CN209216410U - 一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置。体验式培训装置从下往上依次为基础，立柱，操作套架。各部件依次叠置布设，占据空间小，便于大量布设。基础为钢混或钢结构基础，立柱由若干塔吊标准节竖向连接而成，标准节间可正常拆卸和组装。操作套架由塔吊顶升套架和水箱构成，顶升套架具有塔吊原有的完备功能，水箱固定在顶升套架液压油缸侧，能够通过注或放水重量调节顶升系统平衡。体验式培训方法通过体验式培训装置实现,涵盖塔吊顶升作业体验式培训，塔吊拆卸作业体验式培训和培训效果考评三个方面。通过本实用新型能够真实模拟塔吊顶升和拆除作业场景，实现大量学员同时进行体验培训，打破传统说教式、观摩型教育培训局限。

Description

一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置

技术领域

本实用新型属于体验式安全教育培训领域，更具体地，涉及一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置。

背景技术

塔吊顶升加节与拆除作业是施工现场塔吊作业的关键环节，属于有限时间和空间下复杂的流程作业，顶升和拆除过程中作业流程不当往往是导致塔吊失稳倒塌的主要原因，事故轻则导致设备和周边设施损坏，重则导致群死群伤。塔吊安拆工人作为顶升、拆除作业的执行载体，是顶升、拆除作业安全的关键因素。如何确保塔吊安拆工人在复杂时空环境下遵循正确的顶升、拆除作业流程是一项重要议题。安全培训是控制工人行为安全的重要着力点。加强工人安全培训，提高工人安全意识和安全技能，以期减少顶升作业过程中工人不安全行为具有重要意义。

目前，塔吊操作相关的安全培训主要为说教式，包括理论学习，面授知识和实物观摩等方式，存在如下问题：(1)培训方式受讲课人员水平和教育硬件设备影响，培训效果参差不齐，无法使培训工人全面掌握操作安全知识。(2) 由于顶升、拆除操作过程危险性大，工人无法直接参与实际操作，无法体验真实操作场景。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的一个目的在于提出一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置。体验式培训装置能够真实安全可靠地模拟塔吊顶升和拆除程序作业场景。这种体验式培训方法打破塔吊特种作业工人受训的传统说教式、观摩型教育，使得工人通过操作培训装置体验塔吊顶升和拆除作业具体操作细节；培训装置部件竖向叠置布设，占据空间小(以 TC6013塔吊为例的培训装置最大尺寸为平面尺寸3.73×3.73m，高度 8.40-11.20m)，可集中布设，便于大量学员同时接受体验式培训。同时管理人员能够实时对培训工人进行指导和考核，达到培训和考核塔吊工人的目的。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置，由上至下竖向叠置依次包括操作套架、立柱、基础，所述立柱由五个标准节竖向叠置，标准节的支架通过螺栓套对接，所述操作套架包括塔吊顶升套架、和水箱，所述水箱固定在顶升套架液压油缸侧，水箱上还设有排水管及排水阀，能够通过注水、放水重量调节操作套架顶升和拆除过程中的平衡。

优选地，位于所述立柱最下方的标准节与钢筋混凝土整体浇筑埋设在地下，使立柱整体稳定固定在地面。

进一步地，所述基础采用C20混凝土，配直径12@200钢筋网片，竖向间距 @500，不少于2片，露出地面不小于350mm，基础尺寸2.5*2.5米，厚度不小于1米，地面压实。

优选地，所述操作套架还包括蓄水槽、和引进平台，所述蓄水槽为矩形体，位于顶升套架顶部与水箱通过水管连通，位于蓄水槽四周竖直安装有磁敏电子双色液位计和液位变送器，用于分别向待培训人员和控制器反馈操作套架是否位于立柱中心；所述引进平台上设有小车。

