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输送设备/机器人 |
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基于TRIZ理论斗式提升机传动滚筒的创新设计 |
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作者： |
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前言
斗式提升机是一种垂直向上的输送设备，主要应用于化工、矿山、蓄电池等行业输送粉状、颗粒状、小块状的松散物料。传动滚筒是斗式提升机传动机构中的关键部件，主要采用水玻璃砂手工刮板造型铸造成型，铸件尺寸精度低，表面粗糙度较差，铸件质量不稳定，成型周期长。随着企业市场竞争的加剧，要求企业产品研发生产周期不断缩短，现有的铸造成型方法已经无法满足实际生产的需求，急需对斗式提升机传动滚筒进行创新设计。
1 基于TRIZ理论的产品创新设计方法
利用TRIZ理论解决创新设计问题的一般方法：首先，要对一个待解决的实际问题进行仔细的分析并加以定义；然后，根据TRIZ理论提供的方法，将待解决的实际问题归纳为TRIZ标准问题模型；接着，针对不同的问题模型，应用TRIZ理论不同的工具，找到解决问题的标准方案模型；最后，将这些解决方案模型应用到具体问题之中，得到解决问题的最终方案。
2 TRIZ理论在传动滚筒创新设计中的应用
2.1 分析问题
现有提升机传动滚筒整体形状为鼓形，材料为HT20-40，其结构如图所示。采用常规的砂型铸造方法整体铸造成型，其造型方法粗放，加工工序多，可制造性差，效率低下，黏砂、砂孔、毛刺飞边等铸造缺陷在所难免。而且水玻璃砂铸件落砂清理较困难，旧砂回用也较困难，旧砂再生负荷量重，旧砂再生设备投资大，后续工序劳动强度大，成本高。因此，多数企业只好将旧砂废弃，必然对周围环境造成污染。
传动滚筒结构图
2.2 定义问题模型
定义问题模型．即是转化为TRIZ标准问题，要求将一般领域的问题描述转换为39个通用工程参数中的2项，然后确定要改善的工程参数和恶化的工程参数之间的技术矛盾。
现有提升机传动滚筒采用砂型铸造的方法成型，其可制造性差，如果提高其可制造性，则必须改变产品的形状。需要改善的工程参数可以定义为可制造性，恶化的工程参数定义为形状，则可以构建可制造性与形状之间的技术矛盾。
在现有成型方法下，为提高生产效率，必然会造成产品制造精度的降低，相应可以定义为生产率与制造精度之间的技术矛盾。
如果降低皮带轮的重量即减少物质损失，则其产品的结构也必须改变，同样可以定义为物质损失与形状之间的技术矛盾。
2.3 解决方案的选择和分析
根据得到的工程参数，确定解决问题需要的创新原理。通过查询阿奇舒勒的技术矛盾矩阵，找到2个工程参数对应的方格，得到方格中推荐的发明原理。可制造性与形状之间矛盾的推荐发明原理分别是1、28、13、27号原理；生产率与制造精度之间矛盾推荐的发明原理分别是18、10、32、1号原理；物质损失与形状之间的矛盾推荐的发明原理分别是29、35、3、5号原理。综合分析以上TRIZ理论提供的创新原理的解释，结合生产实践需要，对斗式提升机传动滚筒创新设计具有指导性意义的是创新原理：1号分割原理、5号组合原理和27号廉价替代品原理。
1号分割原理的应用技巧 如果系统因重量或体积太大而不易操纵，则可将其分割成若干轻便的子系统，使每一部分均易于操纵。提升机传动滚筒为整体铸造结构，重量较大，可以考虑将传动滚筒分割成几个部分，分别加工成型。
5号创新原理的应用技巧 将其他材料和技术引入到老的系统中，在空间上加以组合，可以提高系统性能。
27号创新原理的应用技巧 用简单代替复杂，用廉价代替高价，用容易获得的材料代替难获得的材料。提升机传动滚筒的材料为灰铸铁，焊接性能不好，可以考虑引入容易从市场上购买到的Q235A钢板、钢管做为各子系统的材料，进行焊接组合。
2.4 具体解决方案
通过对以上1号、5号和27号创新原理的分析，以此为创新设计的思路，可以得出最终的提升机传动滚筒创新设计方案：将传动滚筒整体式结构分割成轮缘、辐板和轮毂的组合式结构，可以分别用Q235A钢管或钢板卷制轮缘，滚筒焊接好后，再作机械加工，用Q235A钢板加工辐板，用Q235A钢棒加工轮毂，粗加工内孔，焊接后才精加工，结构如图所示。
改进后传动滚筒结构图
3 结语
针对现有斗式提升机传动滚筒存在的整体铸造成型周期长、废品率高、加工工序多等问题，应用TRIZ理论的通用工程参数定义技术矛盾，查找矛盾矩阵对应的创新原理，通过对创新原理的分析，结合实际问题，提出传动滚筒的创新设计方案，改变现有传动滚筒整体式结构，用Q235A钢板、钢棒和钢管组焊而成。产品设计简便，生产速度快，加工工序少，经多次实践证明该设计方案是可靠可行的。(end)
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(8/25/2012) |
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