研制起重设备钢丝绳穿绕专用工具.docx
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研制起重设备钢丝绳穿绕专用工具
研制起重设备钢丝绳穿绕专用工具
前言
起重设备上的钢丝绳受设备的种类影响，不同的设备所用的钢丝绳的型号和长度不同。
在实际工作中，物资公司根据特定的起重设备从厂家进专用的钢丝绳。
钢丝绳从厂家是成盘来的，需要把它缠到起重设备上。
1、小组简介
项目部
单位
小组名称
课题类型
成立时间
登记号
QC教育情况
小
组
成
员
概
况
姓名
性别
年龄
文化程度
职务
组内分工
制表：
2016.03.25
2、课题选择
下面用流程图的形式来说明钢丝绳是如何缠绕到起重设备上的。
用吊车和人力破解钢丝绳
把钢丝绳缠绕到设备上
厂家发货，钢丝绳为成盘的
项目部的物资公司根据设备购买钢丝绳
各种起重设备如履带吊、轮胎吊、行车、塔吊等
施工现场运来的钢丝绳都是成盘状，在使用是需要将钢丝绳整齐有序的缠在卷筒上，钢丝绳的卷绕，要尽量平滑，这样才能发挥钢丝绳的性能，延长使用寿命。
所以现在的方法基本上就是用起重设备拉取钢丝绳，破解钢丝绳成盘来时的应力。
在这个过程中，存在的问题主要有：
1、费用高
往起重设备上缠绕钢丝绳为了卸去钢丝绳因成盘带来的应力，需要使用机械把它破解开，这样导致钢丝绳可能有所损坏，同时成本高。
调查一：
起重设备种类多，每种设备的数量不一。
为了更好的了解我项目部起重设备和钢丝绳情况，本小组对施工现场的起重设备进行了全面、细致的调查。
调查二：
2016年度项目部物资公司存放钢丝绳
结论：
钢丝绳一开始是成盘来的，有时需要把它们缠绕到滚筒上。
调查三:
目前采用的缠绕方式的费用
机械台班费用：
人工费:
25吨吊车租赁每辆8个小时3500,一般破开一卷钢丝绳需要一个半小时。
操作工每月4000元，每天130元一天工作8个小时，每小时16元。
吊车司机每月5000元，每天167元，每小时20元。
合计
每台破开一卷钢丝绳成本约为700
制表：
2016.03.25
结论：
每台起重设备每次缠绕共计这么多费用，项目部一共有21台设备。
常年累月下来费用是一笔不小的开支。
2、影响现场安全
因为动用了吊车这样的大型设备，需要专门人员进行安全监督，拉设警戒区域，设置警示标志，来往施工的工人要时刻注意安全。
3、施工占地面积大
使用大型机械需要占用的地方比较大，地方小不利于机械操作或机械无法操作，并还要对施工区域进行及时清理。
查阅文件发现目前还没有钢丝绳专用的穿绕工具用于各项工程，网络上也没有穿绕工具的有关的详细资料。
确定课题：
研制起重设备钢丝绳穿绕专用工具
3、制定目标
通过对各种起重设备工作情况进行深入分析，可以发现，往起重设备缠绕钢丝绳最重要的就是控制成本和保证钢丝绳合格率，在保证工作质量的前提下，如何降低成本和提高钢丝绳合格率是目前我们研究的重中之重。
如果设计一种小型、简易的机械代替吊车，那么成本可以降低80%
粗略计算：
（14700-2348）÷14700X100%=84%
因此，根据我们班组实际情况，我们将本次活动的目标确定为：
研制起重设备钢丝绳穿绕专用工具，达到以下效果。
因更换设计的机械可以降低成本84%
制表：
2016.04.25
四．设计方案的提出与论证
小组成员对分析出的三个主要损坏原因分别提出了设计方案，并进行逐一论证
可调式结构分析论证对比表：
方案
方案分析
分析
特点
方案一
将成盘的钢丝绳套在轴承上，将钢丝绳的一端拉出，底部是一个滚动轴承，旁边放置一个电动机，电动机带动卷筒转动，将钢丝绳卷到卷筒上。
