QC成果報告一、報告題目移動式攀登鐵塔防墜落裝置的研制二、小組名稱王彪供電技術創新工作室QC小組三、小組概況小組名稱王彪供電技術創新新工作室QC小組活動課題名稱移動式攀登鐵塔防防墜落裝置的的研制注冊時間2016年02月月課題類型創新型注冊次數32次出勤率98.6%小組成員情況姓名性別學歷職務組內分工王彪男本科組長活動策劃潘家樂男本科副組長課題選擇陳建文男?？贫綄Вㄖ笇В┗顒又笇Ю钣滥斜究平M員數據分析王濤男本科組員數據分析王偉男本科組員現場試驗彭真君男?？平M員現場試驗楊名楊男?？平M員技術實施徐洪福男本科組員數據整理劉彬男本科組員數據整理金永剛男研究生組員效果分析魏漢峰男專科組員效果分析小組獲獎情況2011年，“新新型輸電線路路登鐵塔防墜墜落裝置的研研制”項目獲得第第三屆“海洋杯”全國QC小組成果發發表賽二等獎獎。2013年，“新新型接地線的的研制”項目獲得第第七屆“海洋杯”全國QC小組成果發發表賽一等獎獎。2015年，“提提高砍伐樹木木倒向控制成成功率”項目獲得第第十二屆“海洋杯”全國QC小組成果發發表賽優勝獎獎；“研制新型架架空地線防振振錘復位器”項目獲得第第十二屆“海洋杯”全國QC小組成果發發表賽二等獎獎；2013年，獲得得“全國優秀質質量管理小組組”榮譽稱號。2014年，獲得得“全國優秀質質量管理小組組”榮譽稱號。2015年，獲得得“全國優秀質質量管理小組組”榮譽稱號。2016年，獲得得“全國優秀質質量管理小組組”榮譽稱號。四、報告正文移動式攀登鐵塔防墜落裝置的研制王彪供電技術創新工作室QC小組一、實施背景（一）選擇課題1.術語注釋鐵塔作業防墜落裝置：用于鐵塔高處作業人員在攀登、移動和作業過程中發生墜落后能安全懸掛在空中的防護裝置。如圖1所示是常用的軌道式攀登鐵塔防墜落裝置。圖1鐵塔作業防墜落裝置2.提出問題輸電線路的鐵塔普遍較高，工作人員在攀登鐵塔作業過程若沒有有效的裝置保護，時時存在著高處墜落的危險。Q/GDW1799.2-2013《國家電網公司電力安全工作規程線路部分》中明確規定：“鋼管桿塔、30m以上桿塔和220kV及以上線路桿塔宜設置作業人員上下桿塔和桿塔上水平移動的防墜安全保護裝置”，如圖2所示。圖2國家電網公司電力安全工作規程線路部分目前，我們普遍使用的安全保護裝置為軌道式攀登鐵塔防墜落裝置（如圖3所示），但其存在很多缺點：無法移動、裝設成本高、安裝周期長、防墜模塊廠家型號不統一、軌道銹蝕出現卡阻現象、易被盜竊等。圖3軌道式攀登鐵塔防墜落裝置該裝置的主要缺點在于：該裝置只能在固定的鐵塔進行一次性安裝，無法拆卸，一塔一防墜，而造價又高，每增加一基鐵塔至少需要投入1.5萬元。據統計，滄州地區所轄110kV以上的鐵塔一共有14225基，需花費2.1億元。造價過于昂貴，使得該裝置很難大面積推廣。那么，我們能不能克服舊裝置不能移動、造價高等缺點，研制一種新型可移動的攀登鐵塔防墜落裝置呢？小組成員集思廣益，通過討論分析，在攀巖者攀巖的方法中得到了很大的啟發：攀巖者攀巖時，領攀者攀爬時依次在巖壁上打眼，安裝銷釘。這樣就可將安全帶掛鉤固定在銷釘上，實現安全攀爬。而后來的攀爬人員攀爬過程中只需移動安全帶的掛鉤至每個銷釘上即可實現安全攀爬。小組成員決定借鑒攀巖者攀巖的方法，創新工藝，確定課題為：移動式攀登鐵塔防墜落裝置的研制。小組人員對課題進行了技術查新，未查詢到有關移動式攀登鐵塔防墜落裝置的信息，如圖4所示。圖4課題查新圖（二）設定目標并進行目標可行性分析1．設定目標：人員墜落時的墜落距離小于1米。2．目標可行性分析：當作業人員墜落時，在身體脫離塔身的情況下，人員以自由落體形式墜落，下降距離與瞬時速度的關系為v^2=2gh。由現有的軌道式防墜裝置設計參數可知，防墜滑塊可在0.1秒內對墜落人員進行鎖止，根據瞬時動量計算公式Ft=Mv，可得人體承受沖擊力為：F=Mv/t=M（2gh）1/2/t通過查閱醫學方面的資料，小組發現在正常情況下，當一名80kg登塔人員承受的沖擊力超過4500N時，就會造成身體重傷。