史（shǐ）常青　鄧援超　趙黎明

（湖北工業大學機械工程學院，湖北武漢（hàn）　430068）

　　在水泥生產行業，生產環境及其惡劣（liè），給（gěi）水泥裝車機碼垛裝（zhuāng）置的（de）研發與設計帶來一係列的問題（tí）。圍繞著水泥裝車的碼垛問題，設計和研究一種針對車廂內的碼垛裝車裝置（zhì）。在碼垛裝置中，有著大量的導軌（guǐ）導柱裝置，而水泥生（shēng）產環境給（gěi）導柱導套裝置的運行帶來極大不便，技術人員針對（duì）這（zhè）一係列問題，運用TRIZ理論中（zhōng）的發明原理提（tí）出新的解決方案。
　　1　碼垛裝置背景介紹
　　水泥裝車機在工作過程中，其工序包括：灌包，輸送，轉向，對中，分配，碼垛。
　　水泥裝車機在工作過程中，首先是水泥經過灌裝係（xì）統（tǒng）灌裝成袋裝；水泥（ní）之後（hòu）經過輸送皮帶輸送到轉向工位，轉向工（gōng）位動作之（zhī）後，水泥包由原（yuán）來（lái）的豎包變成橫向，然後到達對中皮（pí）帶機進行對（duì）中動作，調整水泥包在輸送過程中可能（néng）產生的方向不正問題，經過對中之後，水泥包由分配皮帶機分配到左右兩（liǎng）側的碼垛（duǒ）裝置，然後由碼垛裝置進行碼垛。
　　碼垛裝置是水泥（ní）裝（zhuāng）車機的關鍵部位，其結構（gòu）示（shì）意圖（見圖1）。

　　前後閘門連接在側板上，閘門的開（kāi）合由氣缸驅動連杆來完成（chéng），側板固定在方導套上，方導套由氣缸驅動可以在方導軌上完成升降（jiàng）動作。水泥包掉入前後（hòu）閘門之（zhī）後，氣（qì）缸驅動方導套帶動側板進而帶動（dòng）水泥包下降到落包工位，然後閘門打開，水泥包掉入車廂底板，完（wán）成碼包動作。
　　2　問題分析
　　2.1問題描述
　　由於水泥裝車機工作環（huán）境惡劣，工（gōng）作車間內含有（yǒu）大量的懸浮水泥顆粒，這些懸浮（fú）的水泥顆粒附著於（yú）方導軌上之後（hòu），影響方（fāng）導套在導軌上的升降動作，甚至因此有卡頓現象，從而降低了水泥裝車機的工作（zuò）效率。針對此問題，在以往的工作過程中，通常是依靠定期清理方導軌上的（de）水泥灰塵．短（duǎn）時（shí）間內定期加潤滑油來解決，而這樣做不僅費時費力，而且過多的潤滑油會順著方導軌流下，滴落在車（chē）廂內的水泥包（bāo）上，影響（xiǎng）水泥（ní）質量。
　　2.2係統組件分析
　　根據係統組件及係統的（de）工作原理，對係統進（jìn）行組件分析。該係統包括碼垛裝置組件包括：碼垛行走軸套，方導軌連接板，方（fāng）導軌，銅板，側板，連杆裝置，閘門裝置，碼垛升降（jiàng）驅動氣（qì）缸和閘門驅動（dòng）氣缸。組件（jiàn）模型。
　　根據（jù）係統組件模（mó）型（xíng）及（jí）係統的工作原理，對係統進行功能分析。該（gāi）係統中的超係統組件有：碼垛平台，空氣（qì）壓縮機，能量源，控製單元；係統組（zǔ）件包括：連杆（gǎn）裝置，方滑塊裝置，前碼垛閘門裝置，後碼垛閘門裝置，放導軌裝置。
　　通過係統組件模型分析，可以很清楚的得出係統中的組件有哪（nǎ）些，以及（jí）它們之間的（de）相互關係，並得出影響碼垛工（gōng）作的4個功能因素：①水泥裝車（chē）機的工作環境中大量存（cún）在的粉塵；②方導軌（guǐ）和方導套的潤滑周期和潤滑油的用量；③銅板油槽的布置形式；④導套的（de）密封效果（guǒ）。
　　2.3因果（guǒ）分析
　　通過對係統中問題進行因果分析，找出（chū）造成問（wèn）題的原因，利用相關資源，從而尋求問題的入手點。通過對本案例進行因果分析，可以得出其原因軸。
　　通過查看其（qí）原因（yīn）軸，可以得出（chū）幾點主（zhǔ）要原（yuán）因如下：①裝車機的工作環境中含有大量的（de）粉塵導致需要較短的潤滑周期（qī）；②較（jiào）短的潤滑周期導致（zhì）需要耗費較多的潤滑油；③較（jiào）多的潤滑油因為密封問題導（dǎo）致潤滑油的滴落問題（tí）。
　　3　解決問題
　　通過分析，以及問題入手點的尋找，提出兩組矛（máo）盾，並利用創新原理、矛盾矩陣、標準解等來提出解決方案。利（lì）用TRIZ理論對問題中的（de）矛盾進行定義，定義兩對矛盾如下：
　　矛盾一：要使運方導（dǎo）套與方導軌運行穩定可靠（kào），就會產生潤滑油消耗增多，油耗增多就會產生潤滑油滴落問題。
　　需要改善的參數：27^#可靠性（改善運行的穩定性）。
　　造成惡化的參數：26^#物質或事物的（de）數量（潤滑油的（de）消耗增多並產生（shēng）滴落問（wèn）題）。
　　矛盾二：加入潤滑油提高方滑（huá）塊滑動的速度進而提高工作效率，就會出現（xiàn）潤滑油滴落問題。
　　需要改善的參數：9^#速度（提高方滑塊滑動的速度）。
　　造（zào）成惡化的參數：28^#物質或事物的數量（潤（rùn）滑油的消耗增多並產生滴落問題）。
　　矛盾1需要改善的參數：27^#可靠性（改善運（yùn）行的穩定性（xìng））；
　　造成惡化的參數：26^#物質（zhì）或事物的（de）數量（潤滑油（yóu）的（de）消耗增多並產生（shēng）滴落問題（tí））。
　　查（chá）閱阿奇蘇勒矛（máo）盾矩陣可（kě）以得到四個（gè）解，對應的四個發明原理分別是：①21^#快速（sù）；②28^#機械係（xì）統的代替（tì）；③40^#複合材料；④3^#局部質量。
　　根據（jù）上述四個發明原理，初步提出一種解決（jué）方案，其對應原理是28^#原理（lǐ）——機械係統的代替（tì）。機（jī）械係（xì）統的代替，顧名思義，就是用一種新的機（jī）械係統替代原有的機（jī）械係統，進而避開原來（lái）產生問題（tí）的部位。水泥裝車機在該案例中產（chǎn）生問題的主要原因是水泥廠車間內水泥（ní）粉塵較多，從而不可避免的需要（yào）經常注入潤滑（huá）油進行潤滑，進而導（dǎo）致過多的（de）潤滑油滴落到水（shuǐ）泥上，要想用一種新的（de）機械係統代替原有機械係統，就是要用一種全新的結構代替原有的方導軌和導套裝置，來完（wán）成碼垛的升降（jiàng）動（dòng）作。基於這條發明原理，提出的一種（zhǒng）新的（de）碼垛結構（見圖2）。

