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1、超高塔式起重机提升电机更换 技术研究,小组名称：山东天齐集团淄博分公司QC小组 小组类型：创新型二零一二年三月,目 录,七、按对策表实施 C 检查阶段 八、确认效果 A 总结阶段 九、标准化 十、总结及今后打算,一、 工程概况 二、 小组简介 P 计划阶段 三、选择课题 四、设定目标 五、提出各种方案并确定作家方案 六、制定对策表 D 实施阶段,一、工程概况,淄博市高新区先进陶瓷创新园研发综合楼工程，位于淄博市柳泉路与济青高速相交立交桥桥南路西，是集办公、实验、会展中心于一体的综合研发楼。该工程建筑面积181163平方米，由A、B塔楼及裙房组成。其中地下建筑面积13936平方米，地上建筑面积1
2、67227平方米。塔楼楼地下2层、地上24层，建筑高度为97500米，框架核心筒结构；裙房地下2层、地上5层，建筑高度27.25米，框架结构。,施工平面布置图,A、B塔楼分别设QTZ63塔机各1台。现场平面布置图如右图所示：,二、小组简介,制 表：田冰洁 日 期：2011.9.13,三、选择课题,近年来，随着建筑业的快速发展，高层、超高层建筑越来越多，超高、超大起重力矩的塔式起重机的使用也越来越多。在塔机使用过程中，难免会因种种原因造成塔式起重机的提升电机出现故障，需要更换塔式起重机的提升电机。2011年9月12日，在淄博市高新区先进陶瓷创新园研发综合楼工程施工过程中，当B塔楼施工至21层时，
3、塔机高度96米，此时，塔机提升电机出现故障，现场无法修复，需更换。该提升电机重800，提升高度超过100米，电机的提升是一个技术难题。为此，我公司立即组织QC小组成员，召开专题会议，以解决塔式起重机提升电机更换的技术难题。为今后出现类似情况提供技术支持。,四、设定目标,总目标：QC小组针对本工程情况，制定切实可行的方案，通过对比分析，科学论证，选择合理的塔吊电机更换方案，保证更换工作成功，确保安全无事故，方案经济合理。为今后类似情况的处理提供技术支持。,具体目标：,四、设定目标,项目工期紧，工期拖延租赁费用高，另外，由于更换电机属于室外高空作业，受天气影响大，所以安装作业时间必须短，避免天气变
4、化带来不便。,该技术必须首先确保安全，受周边环境影响小，并且适用于各种塔式起重机提升电机的更换。,企业追求经济效益最大化的要求。,目标值的分析,五、提出方案并确定最佳方案,（一）电机吊运方案,对于塔机提升电机的更换工作，关键问题是:将故障电机由塔机顶部吊下，将备用电机吊至塔吊顶，因此，2011年9月12日，QC小组成员针对电机吊装难度大的问题召开专题会议，通过头脑风暴法，集思广益，结合工程实际情况，对吊运方案展开讨论，共归纳总结出四种方案：,方案提出,方案一：大型汽车起重机吊装法,该种方案是根据塔式起重机的高度选择满足要求的汽车起重机，将拆下的故障电机吊回地面，将备用电机吊至塔吊顶部电机安装位
5、置进行安装。由于该塔吊电机高度96米，电机重量800kg，更换该电机需使用300T自行式起重机。,方案一优缺点分析：,制表：田冰洁 日期：2011.9.13,方案二：抱杆人力提升法,该方案主要是在塔吊后臂上安装一套抱杆系统，钢丝绳一端固定于抱杆前臂的吊环上，另一端绕过与电机相连的挂钩上部的动滑轮，再穿过抱杆前臂的定滑轮返回地面，在地面进行人工牵引控制电机的升降，完成对电机的吊运工作。,方案二优缺点分析：,制表：田冰洁 日期：2011.9.13,方案三：抱杆卷扬机提升法,该方案是在塔吊后臂上安装一套抱杆系统，在抱杆立柱底部及顶部、塔帽底部、塔身底部分别安装转向滑轮，通过转向滑轮穿上钢丝绳，组成一