重力加速度以9.8m/s2計算,墜落制動時間為0.1s。將以上數值代入計算公式可得墜落最大允許距離為h=1.62m.小組通過查閱資料，工程學中一般要設定20%-30%的安全保護系數，選取保險系數為25%，即h*（1+0.25）=1.28m，得出h=1.3m，因此我們將墜落距離設為1米，如果移動式攀登鐵塔防墜落裝置能夠在1米內將人員由動制靜，即可以在醫學允許范圍內保護登塔人員的生命安全。通過以上計算分析，小組成員一致認為該目標可行?。ㄈ┨岢龈鞣N方案并確定最佳方案1.提出方案：小組采用“頭腦風暴法”充分發表意見，提出可能解決問題的方案,并用親和圖進行整理（如圖5所示）,最終形成以下四種方案:圖5方案整理親和圖表1：方案對比分析表方案一防脫釘自鎖手套方案二速差自鎖防墜繩方案三交替互鎖防墜鉤方案四雙鉤輪換安全帶方案模擬1、方案簡介：制作作一副高強度度材料手套,手套之間存存在互鎖連接接,兩只手套通通過腕扣與分分別雙手固定定。攀登時,通過電磁回回路的通斷來來控制手套與與腳釘之間的的交替自鎖。2、實現過程：登塔塔前，作業人人員戴好手套套，扣好腕扣扣，通過腕帶帶將手套固定定在雙手上，此此時解鎖開關關處于斷開位位置。使用者者一手握住腳腳釘時，鎖釘釘入鎖孔，自自鎖后手無法法松開。只有有當雙手均握握住腳釘時，兩兩手套同時解解鎖，方可松松開任意一手手。松開一手手后兩手同時時恢復自鎖，另另一只手無法法松開，實現現登塔全過程程交替自鎖保保護。即使腳腳踩空，由于于至少一只手手會通過鎖釘釘和鎖孔牢牢牢鎖在腳釘上上，人體被單單手掛住，不不會墜落。上上塔后可以騰騰出一只手按按解鎖開關解解鎖，摘掉手手套。1、方案簡介：設計計一套防墜模模塊,一端可快速速安裝在腳釘釘上，另一端端為可拆卸防防墜繩索的結結構，防墜繩繩索通過速差差保護模塊與與作業人員安安全帶相連接接,給予登鐵塔塔人員以保護護。2、實現過程：第一一電工每隔幾幾米將一個防防墜模塊上卡卡到腳釘上，并并將防墜繩安安裝在腳釘防防墜模塊的掛掛鉤內，防墜墜繩下端由監監護人通過鐵鐵塔收緊。人人員一旦墜落落，裝置通過過安全帶—掛環—防墜繩—腳釘防墜模模塊掛鉤—下部控制人人員，形成可可靠的防墜控控制。當第一一電工到達鐵鐵塔頂部后，扎扎好安全帶，再再將防墜繩從從安全帶上拆拆下固定在鐵鐵塔主材上。防防墜繩掛好后后，下部作業業人員通過自自行研制防墜墜模塊進行登登塔，滑塊具具有速差保護護功能，人員員一但墜落可可以快速鎖緊緊。1、方案簡介：設計計一種帶彎鉤鉤的防墜腳釘釘以及與之配配套防墜鉤，作作業人員身著著全身式安全全帶與防墜鉤鉤相連，通過過防墜鉤的交交替鉤掛確保保登塔人員的的人身安全。2、實現過程：作業業人員登塔過過程中，2只防墜鉤交交替掛扣在防防墜腳釘上，確確保任何時候候均有1只防墜鉤掛掛扣在防墜腳腳釘上。登塔塔人員發生墜墜落時，通過過安全帶、安安全繩和防墜墜鉤掛扣在牢牢固的腳釘上上。避免人員員墜落。1、方案簡介：制作作一條全身式式安全帶，其其帶有兩條延延長保護繩掛掛鉤，兩條保保護繩輪換掛掛在鐵塔的牢牢固構件上，通通過安全帶的的特殊纏繞方方法實現下墜墜過程中的拉拉緊、鎖死。2、實現過程：作業業人員登鐵塔塔時，身穿帶帶有兩道防護護繩的安全帶帶，每道防護護繩上均有防防脫落掛鉤，攀攀登過程中輪輪換將其中1條保護繩鉤鉤掛在鐵塔牢牢固構件上，確確保任何時段段都有一道保保護起作用，保保證了作業人人員的攀登安安全。可靠性可100%防止墜落落可100%防止墜落落作業人員交替操作作步驟較多，防防墜落幾率不不能保證100%作業人員交替操作作步驟較多，防防墜落幾率不不能保證100%制作周期60天37天50天30天開發難易度機械部分小組可獨獨立完成，但但電路部分需需要與相應廠廠家合作。純機械，小組能夠夠通過現有工工具自行加工工。防墜鉤小組可獨立立完成，但防防墜腳釘需要要與相應廠家家合作。原有安全帶基礎上上的改進，小小組能夠通過過現有工具自自行加工。