行性分析（一）设定目标小组成员设想，研制一种塔吊标准节螺栓防松动装置，减少或消除标准节螺栓松动现象的发生。将螺栓松动的频率由目前的 12.05 次/月，降低至 3 次/月。 14 12.05 12 10 8 6 4 2 0 现状 3 目标制图人：刘某某审核人：孙某某时间：2018 年 3 月 10 日图 3-1 目标设定柱状图（二）目标可行性分析： 1、小组成员通过调查，使用由螺母改装的防松装置，其最大紧固力矩取决于固定销可承受的剪力。经计算，若使用 Q460 高强钢做固定销，其可承受的最大剪力为 1500N，可以满足塔吊螺栓的紧固要求；同时目前市面上 M30-M36 的固定扳手，最大可承受力矩约为 2000N·M，完全满足塔吊螺栓 900-1200N·M 的紧固要求，因此能够达到螺栓松动频率小于 6 3 次/月的目标要求。 2、本 QC 小组成员技术水平高，连续三年获得全国 QC 成果一等奖。本小组成***技术质量部、安全生产部总工办以及 BIM 中心人员组成，平均年龄 32 岁，多次参与 QC 活动，熟练掌握小组活动程序，具备分析问题解决问题的能力，能够较好的完成课题。 3、 ***为鼓励创新，提高***科技水平，对本次活动给予大力支持，先行拨付 QC 小组活动经费 1 万元。小组成员通过借鉴查新、资源配备、材料、创新环境等方面分析，一致认为目标可以实现。四、提出方案并确定最佳方案（一）总体方案针对塔吊标准节螺栓存在的易松动问题，针对施工塔吊工作时会产生震动、扭动的工作特点，2018 年 3 月 15 日，小组成员通过借鉴“螺栓与螺母相同位置开槽，使用卡销固定”和“固定扳手的内角套筒结构”，初步提出六角开槽螺栓防松装置、止动螺帽防松装置两个方案。根据初步提出的两个总体方案，我们对方案进行对比分析：表 4-1 总体方案分析评价表项目技术可行性经济合理性预期效果时间性结论方案一六角开槽螺栓防松装置 1.借鉴原有螺母结构，制作一个螺帽，在螺帽与螺栓相同位置开槽，使用卡销卡住螺栓。其工作原理是在螺栓与螺栓上开槽，槽中插入固定销，使其无法发生松动。使用 Q460 高强钢，可承受约 1500N 剪力。 2.需使用高强度钢材制作，且需替换原有螺栓，加工成本较高，每套螺栓的价格约为 150 元。 3.开槽后会影响螺帽与螺栓的强度，大约降低强度 10-20%。此方案防松效果较好，预计设计- 单个装可将螺栓松动采购- 频率将至三次试验三不置成本约 80 左右。但在螺阶段大采帽与螺栓上开约需要用元槽，成本高某某 5 天时会显著减低其间强度。 1.借鉴套孔固定扳手，制作一个内孔比塔吊方案二止动螺帽防松装置标准节螺栓稍大，外径为多边形的装置，安装在标准节螺栓中，靠外侧的螺栓上，使装置紧靠在塔吊标准节上，达到限制螺栓转动的目的，最大可承受 2000N·M 力矩。 2.此方案结构简单，成本较低，每个装置成本约为 50 元。 3. 防松动效果好，可以使螺发生松动频率此方案防松效单个装果较好，满足设计- 置成本课题要求，预采购制作越采约 20 元计可将螺栓松用动频率将至 1 须3天时间次以下。降低为 0；制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日结论：小组成员从技术可行性、经济合理性、时间性、预期效果等几个方面对比分析，确定方案二“止动螺帽防松装置”为我们的最佳方案。（二）方案分解小组成员对最佳方案“止动螺帽防松装置”进行分解，得到以下亲和图： 7 图 4-1 最佳方案亲和图 8 制图人：刘某某审核人：孙某某制图时间：2018 年 3 月 15 日（三）分级方案选择 1.材料的选择（1）选择材质材质表 4-2 方案分析塑料 1.使用尼龙塑料或 ABS 塑料制作套环，材料方案分析表特点优点：重量轻，便于运输、安装，单个成本较低。缺点：易某某，耐磨性较差，强度较低，耐候较差。分析结论不采用钢材 1.使用钢材制作套环优点：性能可靠，强度高，耐磨性好，不易老化，循环使用次数多缺点：单个成本较高。采用（2）材质型号制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日表 4-3 材质型号方案分析表材料方案分析特点分析结论 Q460 钢使用强度较高的 Q460 钢板，加工装置。优点：强度较高，受力强度达到 460Mpa 时某某会发生塑性变形。抗拉强度在 550-720Mpa 之间，力学性能完全满足要求。不采用缺点：因其强度过高，故加工难度大，成本高 Q345 钢使用普通 Q235 钢板，加工装置制表人：刘某某优点：屈服强度 345Mpa，抗拉强度在 470--630Mpa 之间，强度满足要求的前提下，具有易某某、成本低的特点。