6、套提升系统，在塔吊附近地面设卷扬机，地面卷扬机通过钢丝绳牵引，达到塔吊电机的提升作业。,卷扬机提升系统原理图,方案三优缺点分析：,制表：田冰洁 日期：2011.9.13,方案四：抱杆无动力提升法,该方案充分利用定滑轮两侧二力平衡原理，在塔吊后臂上安装一套抱杆系统，钢丝绳穿过抱杆前臂的定滑轮，钢丝绳一端栓住备用电机，另一端栓住故障电机，在故障电机下落的同时，将备用电机提升至塔机顶。,方案四优缺点分析：,制表：田冰洁 日期：2011.9.13,（二）方案评估及选择,方案评估表,制表：田冰洁 日期：2011.9.13,针对以上四个方案的分析情况，分别从安全性、适用性、经济性、可操作性和工期等五个方面
7、采用加权评分法对四个方案进行评估，权重和为10，各项目分配分均为10，小组成员对各方案、各项目进行打分，汇总后如下表所示：,得分：73,得分：74,方案一,方案二,方案三,方案四,选定最优方案,得分：87,得分：96,根据评估表分析结果，方案四综合得分最高，因此，确定方案四为最佳方案。,（三）超高塔式起重机提升电机无动力更换工艺流程,根据确定采用的无动力提升方案，QC小组成员进行研究，确定了超高塔式起重机提升电机无动力更换施工工艺流程。见下图：,（四）关键问题的预测,根据制定的超高塔式起重机提升电机无动力更换工艺流程，小组成员召开专题会议，对该技术研发过程中可能出现问题展开讨论，通过对预测结果
8、的归纳总结，确定需要解决的主要问题包括以下几部分： 1、抱杆系统设计2、抱杆系统制作3、抱杆系统安装4、塔吊提升电机更换5、抱杆系统拆除其中，抱杆系统方案设计为需要解决的关键技术。,（五）抱杆系统方案的优化,制表：田冰洁 日期：2011.9.14,1、抱杆系统结构形式选择,（五）抱杆系统方案的优化,2、抱杆系统立柱形式选择,制表：田冰洁 日期：2011.9.14,由以上分析可知，抱杆系统采用组装式的， 并带有转轴功能。,六、制定对策表,根据以上确定的方案， 制定对策表如下所示：,制表：田冰洁 日期：2011.9.15,七、按对策实施,实施一：抱杆系统设计,制表：田冰洁 日期：2011.9.17
9、,根据制定的对策，进行分部实施。,1、抱杆尺寸设计,考虑抱杆系统的通用性，塔吊后臂宽度按1.5m，塔吊后臂护栏高度按1.1m。抱杆固定于塔吊后臂宽度中间位置，抱杆水平宽度1.5m，抱杆弯臂处高于护栏0.3m，抱杆倾斜角45度，抱杆净高2.9米。,抱杆基本尺寸,抱杆与底座采用螺栓进行固结，抱杆为悬臂结构，其受力图见右图。塔吊电机自重为8KN，受力F：F=1.2*8=9.6KN抱杆剪力Q: Q=9.6KN 抱杆弯矩M： M=9.6*1.5=14.4KN.m,2、抱杆受力分析图,3、受力验算,选择114*9的无缝钢管进行验算，材质为Q235。A.抗弯强度计算f = M / W f其中 f 抱杆管的抗
10、弯强度计算值(N/mm2)；M 抱杆的最大弯距(N.mm)；W 抱杆的净截面抵抗矩；W=/32（D4-d4）/D=/32（1144-964）/114=72269.4mm3f = M /W =14400000/72269.4=199.3N/mm2 f= 205N/mm2满足要求。,B.抗剪验算V = Q / A2 f其中 V 抱杆管的抗剪强度计算值(N/mm2)；Q 抱杆的最大剪力(N)；A 抱杆的截面面积(mm2)；V = Q / （A2-a2）=9600N/（1142-962）=2.54 N/mm2 f = 205N/mm2满足要求。 C.挠度计算WA = Fl3 / 3EI v = l /