經濟性購買高強度聚乙烯烯材料（用于于制作手套）2100元，電磁回回路硬件（電電磁吸合線圈圈、MSP4430單片機機等）1100元，電磁回回路軟件開發發費用2000元，共計5200元防墜模塊不銹鋼2200元，防墜繩繩索（30米絕緣繩、不不銹鋼鉤子等等）500元，自鎖器200元，共計900元彎鉤腳釘購置30000元（1基鐵塔全部部改裝），防防墜鉤不銹鋼鋼材料費用3000元，共計6000元兩條安全帶購置，共共計600元方案比較方案一：防墜性可可靠，但結構構復雜，成本本稍高，開發發難度較大，需需與特定廠家家合作。方案二：防墜性可可靠，結構簡簡單，成本低低，小組可自自行研制成功功。方案三：防墜性不不可靠，改裝裝腳釘費用高高，需與特定定廠家合作。方案四：防墜性不不可靠，結構構簡單，成本本最低，小組組可自行研制制。結論不采用采用不采用不采用通過以上分析（如表1所示），小組確定采用“速差自鎖防墜繩”方案，并確定方案由防墜模塊、防墜繩索、速差自鎖器三部分組成，如圖6所示。圖6速差自鎖防墜繩結構圖2.防墜模塊的選擇經小組分析討論，提出從穿釘方式、防掉落方式、穿繩方式三個方面進行方案選擇，如圖7所示：圖7防墜模塊選擇圖（1）穿釘方式選擇（如表2所示）：表2穿釘方式選擇表方案一開合卡扣式穿釘方案二一體套環式穿釘結構簡圖卡扣合卡扣合簡易圖簡易圖卡扣開卡扣開實際圖實際圖安裝方式開合卡扣掛住腳釘釘直接套釘試驗分析1、與腳釘的有效接接觸面積：2cm22、最大承力：25500N3、安裝時間：100次平均5秒1、接地有效接觸面面積：5cm22、最大承力：＞44000N3、安裝時間：100次平均2秒優點卡扣窄，用材料少少，輕便安裝時間短,接觸觸面積大，承承力性能好缺點安裝步驟多,安裝裝時間長，接接觸面積小，最最大承力有限限一體式設計寬度大大，用材多，重重量稍大結論不采用采用經實驗分析，方案一由于卡扣較窄，用材料少，輕便易攜帶，但安裝步驟多,安裝時間長，接觸面積小，最大承力有限。方案二安裝時間短,接觸面積大，承力性能好，重量雖大但對安全方面更有保障，因此穿釘方式選取方案二：一體套環式穿釘。(2)防掉落方式選擇（如表3所示）：表3防掉落方式選擇表方案一頂勁彈簧式方案二旋轉螺桿式結構簡圖彈力握柄頂勁彈簧彈力握柄頂勁彈簧旋轉螺桿旋轉螺桿鎖定方法手握彈力握柄穿釘釘后，松開握握柄，頂柱自自動頂緊腳釘釘穿釘后，用小扳手手擰緊螺桿頂頂住腳釘試驗分析1、鎖定試驗：彈簧簧頂勁后不可可松勁。2、鎖定耗時：0秒秒。彈簧回彈彈自動鎖定，無無額外鎖定操操作。3、工具：不需工具具。1、鎖定試驗：旋轉轉擰緊后自動動鎖定，不可可松勁。2、鎖定耗時：110次平均10秒3、工具：小板子11把優點操作簡單，耗時少少，不攜帶工工具，鎖定牢牢靠結構簡單，鎖定牢牢靠缺點結構復雜操作復雜，耗時長長，需攜帶工工具結論采用不采用經實驗分析，方案一操作簡單，耗時少，不需攜帶工具，鎖定牢靠，但結構稍復雜。方案二結構簡單，鎖定牢靠，但操作復雜，耗時長，需攜帶工具。但因此防掉落方式選取方案一：頂緊彈簧鎖定。圖8頂勁彈簧示意圖本次使用市面上常見的工作圈數為7.5的不銹鋼壓縮彈簧，外徑10mm，線徑2mm。由彈簧彈力公式：彈簧彈力=彈簧剛度（kg/mm）*壓縮量（mm）彈簧剛度=（線徑*1000）/（C3*工作圈數）C=（彈簧外徑-線徑）/線徑可見在彈簧剛度確定的情況下彈簧彈力與壓縮量存在單一關系，為保證彈簧彈力達到130N，同時解決脫釘時因頂勁力過大導致的卡澀問題，小組用黃金分割法對頂勁彈簧的壓縮量進行優選試驗，選取最佳彈簧自由長度（彈簧自由長度=壓縮量+壓縮后的長度15mm）。表4試驗方案設計試驗項目頂勁彈簧壓縮量變變化彈簧彈力力取值試驗范圍5mm~35mmm（如圖8所示）試驗方法用0.618法計算算壓縮量取值值，每一值范范圍在10個腳釘上依依次進行脫落落橫向受力試試驗，共計10次，記錄平平均彈簧彈力力和卡澀情況況?？