优点：
结构简单,坚固耐用
缺点：
需要固定好底座，保证地面平整
方案二
制作一个横着的滚轴，将钢丝绳套在滚轴上，不需要很大的力就可以将钢丝绳破解开，通过人力拉动钢丝绳。
优点：
工作简单
缺点：
耗费人力，耗时较长。
方案应便于施工人员操作，以不影响施工现场正常工作和制作方案费用低为标准
结论
根据两种方案的优缺点对比分析，选择方案一
制表：
2016.04.27
方案一设备具体三维图如下
制表：
2016.06.25
方案一轴承立筒部分组成图
制表：
2016.06.25
1.底座部分方案选择：
小组成员展开头脑风暴会议，提出三种方案：
时间
2016年6月28日
方案构思
名称
调心球式式
卷筒滚轴式
滚针式
设备外形
各类轴承概述
调心球轴承有圆柱孔和圆锥孔两种结构，本次选用圆柱孔，保持架的材质有钢板、合成树脂等。
其特点是外圈滚道呈球面形，具有自动调心性，可以补偿不同心度和轴挠度造成的误差，但其内、外圈相对倾斜度不得超过3度。
圆柱滚子与滚道呈线接触，径向载荷能力大。
既适用于承受重载荷与冲击载荷，也适用于高速旋转。
圆柱滚子轴承滚道及滚动体呈几何形状。
经改进设计后，具有较高的承载能力，挡边和滚子端面的新型结构设计，不仅提高了轴承的轴向承载能力，同时改善了滚子端面与挡边接触区域的润滑条件，提高了轴承的使用性能。
滚针轴承是带滚子的棍子轴承，相对其直径，滚子既细又长。
这种滚子称为滚针。
尽管具有较小的截面，轴承仍具有较高的负荷承受能力，滚针轴承装有细而长的滚子，因此径向结构紧凑，其内径尺寸和载荷能力与其它类型轴承相同时，外径最小，特别适用于径向安装尺寸受限制的支承结构。
操作性
用途最多，操作可变性强
较简单。
圆柱滚子支撑能力强，操作简单
较简单。
可进行精细化的操作
耐用性
一般
1.较难固定，活动性太强，内部的滚珠耐用性不强
较好
1.内部连接简易，可承受力强
2.不受天气原因影响使用寿命，可重复使用性强
较差
1.滚子细长，支撑性差，易损坏，天气恶劣时耐用性更差
牢固安全性
一般
支撑能力差，不够稳固
较好。
滚子与外套接触面多，安全固定性强，固定后不易滑动
较差
支撑能力差，损坏率高，牢固性差
经济性
物资询价：
大型的调心球式轴承每个约300元
物资询价：
大型卷筒滚轴式轴承约每个200元
物资询价：
大型滚针轴承每个约300元
结论
最后选择操作较简单、耐用性较好、牢固安全性较好的卷筒滚轴式
制表：
2016.06.30
2.滚轴底座材料选择：
压板部分确定为直板式，来对材料进行选择：
名称
轴承钢材质（GCR15）
不锈钢
塑料
小组成员围绕三种方案进行模拟试验
试验人：
陈德强
试验目的：
将三种材料进行试验，选出最适合底座的材料
通过试验，得出以下结论
牢固性
较好。
淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织。
适中。
铁皮无弹性，牢固固定后不会变化
拆卸后，形状无法恢复原样，可塑性差
较差
材质无弹性且脆性高，固定牢固后会变化
耐用性
较好。
1、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
一般。
裸露在腐蚀环境中的金属表面发生电化反应或化学反应，均匀受到腐蚀。
对不锈钢表面必须进行定期的清洁保养
较差
制作成型后易变形
便携性
较轻。
较轻。
较轻。
经济性
若将三种方案的长宽定为一种规格，换算价格如下：
约4500元/吨
约16000元/吨
约7000元/吨