优选地，所述控制器输入端还信号连接第一涡流式传感器、第二涡流式传感器、第三涡流式传感器、第四涡流式接近开关、第五涡流式接近开关、第六涡流式传感器、第七涡流式传感器，所述控制器输出端信号连接液压油缸油泵的继电器，所述塔吊顶升套架上端横梁通过螺栓连接立柱最顶端标准节，所述塔吊顶升套架上端横梁位于悬挂架顶部设有第一涡流式传感器；第二涡流式传感器位于所述标准节支架上端的螺栓套底部；所述塔吊顶升套架上设有顶升横梁、爬爪，所述顶升横梁两端耳轴下周面设有安装孔，第三涡流式传感器置于安装孔内；所述顶升横梁两端底部设有推杆式插销、插销套，插销套上对应与插销伸出和缩回的位置布置分别有第四涡流式接近开关和第五涡流式接近开关；所述爬爪下表面设有检测孔，第六涡流式传感器置于检测孔内；第七涡流式传感器位于塔吊顶升套架上的引进平台上，用于检测小车的位置。

进一步地，所述控制器输入端还信号监视液压油缸的控制开关、液压油缸的电源拉闸开关、培训项目选择按钮，所述控制器输出端还信号连接显示器。

总体上，通过本实用新型所构思的上述技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)与完整塔吊设备相比，本培训装置去除了塔吊起重臂，平衡臂和塔头，消除了塔顶力矩不平衡致险因子，从根本上消除了培训过程中的塔吊顶升、拆除失稳倒塌风险；本装置去除了塔吊基础节，采用底层标准节直接固定于基础的方式，在保证装置整体稳定性的基础上，使得装置高度减到最小，大大减少了体验式培训过程中高空作业风险，且能容纳更多的培训人员同时培训；

(2)本培训装置保留了塔身标准节和顶升套架，培训方法真实模拟塔吊顶升和拆除程序作业步骤，使得在体验式操作培训中，工人操作对象和主要操作内容与塔吊顶升和拆除作业真实过程完全一致，达到体验式培训效果。

(3)本装置主要构件可以采用待报废的塔吊构件，减少了装置的投入成本，也可以单独制作。本培训方法全面涵盖塔吊顶升和拆卸操作流程，培训过程中不必额外配备起重车来辅助吊装标准节，可以节省培训现场设备和作业空间(以TC6013塔吊为例的培训装置最大尺寸为平面尺寸3.73×3.73m，高度8.40-11.20m)，便于集中布设培训装置，实现大量学员体验培训，为塔吊特种工人培训和考试助力。

附图说明

图1是本实用新型的培训装置构件图；

图2是本实用新型的培训装置中操作套架的实物图；

图3是本实用新型的培训装置中立柱的实物图；

图4是本实用新型的培训装置中顶升横梁与踏步的实物示意图；

图5是本实用新型的培训装置中爬爪的实物示意图；

图6是本实用新型的培训装置中标准节支架的实物示意图；

图7是一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训方法工作流程图；

图8是本实用新型的培训装置控制原理示意图；

图9是本实用新型的方法的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本实用新型的优选实施例所构建的塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置，如图1-3所示，培训装置固定于地面12，包含三大部分，从地面往上依次为钢混基础13，立柱11和操作套架14。其中立柱由5个标准节(11.1A、11.2B、11.3C、11.4D和11.5E)从下到上依次连接，立柱11由五个标准节竖向叠置，标准节的支架11.6通过螺栓套11.7对接；操作套架由塔吊顶升套架16 和水箱15构成，顶升套架具有塔吊原有的完备功能，水箱15上还设有排水管及排水阀，水箱固定在顶升套架液压油缸17侧，能够通过注水、放水重量调节操作套架顶升和拆除过程中的平衡。

位于所述立柱11最下方的标准节11.1A与钢筋混凝土整体浇筑埋设在地下，使立柱整体稳定固定在地面。

地面12压实，基础可采用C20混凝土，配直径12@200钢筋网片，竖向间距 @500，不少于2片，露出地面不小于350mm,基础尺寸(以TC6013塔吊为例) 2.5*2.5米，厚度不小于1米。操作套架中的塔吊顶升套架上端与立柱标准节 11.5E连接。