疾鞓藴拭撀鋾r彈簧彈力≥≥130N，從腳釘取取下模塊時卡卡澀0次試驗目標選取彈簧的最佳自自由長度（自自由長度=壓縮量+壓縮后的長長度15mm）第一次試驗圖9第一次試驗x1=a+0.618(b-a)=5+0.618(35-5)=23.54x2=a+b-x1=5+35-23.54=16.46表5第一次試驗測試及結果考察標準試驗點（壓縮量）試驗次數彈簧彈力卡澀次數脫落時彈簧彈力≥≥130N，從腳釘取取下模塊時卡卡澀0次x1=23.5410Fx1（平均）=1120N0x2=16.4610Fx2（平均）=1100N0彈簧彈力未達到考察指標，但Fx1（平均）更接近130N的要求，所以x1優于x2，去掉（a，x2），留下（x2，b），即好點范圍16.46mm~35mm。第二次試驗圖10第二次試驗x3=b+x2-x1=35+16.46-23.54=27.92表6第二次試驗測試及結果考察標準試驗點（壓縮量）試驗次數彈簧彈力卡澀次數脫落時彈簧彈力≥≥130N，從腳釘取取下模塊時卡卡澀0次x3=27.9210Fx3（平均）=1388N4Fx3（平均）達到考察指標，但從腳釘取下模塊時卡澀4次，所以x1優于x3，去掉（x3，b），留下（x2，x3），即好點范圍16.46mm~27.92mm。第三次試驗x4=x3+x2-x1=27.92+16.46-23.54=20.84圖11第三次試驗表7第三次試驗測試及結果考察標準試驗點（壓縮量）試驗次數彈簧彈力卡澀次數脫落時彈簧彈力≥≥130N，從腳釘取取下模塊時卡卡澀0次x4=20.8410Fx4（平均）=1122N0Fx4（平均）未達到考察指標，x1仍優于x4，去掉（x2，x4），留下（x4，x3），即好點范圍20.84mm~27.92mm。第四次試驗x5=x4+x3-x1=20.84+27.92-23.54=25.22圖12第四次試驗表8第四次試驗測試及結果考察標準試驗點（壓縮量）試驗次數彈簧彈力卡澀次數脫落時彈簧彈力≥≥130N，從腳釘取取下模塊時卡卡澀0次x5=25.2210Fx5（平均）=1311N0試驗目標實現，彈簧彈力Fx5（平均）達到130N,卡澀次數0次，x5優于x1，壓縮量為25.22mm，彈簧自由長度為x5+15mm=40.22mm。選用試驗得出的彈簧長度40.22mm，在現場使用中繼續跟蹤測試結果如下表：表9驗證試驗結果試驗號項目12345678彈簧彈力131.2130.8131.3131130.5130.7131.6131.1模塊卡澀00000000試驗號項目910111213141516彈簧彈力131.3130.9130.8130．2130.8131131.2131.4模塊卡澀00000000試驗結果彈簧彈力平均1330.99NN,從腳釘取下下模塊時卡澀澀0次結論從跟蹤結果可知，試驗結果有效，能夠保證彈簧彈力達到130N，實現了模塊的防脫落功能，同時也解決了脫釘時因頂勁力過大導致的卡澀問題穿繩方式選擇（如表10所示）：表10穿繩方式選擇表方案一封閉圓環式方案二錯位半圓式結構簡圖封閉單環可開合卡扣封閉單環可開合卡扣半圓雙鉤半圓雙鉤穿繩方式通過圓環的卡扣將將安全繩與防防墜器連續相相連在一起。兩個半圓鉤環之間間的間隙大于于防墜繩索的的最小橫向尺尺寸，防墜繩繩索經過兩個個半圓之間的的間隙繞進兩兩個半圓所形形成的的圓孔孔，對每個防防墜模塊都進進行同樣的操操作，使防墜墜模塊與防墜墜繩索之間形形成索道。試驗分析1、鎖繩可靠性：安安全繩穿入后后無法脫出，可可靠。2、操作耗時：100次平均10秒1、鎖繩可靠性：安安全繩在受到到指向非塔身身抱鐵方向的的作用力時，閉閉鎖牢靠。2、操作耗時：100次平均4秒優點具備鎖繩功能，結結構簡單。操作方便，穿繩脫脫繩一步到位位，耗時相對對較少。缺點穿繩時需要按下卡卡扣穿孔，復復雜耗時。結構稍復雜結論不采用采用經實驗分析，方案一結構簡單好實現，但穿繩時需要按下卡扣穿孔，復雜耗時。方案二閉鎖功能完善，操作方便，穿繩脫繩一步到位，耗時相對較少，但工藝較為復雜。