结论
所以选择牢固性较好，耐用性较好，价格低廉的轴承钢材质（GCR15）
制表：
2016.06.30
3.轴承底座尺寸选择：
轴承底座直径在1米左右，为了使立筒与底座相固定，小组成员提出在滚子为10cm、8cm、5cm的三种方案进行对比：
规格
滚子为10cm
滚子为8cm
滚子为5cm
适用性
一般。
10cm尺寸偏大，不过可以在此范围内设置和底座连接的紧固件。
最好。
（1）8cm尺寸较适中，可以宽松在此范围内设置和架杆链接的紧固件
（2）长度适中，安装后没有超过直筒的直径
一般。
（1）5cm的尺寸较小，可以在此范围内设置和架杆链接的紧固件
（2）需要的滚子过多
稳定性
一般。
滚子需要的少，稳定性一般
较好。
滚子数量适中，稳定性较好
较好。
需要的滚子数量多，稳定性强
结论
最终小组决定选择适用性最好、稳定性较好的滚子为8cm
制表：
2016.06.30
4.直筒的选择
名称
圆柱式
圆锥式
结构原型
牢固性
一般。
1、圆柱上下尺寸相同，牢固性差
较好。
1、底座要比顶部的尺寸大，牢固性强，稳定性强
操作性
较好。
较好。
结论
圆锥式
制表：
2016.06.30
5、紧固件的选择
名称
蝴蝶螺栓
六角螺栓
图例
适用性
蝴蝶螺栓紧固后，螺帽部分虽然贴合螺栓内壁的上部，但是蝴蝶部分在底座上方较高，影响钢丝绳的缠绕
六角螺栓紧固后，螺帽部分贴合底座，仅高出螺帽的高度，不会对钢丝绳缠绕有影响
操作性
较方便。
虽然蝴蝶螺栓方便手指捏握好紧固，但是仅手的紧固力度是不可以的，还是需要工具对螺栓进行紧固
方便。
要使用工具对螺栓进行紧固
紧固性
较好
较好
经济性
0.6元/套
0.4元/套
结论
最终选择不会对钢丝绳缠绕有影响、操作性方便、相对便宜的六角螺栓
制表：
2016.06.30
方案一电动机连接卷筒部分组成图
制表：
2016.06.30
1.卷筒底座选择
卷筒底座需要有支撑作用，并且尽量减少卷筒在卷筒底座上转动的摩擦力。
名称
方案1方形底座
方案2转动圆柱底座
结构原型
操作性
简单：
两侧固定，操作方便
简单：
固定卷筒，操作简单
适用性
底座很沉，搬运起来较难，并且工作起来卷筒摩擦力较大
卷筒转起来摩擦力小，制作简易
牢固安全性
放地上稳定性较强，与地面接触面大
两侧支腿支撑，稳定性较强
经济性
固定1块底座需使用：
一整块铁板，切割下料，用时较长，花费120元
固定1块架板需使用：
1.M10*50的螺栓11套，0.6元/套
2.两块钢板制作的支腿，预计花费：
约8元
3.每个转动圆柱的花费10元，一共11套
共132.6
结论
选择操作简易，适用性强，安全牢固，花费少的方案二
制表：
2016.06.30
2.步进电机选择
名称
方案1步进电机
方案2减速电机
结构原型
适用性
步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用，工作时需要连接减速器。
适用广泛，不需要连接减速器即可使用。
牢固安全性
牢固安全
牢固安全
经济性
二相步进电机450元
齿轮减速电机520元
结论
选择操作简单，牢固安全，花费一般的方案2
制表：
2016.06.30
3.步进电机底座材料选择
材料
赛钢
不锈钢
图例
适用性
赛钢是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。
赛钢既有均聚物材料也有共聚物材料。
均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度.