11、 250抱杆最大挠度计算值WA = 9600*15003/（3*2.0*105*72269.4*2*114）=3.28mm v = l / 250=1500/250=6mm扰度满足要求。,抱杆底座采用T型梁式结构，主梁采用20槽钢、次梁采用12槽钢，交点部位主梁上设置法兰，以方便抱杆立柱的连接固定。,4、抱杆底座设计：,实施效果： 各部件尺寸标注清晰、完整，可作为施工图纸。,5、绘制抱杆图纸,实施二：抱杆系统制作,制表：田冰洁 日期：2011.9.17,各构件制作完成效果图,实施效果： 抱杆各部件加工完成后，在加工棚内进行了预拼装，各部件连接吻合、牢固。,实施三：抱杆系统安装,制表：田冰洁 日
12、期：2011.9.18,安装过程图片,实施效果： 1、吊运抱杆系统各部件由3人配合，简捷易行； 2、底座与塔机平台梁连成整体，抱杆上部结构与底座连成整体，使该抱杆系统与塔机形成了一个有机的整体。 3、抱杆系统安装过程用时1小时，符合预定目标。,抱杆系统各部件吊运,安装抱杆系统底座,抱杆系统底立柱安装,抱杆系统安装,实施四：电机更换,制表：田冰洁 日期：2011.9.18,实施效果： 1）电机吊装过程运行平稳，在将备用电机吊至塔机顶的同时，备用电机也运回了地面，节省了人力物力，显著提高了效率。 2）电机从吊运至安装完成，总共用时1小时20分钟，完成预定目标。,电机提升过程照片,实施五：抱杆系统拆
13、除,制表：田冰洁 日期：2011.9.21,抱杆系统拆除照片,实施效果： 自拆除抱杆系统至将各部件吊落至地面，仅用40分钟就全部完成，完成预定目标。,八、确认效果,1、整个吊装过程运行平稳，说明本系统安全可靠。通过对拆下的抱杆系统进行检查，各部件完好无损，可反复使用，塔吊电机一次更换成功，安全无事故。达到了预期目标。 2、本次更换电机过程，从上午8:00开始，11:00更换工作全部完成，持续时间为3小时，目标值为4小时，达到了预期目标。,八、确认效果,3、施工完成，对本次更换电机发生费用进行了统计：,制表：田冰洁 日期：2011.9.25,由上表可见，本次更换费用共计1265元，目标值为500
14、0元，达到了预期目标。,九、标准化,1、通过本次活动，我们QC小组把超高塔式起重机提升电机更换过程中形成的各项设计资料、施工工艺，报送技术中心，由技术中心统一审核整理后，经公司总工办审核批准，纳入企业标准超高塔式起重机提升电机更换施工工法（TQGF- 10-2011），并于2012年1月1日起在公司内推广实施。,九、标准化,2、我们QC小组配合技术中心，将超高塔式起重机提升电机更换的施工操作过程制作成光盘，在全公司内部推广应用。,九、标准化,3、“塔式起重机更换电机提升装置”取得了国家实用新型专利证书，证书编号：ZL2009 2 0280191.6，“一种塔式起重机提升电机更换方法”申报了发明专利，已获受理，专利申请号：200910231460.4。,十、总结与今后打算,1、总结塔式起重机提升电机更换技术的研究成功，创造性地解决因塔机提升电机故障需更换的技术难题，具有广阔的应用前景。通过QC小组活动，激发了小组成员的创造性思维，提高了小组人员的素质，取得良好的效果。 2.今后打算通过本次QC活动的成功实施，我们打算今后继续组织小组成员，积极开展创新活动，将创新技术应用到工程实际中，提高工作效率，降低施工成本，进一步提高公司技术水平。 我们QC小组下一步将以“施工电梯防坠落装置技术改进”为课题，解决施工电梯防坠落装置易损坏的技术难题。,