因此穿繩方式選方案二：錯位半圓式。3、防墜繩索的選擇經小組分析討論，提出從防墜繩索的本體特性和使用便捷性兩方面進行方案選擇，如圖13所示。圖13防墜繩索選擇圖（1）本體特性選擇（如表11所示）：表11本體特性選擇表方案一高強度絕緣繩方案二承力鋼絲繩電氣特性1.測量絕緣電阻：使使用萬用表測測量單位長度度（米）的電電阻值為100兆歐姆。2.工頻耐壓試驗：1105kV//m,持續時間5min，無閃絡，無無擊穿。導電性能非常好機械特性耐磨性：采用P22500的砂紙進行1cm長度的打磨磨，繩子斷裂裂一半所需打打磨次數約2000次。最大拉斷力：進行行靜荷重試驗驗，最大拉斷斷力為25kN。柔韌性：可隨意盤盤折，韌性極極佳。密度：1.38gg/cm3耐磨性：采用P22500的砂紙進行1cm長度的打磨磨，繩子斷裂裂一半所需打打磨次數約10000次。最大拉斷力：通過過查表可得直直徑11mm的鋼絲繩約約為3000kkN。柔韌性：盤折圈數數有限，韌性性不佳。密度：7.85gg/cm3結論分析絕緣繩的耐磨性不不如鋼絲繩；；作業人員體重按照照90kg來核算，人人體墜落時產產生的沖擊力力按照體重的的10倍來計算，則則墜落式所產產生的沖擊力力為9kV，均小于兩兩種繩索的最最大拉斷力。柔韌性：絕緣繩>>鋼絲繩。絕緣繩更為輕便，易易于攜帶。鋼絲繩不絕緣。優點絕緣性能好，強度度夠用，易盤盤折，重量輕輕，攜帶方便便。強度大，耐磨缺點耐磨性尚可不易彎折，笨重，不不絕緣結論采用不采用經實驗分析，方案一高強度絕緣繩強度夠用，易盤折，重量輕，攜帶方便，但耐磨性稍差。方案二鋼絲繩雖然強度大，耐磨，但由于重量較沉，盤折不方便，最重要的是不絕緣，不適合作業人員攜帶登塔，因此本體特性方面選擇方案一：高強度絕緣繩。（2）本體特性選擇（如表12所示）：表12使用便捷性選擇表方案一單一大鉤頭方案二環形鋼鎖頭結構簡圖適用范圍主要用于安全帶的的二道保護繩繩的卡扣，可可靠連接塔材材后方便作業業人員鐵塔上上轉位，屬于于經常活動端端。一般別扣在安全帶帶的兩腰側，屬屬于經常固定定端?，F場情況第一作業人員在攀攀登過程中，繩繩子是扣在腰腰間的，此時時繩扣是固定定端，但當第第一作業人員員登塔至橫擔擔時，需要將將安全繩從腰腰間拆下再系系到鐵塔的牢牢固構建上，此此時繩扣是活活動端。兩者者的方便與否否主要從拆下下快慢和系到到鐵塔所需時時間的多少來來分析。試驗分析拆繩操作耗時：110次平均2秒/次系繩操作耗時：110次平均5秒/次拆繩操作耗時：110次平均5秒/次系繩操作耗時：110次平均12秒/次優點大鉤子，操作方便便順手，效率率高。小鎖頭，體積小，分分量輕，登塔塔攜帶方便。缺點體積大，分量重操作耗時結論采用不采用經實驗分析，方案一大鉤子，操作方便順手，效率高，但體積大一些。方案二小鎖頭，雖然體積小、分量輕，但操作起來比較麻煩耗時，所以使用便捷性方面選擇方案一：單一大鉤頭。4、速差自鎖器的選擇經小組分析討論，提出從安全繩鎖止方式、與安全帶的連接方式兩個方面進行方案選擇，如圖14所示。圖14速差自鎖器選擇圖（1）鎖止方式選擇（如表13所示）：表13鎖止方式選擇表方案一單向齒輪鎖止方案二棘爪鎖止結構簡圖安全繩安全繩棘爪連接環棘爪連接環鎖止原理齒輪具有單向導通通性，作業人人員攀登鐵塔塔時單向齒輪輪導通，安全全繩隨著鋸齒齒通過防墜器器，當人員墜墜落時安全繩繩相對于齒輪輪反方向運動動，齒輪被撥撥片鎖死，由由于繩子與鋸鋸齒之間存在在大系數的摩摩擦，齒輪會會阻止繩子繼繼續通過，從從而實現有效效鎖止。作業人員攀登時，安安全帶連接環環向上抬起，棘棘爪與安全繩繩之間沒有受受力；人體下下墜時，連接接環瞬間向下下拉起，棘爪爪迅速頂住安安全繩，通過過摩擦的力量量將繩子短距距離卡死。試驗分析鎖止距離：80kkG假人模擬攀攀登鐵塔墜落落試驗，一旦旦墜落，安全全繩立刻鎖止止，10次平均每次0.5米。鎖止距離：80kkG假人模擬攀攀登鐵塔墜落落試驗，一旦旦墜落，安全全繩立刻鎖止止，10次平均每次0.2米。