优选地，所述操作套架还包括蓄水槽18，所述蓄水槽为矩形体，位于塔吊顶升套架16顶部与水箱15通过水管19连通，位于蓄水槽四周竖直安装有磁敏电子双色液位计20和液位变送器21，用于分别向代培训人员和控制器8反馈操作套架是否位于立柱中心。

优选地，如图8所述控制器输入端还连接第一涡流式传感器1、第二涡流式传感器2、第三涡流式传感器3、第四涡流式接近开关4、第五涡流式接近开关 5、第六涡流式传感器6、第七涡流式传感器7，如图2所述塔吊顶升套架16上端横梁22通过螺栓23连接立柱最顶端标准节11.5E，所述塔吊顶升套架上端横梁位于悬挂架24顶部设有第一涡流式传感器1；第二涡流式传感器2位于所述标准节支架11.6上端的螺栓套11.7底部；如图4-6所述塔吊顶升套架上设有顶升横梁25、爬爪30，所述顶升横梁25两端耳轴26下周面设有安装孔27，第三涡流式传感器3置于安装孔内；所述顶升横梁两端底部设有推杆式插销28、插销套29，插销套上对应与插销伸出和缩回的位置布置分别有第四涡流式接近开关4和第五涡流式接近开关5；所述爬爪30下表面设有检测孔31，第六涡流式传感器6置于检测孔内；第七涡流式传感器7位于塔吊顶升套架上的引进平台 32上，用于检测小车的位置。标准节支架上还设有踏步11.8。

所述控制器输入端还信号监视液压油缸的控制开关9、液压油缸的电源拉闸开关9.1、培训项目选择按钮9.2，所述控制器输出端还信号连接显示器9.3。

图7是按照本实用新型的优选实施例所构建的塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训方法工作流程图，其步骤是：

体验式塔吊拆卸培训过程：

(1)检查培训装置性能与状况后；

(2)判断塔吊顶升套架上下层滚轮与标准节之间的间隙是判断四个液位变送器采集的液位值差值是否大于2cm，如大于2cm，利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，塔吊顶升套架上部重心落在顶升液压缸上；

(3)伸出液压缸使顶升横梁耳轴下降至下方第一个标准节下面踏步处，并将顶升横梁两端耳轴放入踏步缺口中，推出推杆式插销，拆除连接顶端标准节与已装标准节螺栓套的高强螺栓，缓慢伸出液压缸，使顶端标准节正对已装标准节升起；

(4)小车拉入套接内至顶端标准节至正下方，将塔吊顶升操作套架与顶端标准节螺栓套的连接螺栓拆除，拉出小车将顶端标准节移出，挂载在塔吊顶升操作套架引进平台上；

(5)判断判断四个液位变送器采集的液位值差值是否大于2cm，如大于2cm，利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，塔吊顶升套架上部重心落在顶升液压缸上，打开活动爬爪，使活动爬爪翻转到标准节踏步上方，慢慢缩回液压缸，使活动爬爪踏在标准节的踏步上支撑塔吊顶升套架；

(6)将推杆式插销脱开，缓慢伸出液压缸，将顶升横梁两端的耳轴移出下方第一个标准节上边的支承踏步缺口中，伸出液压缸，将顶升横梁两端的耳轴放入下方第二个标准节上边的支承踏步缺口中，推出推杆式插销，缓慢升起液压缸，放下活动爬爪，使活动爬爪离开标准节踏步上方，再慢慢缩回液压缸进行塔吊顶升操作套架下降操作；

(7)使塔吊顶升操作套架正对已装标准节后落下，安装顶升操作套架与已装标准节螺栓套的连接螺栓；

(8)将水箱内水排出。

体验式塔吊顶升培训过程：

(9)检查培训装置性能与状况后，将顶升横梁两端的耳轴放入倒数第二个标准节上边的支承踏步缺口中，推出推杆式插销，拆去塔吊顶升套架上端与立柱顶部标准节的全部连接螺栓；

(10)操作液压缸使塔吊顶升套架顶升100mm，判断判断四个液位变送器采集的液位值差值是否大于2cm，如大于2cm，利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，塔吊顶升套架上部重心落在顶升液压缸上；