适用性差，需要经常清洗
操作性
较方便。
材料较轻，搬运方便
不方便
材料较重，加工困难
紧固性
较好
较好
经济性
10元1千克
33元1千克
结论
最终选择适用性强、操作性方便、相对便宜的赛钢
制表：
2016.06.30
4.卷筒选择
材料
方案1带钢丝绳槽的卷筒
方案2普通卷筒
图例
适用性
带钢丝绳绳槽的卷筒卷钢丝绳时不会乱绳
适用性差，有乱绳的隐患
操作性
较方便。
不方便。
乱绳可能性大
紧固性
较好
一般
经济性
200元
150元
结论
最终选择适用性强、操作性方便、相对便宜的方案1
制表2016.06.30
确定最佳方案
经过小组成员层层细致的对比分析，分别对设备备选材料的稳定性，经济性，操作性，适用性，紧固性等性能进行对比，最终确定方案如下：
制表：
2016.06.30
五．制定对策
1、方案流程分解
为更好的制定对策表，小组运用流程图对工具制作步骤进行了分解
制表：
2016.07.13
2、制定对策表
根据5W1H的原则，小组制订了详细的对策表，表中目标明确、措施详尽，责任到人。
序号
对策
目标
措施
地点
负责人
完成日期
1
前期准备
绘制图纸
底座轴承的图纸绘制
设计图纸上的数据清晰，满足现场制作需要
项目部
2016.07.07
材料准备
六角螺栓
型号为M12*30
1、提交物资计划，按审批流程审核，交物资公司进行购买。
2、材料到货后，验收性能满足情况。
仓库
2016.07.10
六角螺母
型号为M12*30
扁铁
规格：
宽=25mm
厚=6cm
卷筒滚轴
R=52cm
赛钢
10kg
钢管
R=2.4cm
电机
减速电机
2
加工制作
扁铁下料
偏差≤±2mm
画好尺寸，下料后复查
车间
2017.07.23
轴承部分钻孔
偏差≤±1mm
钻Ø12的孔，孔长10cm，钻孔前测量好做好标记钻孔前做好标记
卷筒底座钻孔
偏差≤±1mm
钻Ø4.8的孔，孔长6cm，钻孔前测量好做好标记钻孔前做好标记
焊接六角螺母到方钢上
焊接牢固
检查螺母是否牢固的焊接在方钢上
3
组合安装
将轴承底座平放在架板上
平放在架板上
将钻孔部分露在外边，方便螺栓紧固
车间
2016.08.12
使用六角螺栓穿过直筒底部的孔将直筒和轴承底座进行紧固
固定后操作无晃动，直筒和底座连接紧密无晃动现象。
使用六角螺栓紧固
钢管插入卷筒底座钻好的孔内
安装好后保证钢管转动无阻碍且左右碰撞不明显
在钢管的两端焊上大于钻孔直径的挡板
将带减速器的步进电机安放在采购已成型的赛刚槽内
固定后步进电机运作不晃动
步进电机的两侧通过六角螺栓固定在赛刚上
制表：
2016.08.12
六.对策实施
1.绘制图纸
方案确定后，小组对方案进行了整理，并绘制了外形尺寸图，上报项目部机械管理部、安全监察部、工程技术部进行会审，由总工批准，予以实施。
轴承立筒部分主视图
制图：
2016.07.20
轴承立筒部分左视图
制图：
2016.07.20
轴承立筒部分俯视图
制图：
2016.07.20
电动机连接筒部分主视图
制图：
2016.07.20
电动机连接筒部分左视图
制图：
2016.07.20
2.材料准备
7月24日，小组成员在仓库和市场购买的材料，共有以下几种：
对策目标检查：
经检验，材料均符合设计要求。
3.加工制作
对策目标检查：
经检验，所制作的部件均牢固无变形，可投入使用。
4.设备组装