優點安全繩單通，不易易裝錯鎖止距離小，可雙雙向通繩子，結結構簡單缺點結構復雜，只能單單向通繩穿引時首末端容易易混淆結論不采用采用經實驗分析，方案一安全繩單通，不易裝錯，但結構復雜。方案二鎖止距離小，可雙向通繩子，結構簡單。因此鎖止方式選取方案二：棘爪鎖止。方案分解選擇:小組分析發現，棘爪片數、卡位彈簧扭矩、棘爪連板長度、安全繩直徑影響鎖止距離。為選取最佳組合方案，小組成員利用正交試驗法對以上四個參數進行優化選擇，具體如下：1）實驗目的確定速差自鎖器鎖止的最佳配置方案。2）確定考察指標鎖止距離3）制定因素水平表小組經過理論計算和模擬分析，對四個參數選取三個位級，建立因素位級表如表14所示：表14正交試驗的因素位級表因素棘爪片數卡位彈簧扭矩棘爪連板長度安全繩直徑位級1雙爪5Nm5cm16mm位級2三爪8Nm10cm18mm位級3四爪10Nm15cm20mm4）設計并實施方案本次試驗選用正交表L9（34），觸發試驗50次。組裝后，利用80kg假人模擬登塔墜落過程。連接環通過連板向下拉起，棘爪迅速頂住安全繩，通過摩擦的力量將繩子短距離卡死。試驗結果如表15：表15正交試驗表棘爪片數卡位彈簧扭矩棘爪連板長度安全繩直徑鎖止距離(m)ABCD11（雙爪）1（5Nm)3(15cm)2(18cm)0.6522（三爪）11(5cm)1(16cm)0.5233（四爪）12(10cm)3(20cm)0.63412（8Nm)210.20522330.56632120.41713（10Nm)130.74823220.43933310.38Ⅰ=位級1鎖止距離之和1.591.801.671.1Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ＝4.52＝總和Ⅱ=位級2鎖止距離之和1.511.171.261.46Ⅲ=位級3鎖止距離之和1.421.551.561.93極差R=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，大數－小數0.170.630.410.835）試驗結果分析看一看直接比較9個試驗的鎖止距離,容易看出:鎖止距離最短的是4號方案.鎖止距離為0.2m,組合為A1B2C2D1看一看直接比較9個試驗的鎖止距離,容易看出:鎖止距離最短的是4號方案.鎖止距離為0.2m,組合為A1B2C2D1小組成員對正交試驗結果進行計算,從各位級比較可知:對于棘爪片數，位級3最好；卡位彈簧扭矩，位級2最好；棘爪連板長度，位級2最好；安全繩直徑，位級1最好。即A3B2C2D1最好。小組成員對正交試驗結果進行計算,從各位級比較可知:對于棘爪片數，位級3最好；卡位彈簧扭矩，位級2最好；棘爪連板長度，位級2最好；安全繩直徑，位級1最好。即A3B2C2D1最好。算一算算一算看一看”與“算一算”結果不一致，進一步進行選擇。根據極差R大小，將四個因素排序（如表16所示），并作出正交試驗因素趨勢圖（如圖15所示）。表16因素主次順序排列表安全繩直徑卡位彈簧扭矩棘爪連板長度棘爪片數DBCA圖15正交試驗因素趨勢圖“看一看”的組合A1B2C2D1與“算一算”的組合A3B2C2D1比較，只有因素A有差別。從趨勢圖可以看出A3因素比A1鎖止距離短。因此小組決定選擇A3B2C2D1組合，并進行了試驗驗證，結果如表17所示：表17A3B2C2D1組合試驗驗證表A3B2C2D11組合試驗驗驗證表方案試驗次數鎖止距離A3B2C2D11500.18m試驗結果表明，選定的A3B2C2D1組合方案觸發成功率最高達到0.18m，滿足安全要求，因此小組選擇棘爪片數為4爪；卡位彈簧扭矩為8Nm；棘爪連板長度為10cm；安全繩直徑為16mm。（2）連接方式選擇（如表18所示）：表18連接方式選擇表方案一多孔連接方案二單孔連接結構簡圖試驗分析1、連接方式：方案案一連接環有有單、多孔兩兩種連接方式式，可根據安安全帶繩的粗粗細規格選擇擇不同方式的的連接。