(11)继续顶升操作套架，打开活动爬爪，使活动爬爪翻转到标准节踏步上方，慢慢缩回液压缸，使活动爬爪踏在标准节的踏步上支撑塔吊顶升套架；继续缩回液压缸使顶升横梁耳轴上升至倒数第一个标准节下面踏步处，并将顶升横梁两端耳轴放入踏步缺口中，推出推杆式插销，继续顶升塔吊顶升操作套架；

(12)小车拉入待加标准节至套接内；

(13)将标准节的螺栓套与塔吊顶升操作套架螺栓连接；

(14)缓慢缩回液压缸，使待加标准节正对已装标准节后落下，取出小车，用高强螺栓连接待加标准节与已装标准节的螺栓套；

(15)顶升横梁回缩，将水箱内水排出；

(16)体验式培训结束，检查培训装置，等待管理人员指示与评价。

在执行以上步骤时本培训装置执行以下步骤进行培训：

其步骤是，

体验式塔吊拆卸培训过程：

(1)检查培训装置性能与状况后，培训人员通过培训项目选择按钮选择培训项目；

(2)控制器采集所述四个液位变送器采集的液位值，若四个液位变送器采集的液位值差值大于2cm，判断塔吊顶升套架未平衡，控制器通过继电器9.4，停止驱动液压推杆伸出，直到利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，使四个液位变送器采集的液位值差值小于2cm；

(3)控制器监视所述顶升横梁两端的第三涡流式接近开关或第四涡流式接近开关，若监视到信号，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出和缩回，检查第二涡流式传感器采集到的开关量信号，直到连接顶端标准节与已装标准节螺栓套的高强螺栓拆除，第二涡流式传感器未感应到高强螺栓；

(4)缓慢伸出液压缸，使顶端标准节正对已装标准节升起再停止后；控制器检查第七涡流式传感器采集的开关量信号，当小车拉入套接内至顶端标准节至正下方，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出和缩回，直到第一涡流式传感器未监测到塔吊顶升操作套架与顶端标准节螺栓套的连接螺栓的位置信号，且第七涡流式传感器感应到小车离开顶端标准节，并挂载在塔吊顶升操作套架引进平台上；

(5)控制器采集所述四个液位变送器采集的液位值，若四个液位变送器采集的液位值差值大于2cm，判断塔吊顶升套架不平衡，控制器停止通过继电器，停止驱动液压推杆伸出，直到利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，使四个液位变送器采集的液位值差值小于2cm；

(6)控制器监测第六涡流式传感器的开关量信号，若第六涡流式传感器感应到踏步，且第五涡流式传感器监测到推杆式插销伸出，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆缩回，检查第四涡流式传感器采集到的开关量信号，直到推杆式插销缩回第四涡流式接近开关未监视到信号；控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出，直至第三涡流式传感器未监视到开关量信号；

(7)关闭液压油缸电源，控制器监测第二涡流式传感器和第一涡流式传感器的开关量信号，当监测到连接顶端标准节与已装标准节螺栓套的高强螺栓已安装，允许塔吊拆卸结束；

(8)将水箱内水排出；

(9)培训老师根据显示器观察步骤(2)～(7)中当液压油缸停止运行时，若液压油缸的控制开关未归为0位，或液压油缸的电源拉闸开关未断开，则判罚体验培训结束。

体验式塔吊顶升培训过程：

(10)检查培训装置性能与状况后，，培训人员通过培训项目选择按钮选择培训项目；

(11)控制器监视第三涡流式传感器和第四涡流式传感器采集到的开关量信号，若监视到顶升横梁两端位于踏步缺口中，且推杆式插销已伸出，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出和缩回，直到监视拆去塔吊顶升套架上端与立柱顶部标准节的全部连接螺栓的第一涡流式传感器未采集到开关量信号；

(12)控制器采集所述四个液位变送器采集的液位值，若四个液位变送器采集的液位值差值大于2cm，判断塔吊顶升套架未平衡，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出，直到利用蓄水槽对水箱注水，或水箱放水使培训装置前后力矩达到平衡，使四个液位变送器采集的液位值差值小于2cm；

