SolidWorks 動畫演示在塔吊拆除培訓中的應用

朱朋飛 朱偉偉

（中國能源建設集團江蘇省電力建設第三工程有限公司，鎮(zhèn)江 212000）

SolidWorks 軟件功能強大、組件繁多，能夠為客戶提供精準的設計方案，減少設計過程中的錯誤，保證設計質(zhì)量。零件設計模塊的基本特征功能有拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列以及鏡像等[1]。裝配模塊的運動算例功能可通過三維動畫的方式，將裝配體各部件按照既定的裝配順序運動組合，加以局部特寫和人工講解，從而全面詳細地展示塔吊拆除的所有步驟和注 意事項。

巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3 核電項目工程正處于收尾階段，布置在K-3 常規(guī)島廠房外的塔吊已完成吊裝任務，需立即進行拆除，為場地清理爭取時間。現(xiàn)階段，由于嚴重缺少安拆工人，塔吊的拆除工作必須要項目現(xiàn)場的其他安裝作業(yè)人員和起重人員擇優(yōu)參與。因此，借助SolidWorks 三維動畫，對這些從未參與過塔吊安拆的工人進行全面的培訓和交底。

1 塔吊拆除風險概述

塔吊拆除屬于施工作業(yè)中的高風險項目，作業(yè)實施過程中高空落物、高空墜落、機械傾覆、機械故障、起重傷害以及意外受傷等危險因素較多。作業(yè)環(huán)境一般較為復雜，要充分考慮到拆除場地的警戒合理布置、拆除平面機械與已構筑物的防碰撞措施和吊機工作半徑等[2]。

2 塔吊拆除過程

待拆除塔吊為底座壓重式工況：75 m 長起重臂，17.5 m 長平衡臂，塔身高度51 m，15 節(jié)標準節(jié)。從塔吊高度和施工場地兩方面考慮，塔吊拆除分為塔身降節(jié)和起重臂、平衡臂等的拆除兩個階段。

具體拆除順序：標準節(jié)降11 節(jié)→拆除鉤頭及鋼絲繩→解除電氣系統(tǒng)→拆除平衡重（剩1 塊3.5 t）→拆除起重臂總成→拆除剩余的平衡重→拆除平衡臂→拆除回轉(zhuǎn)塔身→拆除回轉(zhuǎn)支承總成（含操作室）→拆除爬升架→拆除剩余的標準節(jié)、加強節(jié)→拆除底座。

3 動畫模擬展示

3.1 SolidWorks 制作塔吊零部件三維模型

通過SolidWorks 軟件，1 ∶1 制作塔吊各零部件的三維模型。首先，對實物尺寸進行測量，以塔身標準節(jié)為例，先測量主框架尺寸，再測量小部件尺寸，記錄各尺寸之間的關系[3]。其次，打開軟件的草圖繪制界面，在上視基準面上繪制主框架角鋼L 形切面草圖，再使用拉伸功能把草圖向Z 軸拉伸到尺寸長度，使二維的面成為三維的體。連接小部件的草圖可在拉伸出的三維主框架的面上進行繪制，也可根據(jù)實際情況，在右視基準面和前視基準面上進行繪制。最后，使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、切除、鏡像以及陣列等功能，完成三維模型的建立與修整[3]。零部件模型制作完成后，按照塔吊的實際組裝順序?qū)ζ溥M行裝配。裝配完成后的效果如圖1 所示。

3.2 制作動畫

塔身的降節(jié)依靠套架撐著塔身以上的部分反復爬升和下降完成。如圖2 所示，套架爬升側上有活動爬爪（掛在踏步上，可支撐塔身以上重量），下有頂升橫梁（掛在踏步上，可支撐塔身以上重量）。在頂升油缸的伸縮下，活動爬爪和頂升橫梁交替承載塔身以上重量，以此實現(xiàn)套架的爬升與下降，最終完成降節(jié)任務。塔身降節(jié)在塔吊拆除工作中風險極高，需要爬升架上、中、下3 層平臺的工作人員協(xié)同配合。對于從未參與塔吊拆除工作的新人來講，只靠文字描述幾乎不能理解其中的步驟，甚至一些構件的名稱都難以理解。在沒有實物參照的情況下，三維立體模型的建立和運動，無疑是最有效、最生動的培訓資料。因此，以塔身降節(jié)為例，介紹三維動畫的制作。

在軟件的裝配界面中，插入標準節(jié)、套架和回轉(zhuǎn)總成三維零件，利用固定、重合、平行、垂距離以及角度等功能將頂升系統(tǒng)裝配成形，然后新建運動算例，通過在運動算例中的時間尺上修改部件之間的配合約束、設置各部件在不同時間點關鍵幀的不同位置和展示角度，完成整套動畫的制作[4]。比如，降節(jié)時，油缸的伸縮距離變化帶動套架或頂升橫梁的上升下降，而上升和下降又處于不同的時間點上。