2、最大脫環受力：：25kN。1、連接方式：有一一單孔，只能能適配一種型型號的安全帶帶繩。2、最大脫環受力：：25kN。優點適用范圍廣，安全全系數高結構簡單，易加工工缺點結構復雜，制作成成本高適用性單一、安全全系數小結論采用不采用方案一連接環有單、多孔兩種連接方式，可根據安全帶繩的粗細規格選擇不同方式的連接，適用范圍廣，安全系數高，但制作過程稍復雜。方案二結構簡單，容易加工，但僅適用單孔連接、安全系數小。因此連接方式選取方案一：多孔連接。5、確定最佳方案：圖16最佳方案確定圖二、主要做法（一）制定對策表表19對策表序號對策目標措施負責人地點完成時間1制作一體式穿釘套套環最大動荷載承力不不小于4000N。畫出示意圖購置原材料3、加工制作4、做動荷重試驗彭真君李永王彪供電技術創新新工作室2016.62制作頂勁彈簧防掉掉落結構能承受125N以以上外力不脫脫落。畫出示意圖購置原材料3、加工制作4、做靜荷重試驗王彪陳建文王彪供電技術創新新工作室2016.63制作錯位雙半環穿穿、鎖繩掛鉤鉤鎖繩成功率1000%畫出示意圖購置原材料3、加工制作4、進行閉鎖試驗王偉楊名楊王彪供電技術創新新工作室2016.64購置高強度絕緣防防墜繩。1、繩子最大拉斷力力不小于25kN。2、絕緣繩直徑為118mm3、工頻交流耐壓1105kV//m,持續時間5min，無閃絡，無無擊穿1、按照要求購置防防墜繩2、防墜繩靜荷重試試驗和工頻交交流耐壓試驗驗。劉彬金永剛王彪供電技術創新新工作室2016.75制作單一大鉤1、拆繩操作耗時小小于2秒2、系繩操作耗時小小于5秒1、畫出示意圖2、購置原材料3、加工制作4、進行拆繩、系繩繩試驗劉彬金永剛王彪供電技術創新新工作室2016.76制作棘爪鎖止防墜墜自鎖器1、墜落時鎖止觸發發動作率100%2、80kg假人墜落落模擬試驗鎖鎖止距離小于于0.3米。1、購置原材料2、參數按正交試驗驗表進行加工工。3、進行模擬墜落試試驗。徐洪福潘家樂王彪供電技術創新新工作室2016.77制作多孔連接環結結構兩繩扣脫環時最小小受力大于45kN畫出示意圖購置原材料3、加工制作4、進行脫環靜荷載載試驗魏漢鋒陳建文王彪供電技術創新新工作室2016.88組裝連接進行試驗驗1、墜落時觸發動作作成功率100%2、80kg假人墜落落模擬試驗墜墜落距離小于于1米?，F場進行工作驗證證徐洪福潘家樂王彪供電技術創新新工作室2016.9（二）按對策表實現實施一：制作一體式穿釘套環1、畫出示意圖2、購置原材料圖17一體式穿釘套環加工圖圖18不銹鋼原材料加工制作圖19一體式穿釘套環實物圖效果檢查：表20動荷重試驗表動荷重試驗序號12345678910斷裂承載力/kNN12.311.613.41111.312.412.211.91212.6平均/kN12動荷重試驗值達到12kN,超過4000N，達到對策目標。實施二：制作頂勁彈簧防掉落結構1、畫出示意圖2、購置原材料圖20頂勁彈簧加工圖圖21購置彈簧模塊3、加工制作圖22頂勁彈簧鎖定定實物圖4、效果檢查：將模塊鎖定在腳釘釘上做橫向力力靜荷重試驗驗10次，記錄每每次模塊脫落落時受力值。表21靜荷重試驗表表橫向力靜荷重試驗驗序號12345678910脫落力大小/N212221193233213206199214206201平均/N209.8靜荷重試驗值達到到209.88N,超過125N，達到對策策目標。實施三：制作錯位位雙半環穿、鎖鎖繩掛鉤1、畫出示意圖2、購置原材材料圖23錯位雙半環穿穿、鎖繩掛鉤鉤加工圖圖24不銹鋼原原材料3、加工制作圖25錯位雙半環穿、鎖鎖繩掛鉤實物物圖4、效果檢查：進行閉鎖試驗：攀登時,安全繩經經過兩個半圓圓之間的間隙隙繞進兩個半半圓所形成的的圓孔后繩子子左右受力,不應脫出，進進行10次模擬試驗驗驗證。表22穿繩閉鎖鎖試驗表穿繩閉鎖試驗序號12345678910是否閉鎖是是是是是是是是是是閉鎖成功率100%墜落時,安全繩給給予兩個鉤環環斜向外的拉拉力,繩子被鉤住住不應脫出，進進行10次模擬試驗驗驗證。