采用缺点：相较 Q460 钢，其强度低，力学性能相对较差。审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日 9 （3）材料尺寸材料尺寸表 4-4 方案分析厚度 30mm 使用厚度为 30mm 的钢板，加工装置。厚度 20mm 使用厚度为 20mm 的钢板，加工装置材料尺寸方案分析表特点优点：材料厚度为 30mm，尺寸较大，经计算，最小横截面为 120mm2，所能承受最大拉力为 60KN。缺点：厚度较大，相应加工难度高，成本高，质量大，不易某某优点：材料厚度为 20mm，体积相对较小，成本低，加工简单，最小横截面为 80mm2，所能承受最大拉力为 40KN。。分析结论不采用采用缺点：抗拉强度相对较低，但满足要求。 2.外形选择制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日表 4-5 外形方案分析表外形方案分析特点分析结论水滴形将装置外形设计成水滴形，利用其直角边抵住标准节，阻止螺栓旋转。偏心圆使用厚度为 20mm 的钢板，加工装置制表人：刘某某优点：结构简单，易加工，经计算，装置与标准节接触面积为 620mm2，其与标准节为面接触，增大了接触面积，减少了因螺栓旋转施加在接触部位的压力。采用缺点：与偏心圆方案对比，无缺点。优点：利用偏心圆外圆到内圆圆心距离不相等这一原理，实现组织螺栓旋转。缺点：与标准节为线接触，装置施加在标准节上的压力大，易损伤标准节防锈漆。不采用审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日 10 3.内孔形式的选择：（1）内孔形状内孔形式表 4-6 内孔形状方案分析表方案分析特点六角套孔 1. 使用加工设备，在装置中心根据螺栓规格，制作六角内孔，使内孔某某标准节螺栓完成配合，外形可抵住标准节角钢，形成对螺栓的限制。优点：结构简单，制作成本相对较低缺点：因角数较少，安装时最小调整角度为 60 的倍数，可调性不高分析结论不采用十二角套孔 1. 使用加工设备，在装置中心根据螺栓规格，制作十二角内孔，使内孔可与标准节螺栓完成配合，外形可抵住标准节角钢，形成对螺栓的限制。优点：角数较多，每次调整角度为 30 度，可调性高。缺点：加工成本略高。采用（2）套孔形状套孔形状制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日表 4-7 套孔形状方案分析表方案分析特点分析结论正十二角将套孔加工成正十二角形，固定在标准节螺栓上。优点：结构简单，加工难度低缺点：正十二角，螺栓卡固较松，有可能出现滑脱现象。不采用将套孔十二角边加工弧边十二角成弧形，固定在标准节螺栓上。优点：十二角边为圆弧形，减小了螺栓活动范围，同时增大了与螺栓的接触面积，不会出现滑脱现象。采用缺点：加工成本略高。制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日 11 4. 固定装置的选择：（1）固定方式固定方式表 4-8 方案分析磁铁 1.在装置两侧打孔，使用圆柱形强磁铁，将装置吸附在塔吊标准节螺栓上，防止装置掉落固定方式方案分析表特点优点：结构简单，易安装、拆除。缺点：固定不牢固，易某某落。强磁铁成本较高。分析结论不采用顶紧螺栓 1.在装置两侧打孔并套丝，使用螺栓将装置顶紧在标准节螺栓上。优点：固定牢固、可靠，成本低缺点：不易某某。采用（2）固定螺栓制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日表 4-9 固定螺栓方案分析表螺栓型号方案分析特点分析结论 M8×1×12 1.在装置两侧打孔并攻丝，使用直径 8mm、螺距 1mm、长度 12mm 的螺栓将装置紧固在标准节螺栓上。经计算，定位孔上下两侧最小截面尺寸为 48mm2，按该型号钢材抗拉强度 500MPa 计算，可承受 24KN 拉力，满足装置强度要求。 2. 经试验测试，牙距 1mm 的螺栓比牙距 1.25mm 的螺栓具有更好的紧固效果。 M12×1.25× 20 在装置两侧打孔并攻丝，使用直径 12mm、螺距 1.25mm、长度 20mm 的螺栓将装置紧固在标准节螺栓上。经计算，打孔后定位孔上下两侧最小截面尺寸为 32mm2，可承载 16KN 拉力。优点：螺栓直径小，打孔后上下两侧各剩余 6mm，对装置强度影响较小。