(13)控制器监测第六涡流式传感器的开关量信号，若第六涡流式传感器感应到踏步，且第五涡流式传感器监测到推杆式插销伸出，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆缩回，直到监视到第六涡流式传感器未采集到的开关量信号；或直到监视到第四涡流式传感器采集到推杆式插销缩回，同时控制器通过继电器，停止驱动液压推杆推出，直到监视到第三涡流式传感器和第五涡流式传感器均采集到开关量信号；

(14)在塔吊顶升套架顶部超出已安装标准节一个标准节高度，液压推杆停止伸出后，控制器检查第七涡流式传感器采集的开关量信号，当小车拉入套接内至顶端标准节至正下方，控制器通过继电器，停止驱动液压推杆伸出和缩回；

(15)直到第一涡流式传感器监测到塔吊顶升操作套架与顶端标准节螺栓套的连接螺栓的位置信号，且第七涡流式传感器感应到小车离开顶端标准节，并挂载在塔吊顶升操作套架引进平台上；

(16)关闭液压油缸电源，控制器监测第二涡流式传感器采集的开关量信号，若第二涡流式传感器感应到高强螺栓已连接待加标准节与已装标准节的螺栓套；

(17)体验式培训结束，检查培训装置；

(18)培训老师根据显示器观察步骤(11)～(16)中当液压油缸停止运行时，若液压油缸的控制开关未归为0位，或液压油缸的电源拉闸开关未断开，则判罚体验培训结束。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种塔吊顶升与拆除程序作业体验式培训装置，由上至下竖向叠置依次包括操作套架、立柱、基础，其特征在于，所述立柱由五个标准节竖向叠置，标准节的支架通过螺栓套对接，所述操作套架包括塔吊顶升套架、和水箱，所述水箱固定在塔吊顶升套架液压油缸侧，水箱上还设有排水管及排水阀，能够通过注水、放水重量调节操作套架顶升和拆除过程中的平衡。

2.根据权利要求1所述的培训装置，其特征在于，位于所述立柱最下方的标准节与钢筋混凝土整体浇筑埋设在地下，使立柱整体稳定固定在地面。

3.根据权利要求1所述的培训装置，其特征在于，所述基础采用C20混凝土，配直径12@200钢筋网片，竖向间距@500，不少于2片，露出地面不小于350mm，基础尺寸2.5*2.5米，厚度不小于1米，地面压实。

4.根据权利要求1所述的培训装置，其特征在于，所述操作套架还包括蓄水槽、和引进平台，所述蓄水槽为矩形体，位于塔吊顶升套架顶部与水箱通过水管连通，位于蓄水槽四周竖直安装有磁敏电子双色液位计和液位变送器，用于分别向待培训人员和控制器反馈操作套架是否位于立柱中心；所述引进平台上设有小车。

5.根据权利要求4所述的培训装置，其特征在于，所述控制器输入端还信号连接第一涡流式传感器、第二涡流式传感器、第三涡流式传感器、第四涡流式接近开关、第五涡流式接近开关、第六涡流式传感器、第七涡流式传感器，控制器输出端信号连接液压油缸油泵的继电器，所述塔吊顶升套架上端横梁通过螺栓连接立柱最顶端标准节，所述塔吊顶升套架上端横梁位于悬挂架顶部设有第一涡流式传感器；第二涡流式传感器位于所述标准节支架上端的螺栓套底部；所述塔吊顶升套架上设有顶升横梁、爬爪，顶升横梁两端耳轴下周面设有安装孔，第三涡流式传感器置于安装孔内；顶升横梁两端底部设有推杆式插销、插销套，插销套上对应与插销伸出和缩回的位置布置分别有第四涡流式接近开关和第五涡流式接近开关；爬爪下表面设有检测孔，第六涡流式传感器置于检测孔内；第七涡流式传感器位于塔吊顶升套架上的引进平台上，用于检测小车的位置。

6.根据权利要求5所述的培训装置，其特征在于，所述控制器输入端还信号监视液压油缸的控制开关、液压油缸的电源拉闸开关、培训项目选择按钮，所述控制器输出端还信号连接显示器。