表23墜落閉鎖試驗驗表墜落閉鎖試驗序號12345678910是否閉鎖是是是是是是是是是是閉鎖成功率100%兩種情形下繩子均均不會脫出，閉閉鎖成功率100%，對策目標標實現。實施四：購置高強強度絕緣防墜墜繩。1、按照要求購置防防墜繩圖26高強度絕緣防墜繩繩實物圖2、效果檢查動荷重試驗。表24靜荷重試驗表表靜荷重試驗序號12345678910繩子拉斷力/kNN26303229352428333231平均/kN3010次靜荷重試驗繩子子平均拉斷力力達到30kN,超過25kN，達到對策策目標。所購置防墜安全繩繩直徑為18mm，實現對策策目標。工頻交流耐壓試驗驗。表25工頻交流耐壓壓試驗表105kV/m工工頻交流耐壓壓試驗序號12345678910持續時間/分、秒秒10′22″8′12″13′01″11′45″10′21″11′13″12′22″10′22″9′31″11′45″是否閃絡或擊穿擊穿閃絡擊穿閃絡閃絡擊穿擊穿閃絡閃絡閃絡平均閃絡或擊穿時時間10分53秒工頻交流耐壓1005kV/mm,持續時間大大于5min，無無閃絡，無擊擊穿對策目標標實現。實施五：制作單一一大鉤頭。1、畫出示意圖2、購置原材材料圖27單一大鉤頭加工圖圖圖28不銹鋼原原材料加工制作圖29單一大鉤頭實物圖圖效果檢查表26拆繩、系繩試驗表表拆繩、系繩試驗序號12345678910平均拆繩1.11.31.61.41.41.821.52.11.31.55系繩4.24.45.25.04.64.744.95.04.34.6310次拆繩、系繩試驗平平均拆繩速度度1.55秒，小于2秒，平均系系繩速度4.63秒，小于5秒，達到對對策目標。實施六：制作棘爪爪鎖止防墜自自鎖器購置原材料圖30不銹鋼原材料料2、按照正交試驗數數值進行制作作：棘爪片數數為4爪，卡彈簧簧扭矩為8Nm；棘爪連板板長度為10cm；穿繩孔直直徑大于安全全繩直徑的16mm。圖31棘爪鎖止防墜墜自鎖器主體體圖3、效果檢查：800kg假人模擬墜墜落試驗（如如表27所示），10次墜落試驗驗，鎖止成功功率達到100%，平均鎖止止距離為0.263米，小于0.3米,達到對策目目標。表2780kg假人模擬擬墜落試驗80kg假人模擬擬墜落試驗是否鎖止（是/否否）鎖止距離/米第一次是0.28第二次是0.23第三次是0.30第四次是0.32第五次是0.16第六次是0.29第七次是0.33第八次是0.20第九次是0.25第十次是0.27平均鎖止率100%0.263實施七：制作多孔孔連接環結構構1、畫出示意意圖2、購置原材料圖32多孔連接環加加工圖圖33不銹鋼原原材料加工制作圖34多孔連接環加加工圖實物圖圖4、效果檢查：脫環靜荷載試驗：：將安全帶連連接繩與多孔孔環相連，記記錄10次脫環受力力值。表28脫環靜荷載試驗脫環靜荷載試驗序號12345678910脫環力/kN58617065687163596260平均/kN63.7脫環靜荷載試驗達達63.7kkN，大于45kN，達到對策策目標。實施八：組裝連接接進行試驗1、整體組裝圖35整體組裝圖2、現場使用圖36現場使用圖3、效果檢查：80kkg假人模擬墜墜落試驗（如如表29所示），10次墜落試驗驗，鎖止成功功率達到100%，平均鎖止止距離為0.945米，小于1米,達到對策目目標。達到對對策目標。表2980kg假人模擬擬墜落試驗80kg假人模擬擬墜落試驗防墜是否啟動墜落距離/米第一次是0.94第二次是1.07第三次是1.10第四次是0.87第五次是0.82第六次是0.91第七次是0.99第八次是0.83第九次是1.01第十次是0.95平均成功率100%0.945（三）確認效果1、研制成功后，小小組將該移動動式攀登鐵塔塔防墜落裝置置交付作業班班組進行試應應用，在2016年9月-2016年11月培訓作業業現場中均使使用該防墜落落裝置進行登登塔，小組人