同时，细牙螺纹紧固性能好。采用缺点：。无优点：打孔后上下两侧各剩余 4mm，经计算，打孔后定位孔上下两侧最小截面尺寸为 32mm2，可承载 16KN 拉力。缺点：孔径过大，对装置强度影响较大，且增加不必要的成本。不采用制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 15 日 12 （四）最佳方案系统图（1）经过分析，确定最佳方案系统图如下：制图人：刘某某审核人：孙某某制图时间：2018 年 3 月 15 日图 4-2 最佳方案系统图（2）确定方案后，我们组织成员，以 QTZ80 塔吊为实验对象，对塔吊标准节螺栓的实际尺寸、螺栓位置、螺栓高度等数据进行现场测量。测得数据见表 3-12。图 4-3 现场测量 13 图 4-4 现场测量尺寸（mm）螺距 P 3.5 表 4-12 固定方式方案分析表厚度 K 对边 S 内径 24 46 30 制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 17 日（3）现场测量后，小组成员根据实测数据，绘制装置图纸，并使用 BIM 技术建立三维模型。图 4-5 三维模型 14 序号 1 2 3 4 5 五、制定对策根据最佳方案，制订对策表如下：图 4-6 设计图纸表 5-1 对策表对策目标措施地点时间选购材料加工尺寸公差± 0.1mm 1. 市场选购符合要求的钢材，采购厚度 20mm 的 Q345 钢板； 2. 对钢板进行裁切下料，裁切至 65mm× 65mm，；钢材市场 2018.3.25 加工内十二角弧边套孔内孔对角尺寸为 54mm，最小边距为 50.55mm，最大边距为 52.16mm，加工尺寸公差±0.1mm 1.绘制加工路径 2.将粗加工后的钢材，按照图纸要求进行冲孔； 3.进行内十二角制作； 4.测试内孔加工是否符合设计要求；施工现场 2018.3.31 加工水滴形外形加工固定装置按照设计要求加工装置外形，外形为直径 62mm 圆，加工尺寸公差±0.1mm 固定孔某某 8mm，固定螺栓长度 20mm，均为牙距为 1mm 的细牙螺纹。采购合格率 100%。 1. 绘制加工程序； 2. 对装置外形进行加工； 3.对装置进行倒角; 4.检查外形尺寸是否符合设计要求。 1. 采购直径 12mm 的顶紧螺栓；在 2. 装置相应位置钻固定孔； 3. 将定位孔内侧套丝； 4. 将顶紧螺栓安装至固定孔，检查是否可行。施工现场 2018.4.3 施工现场 2018.4.6 安装调试装置安装完成后进行安装调试，装置安装应牢固可靠，安装合格率 100%。 1.对塔吊螺栓进行紧固，使其力矩达到要求； 2.将装置安装在实验塔吊上，使用两侧螺栓进行固定； 3.检查装置安装后的效果。施工现场 2018.4.10 制表人：刘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 3 月 20 日 15 负责人刘某某刘某某张某某孙某某刘某某六、对策实施（一）实施一：选购材料措施一：由 3 月 25 日，由刘某某内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。力和团队协作精神，提高了分析和解决问题的能力，改善了 QC 小组的整体精神面貌，同时也吸引了更多新学员的加入。表 9-1 综合素质自我评价表序号项目活动前（分）活动后（分） 1 质量意识 85 90 2 分析问题能力 85 90 3 解决问题能力 75 80 4 工作责任心 75 90 5 团队精神 75 90 6 QC 知识 80 90 制表人：潘某某审核人：孙某某制表时间：2018 年 9 月 30 日制图人：刘某某审核人：孙某某制图时间：2018 年 9 月 30 日图 9-1 综合素质评价雷达图从上图可以看出，经过本次 QC 小组活动，小组成员的质量意识、分析与解决问题能力、工作责任心、团队精神以及 QC 知识都有了不同层次的提高，但我们要不骄不躁，在既有的基础上更上一层楼，继续开展 QC 活动，进一步提高技术人员的技术水平及业务能力，增强质量意识，创新求实，攻克质量技术难关，以提高经济和社会效益。我们的下一个课题是： “塔式起重机新型控制系统的研制”。 35 [文章尾部最后500字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。

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