　　這種結構是一種剪叉式結構，通過液壓缸驅動來完成升降碼垛裝置的升降動作，可以完全避開方導軌與方導套的潤滑問題。
　　矛盾2需要改善的參數：9^#速（sù）度（提高方滑塊滑動的（de）速（sù）度）。
　　造成惡化的參（cān）數：26^#物質或事物的數量（潤滑油（yóu）的消（xiāo）耗（hào）增多並產（chǎn）生滴落問題）。
　　查（chá）閱阿奇蘇勒矛盾矩陣可以得到四個解，對（duì）應的四個發明原理分別是：①10^#預先作用；②19^#周（zhōu）期性作用（yòng）；③29^#氣壓與（yǔ）液壓結構；④38^#加速氧化。
　　通過梳理以上四（sì）個發明原理，初步提出一種解決方（fāng）案，方案對應原理是19^#周期（qī）性作用。周期性作用，根據這（zhè）一條發明原理展開思維（wéi），可以考慮將多餘的（de）潤滑油再次引入潤滑係統，形成一個周期性作用，既可以保證方導軌的潤滑效果，又（yòu）可以避免過多的潤滑油順著方導軌流下滴落到水泥包上麵，如何才能讓多餘的潤滑油形成周期性作用？通過對方（fāng）導軌內的銅板提出一種新結（jié）構，將油（yóu）槽的布置形（xíng）式由以前的螺旋形改成分層布（bù）置（zhì），並將Z後一層油槽做成異性（xìng）油槽，形成一個儲油空間（jiān），再通過管接（jiē）頭將儲存在Z後一個油槽的多餘的潤（rùn）滑油引入其（qí）它過濾裝置，經過過濾的油又可以重複進入潤滑係統（tǒng），形成周期性作用（yòng）。
　　潤滑油從進油孔進入之後（hòu），經過4層油槽後多餘的（de）油會進入（rù）Z後一層異形（xíng）油槽，異形油（yóu）槽呈一個（gè）V字形狀，並且呈45度角向（xiàng）下傾（qīng）斜，起一個儲油的作用，V形油槽和出油（yóu）孔（kǒng）聯通，多餘的油可以順著管路流向其他裝（zhuāng）置。從而解決了以前的潤滑油滴落問題（tí）。
　　4　總結
　　利用TRIZ創新方法，得（dé）到碼垛裝置潤滑問題的兩個解決方案：方案一采用機械係統替代（dài）的方法解決問題，剪叉式（shì）升降結構形式複雜，而且安裝困難，耗費的成本較高；方案二通過使潤滑油形成一個周期性作用，既可以保證（zhèng）方導（dǎo）軌和方導套的潤（rùn）滑效果，又可以有效解決潤滑油滴落的問題，簡單易行，在原有的結構上改動量（liàng）也比較小。通過（guò）對上述兩種方案的對比，認為方案二較（jiào）好，所以Z終采用方案二。利用方案二（èr）對碼垛裝置進行（háng）優（yōu）化設計，製作完成（chéng）樣機。樣機中方導套和方導軌能運行順暢，並解決了（le）潤（rùn）滑（huá）油滴落問題。
　　參考文（wén）獻
　　[1]黃蕾（lěi），鄧援超.TRIZ理論及其在袋裝飼（sì）料智能裝車機中的應用（yòng）[J].飼料工業，2015（15）
　　[2]黃蕾（lěi），鄧援超.基於TRIZ理論的（de）水泥自動裝車機研究[J].湖北工業大學學報，2015（4）

來源：《科技創業月刊》2016年第24期