对策目标检查：
经检验，轴承立筒转动正常，步进电机工作时无明显晃动现象，可以通过连杆带动钢丝绳卷筒的转动，卷筒底座不影响钢丝绳卷筒的正常转动，且钢丝绳卷筒转动时无晃动现象。
5．推广使用
安装完毕并实验成功后，项目组长石吉福组织机械化操作人员进行钢丝绳穿绕工具的操作讲解及推广，重点强调了该工具提高钢丝绳的合格率和节省成本的作用。
七．经济效益
我们对使用起重设备破解钢丝绳和使用钢丝绳穿绕工具的费用进行了计算：
物资询价
25吨吊车租赁每辆8个小时3500,M12*30六角螺栓0.4元/套，Φ25*3扁铁3.555元/m，赛钢10千克/100元
名称
起重设备破解钢丝绳
钢丝绳专用缠绕工具
费用
25吨吊车租赁每辆8个小时3500元
吊车司机人均每月5000元
操作工人均每月4000元
每台破开一卷钢丝绳成本约为700元
一个21台设备，总共14700
六角螺栓12套，压板10个
压板：
（0.35m×10）×3.555元/m=6.22元
六角螺栓：
12套×0.4元/套=2.4元
轴承底座：
4500×0.3=1350元
减速电机：
520元一台
钢管：
10元一根，需要11根，一共是110元
赛钢：
10千克，100元
卷筒：
200元
成本约为2280元
固定装置可以循环使用
共节约
起重设备破解钢丝绳-钢丝绳专用缠绕工具
=14700-2280
=12420元
制图：
2016.08.21
制图：
2016.08.21
八．总结与下一步打算
活动总结：
经使用证明，该工具设计合理，制作技巧成熟，整体结构牢固稳定，确保人员安全性，且缠绕钢丝绳过程稳定可控，经安保部、QA部联合对其安全实用性进行评估后，出具安全性能证明，现场准备推广使用。
通过与原始方法对比发现，使用该工具后，破解钢丝绳成本大幅度降低，且整体施工过程安全无隐患。
经济效益主要体现在人工费用的节约上，扣除制作工具费用，共节省费用12420元。
钢丝绳专用缠绕工具的研制和投入使用，极大地提高了破解钢丝绳的效率，并确保了施工过程中人员的安全。
未来展望：
成果的取得离不开大家的共同努力，本次QC小组内部共同学习，小组成员受益匪浅，我们下一步将以饱满的热情围绕《研制定子吊装专用平台》开展QC活动。
成果评价
一、总体评价
该成果为创新型课题，由于施工现场有大量的起重设备，需要大量的钢丝绳，而钢丝绳采购进厂时是盘状的，在进行起重机上缠绕时，人借助起重机来完成，由于钢丝绳存在内在应力，破解时费时费力，不安全。
小组成员为解决问题，决定研制一款钢丝绳穿绕专用工具，在地面将盘状的钢丝绳其先缠绕到滚筒上，同时解除内在应力。
二、不足之处
1、没有严格按照创新型活动程序开展活动，缺少效果检查环节，没有对照设定的目标进行检查；没有将成果进行标准化，固化下来；没有从专业技术和管理技术方面进行总结。
2、在选题理由分析时，选题概念模糊，逻辑关系差。
工具是解决往起重机上缠绕钢丝绳还是缠绕之前的往滚盘上混淆；成本700元高与谁比没有交待；
3、目标设定环节，目标设定数据不知出自何处，在选择课题调查时没有提到合格率低的问题，而目标确设定为合格率提高到84%。
4、经济效益计算错误，一是对比的标准不对等：
使用新工具后光计算的工具制作费；而使用前光计算的25吨吊车台班费和人工费，二者没有可比性。
二是没有说明新工具实际做了多少盘钢丝绳的使用情况。
诊断师：
升级会员 