3.2.1 塔身降節(jié)具體步驟

以下內(nèi)容的展示均由三維動畫輔助人工解說，三維動畫無法展示之處均由人工講解。

第一，解除起升和變幅限位，連接泵站-油缸的油管，泵站接電源。第二，指揮塔吊吊起2 只1 t 水泥丁字塊，配平起重臂和平衡臂，使套架四面的16個導向輪與塔身標準節(jié)間隙在2 ～3 mm，便于套架順利升降。第三，套架初始狀態(tài)是油缸完全收縮，油缸底座掛在從上往下數(shù)第5 個踏步上。掀開活動爬爪，操作泵站使頂升油缸伸出，套架上升至套架頂部銷孔與回轉(zhuǎn)塔身銷孔對齊并打入4 只連接銷軸，插上保險銷。第四，打出待拆除標準節(jié)與回轉(zhuǎn)支撐總成底部的8 個連接銷軸和保險銷。第五，油缸繼續(xù)伸出，直到回轉(zhuǎn)支撐總成剛剛離開塔身，將待拆除標準節(jié)掛在引進小車上。第六，繼續(xù)伸出油缸，直到待拆除標準節(jié)與下一標準節(jié)脫離2 ～3 cm，將待拆除標準節(jié)從套架出口側蕩出。此時，油缸的一個行程還沒有結束。第七，收縮油缸，將活動爬爪掛在油缸底座上的一組踏步上，繼續(xù)收縮油缸，扳開油缸底座使其和踏步分離，然后伸出油缸將油缸底座下移1 個踏步?；顒优雷陀透椎鬃慕惶娉休d塔身以上重量，每降1 節(jié)標準節(jié)高度，下移2 個踏步。第八，下移2 個踏步后，打入回轉(zhuǎn)支撐總成與下一標準節(jié)的4 個替代銷后，指揮塔吊操作工將配平用的丁字塊放下，并將掛在引進梁上的標準節(jié)吊離，如圖3 所示。至此，完成一節(jié)標準節(jié)的降節(jié)。

重復第四步至第八步，完成標準節(jié)降節(jié)后，將套架與回轉(zhuǎn)支撐平臺分離，在油缸收完后拆除泵站電機電源。

3.2.2 塔身降節(jié)主要危險點

第一，油泵電機接線。確認油泵電機風扇葉片旋向和電機外殼箭頭保持一致，避免燒壞油泵。如有錯誤，重新接線。第二，檢查油泵電機到電柜的電路是否完好，防止觸電事故的發(fā)生。第三，檢查油泵液位是否在液位柱一半以上，防止液壓油不夠，頂力不足。第四，錘打銷軸時，注意錘點前后不要站人，防止誤傷。銷軸即將被打出時，使用繩子系住銷軸，防止銷軸掉落，拎錘人員小力錘打銷軸。被打出的銷軸和保險銷用鐵絲串好送至地面。第五，所使用的鐵錘、扳手等工器具使用時帶好防脫繩。小工器具使用完立即放進工具包，防止高處落物的發(fā)生。第六，降節(jié)時，做好相關區(qū)域隔離警戒。此外，地下工作人員不得靠近塔身正下方區(qū)域。

3.2.3 降節(jié)后塔吊拆除

降節(jié)完成之后，按照以下的拆除步驟，分別對起重臂、平衡臂和套架進行拆除。起重臂拆除時，需將變幅小車固定在起重臂根部（如圖4 所示），解除起重臂電路。起重臂上弦和塔頭之間的連接銷軸拆除后，再將起重臂下弦和塔頭之間連接銷軸的保護罩殼上移，然后將起重臂和兩個銷軸整體抽出，完成起重臂的拆除。

起重臂拆除要確保起重臂上無浮置物，人員全部從起重臂撤離。起重臂首尾兩端要系好足夠長的溜繩，確保起重臂拆除過程中不發(fā)生碰撞。

平衡臂共有前后兩節(jié)，先拆除平衡臂后節(jié)，再拆除平衡臂前節(jié)。平衡臂前節(jié)的拆除首先要將平衡臂前節(jié)與塔頭之間的長短連接拉桿的銷軸拆除，而后拆除前后節(jié)臂之間的兩只連接銷軸；平衡臂后節(jié)的拆除要先將其和塔頭之間的連接拉桿銷軸拆除，然后用拆除起重臂的方式，把平衡臂前節(jié)與塔頭連接銷軸的保護罩殼上移，將平衡臂前節(jié)及其銷軸整體抽離。

套架吊起的過程中，拆除人員在標準節(jié)平臺和爬梯上時刻觀察套架導向輪的間隙，如間隙過大或過小，及時指揮汽車吊進行調(diào)整，保證套架順利從標準節(jié)抽離。拆除頂升撐腳操作平臺、頂升撐腳及其底座后，豎直放在地面，薄木板支撐。

4 塔吊拆除主要安全要求

第一，待拆除部件不得有浮置物，所有零散部件用鐵絲固定牢固。第二，所使用的工器具要有防脫繩，防止高處落物。第三，捶打銷軸時，錘點前后上下不得有人，防止造成人員傷害。第四，銷軸即將打出時，銷軸尾部用安全繩捆綁，防止銷軸掉落。第五，使用五項勞保用品，安全帶高掛低用，不得雙鉤脫離，不得掛在無效固件上。第六，嚴格遵守“四不傷害”原則和起重吊裝“十不吊”。第七，合理采用吊機和吊索具。第八，禁止違規(guī)指揮，強令冒險作業(yè)。第九，四級及其以上大風等惡劣天氣不得降節(jié)，五級及其以上大風禁止拆除作業(yè)[5]。

5 結語

通過SolidWorks 對塔吊拆除進行三維動畫演示，新進工作人員對塔吊結構有了更深的了解，快速進入對塔吊拆除的技術和安全學習，學習內(nèi)容生動形象不枯燥。此次使用三維動畫輔助交底培訓的效果非常顯著，實際生產(chǎn)中，新人快速上手拆除工作，安全工作把控到位，受到業(yè)主、監(jiān)理的一致好評，也證實了利用SolidWorks 三維動畫輔助交底培訓的方式對培養(yǎng)新人具有可行性。