消防炮升降塔裝置創(chuàng)新設(shè)計論文范文
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1.1分析問題和問題模型的定義對問題模型的定義，就是轉(zhuǎn)化為TRIZ標(biāo)準(zhǔn)問題，將一般領(lǐng)域的問題轉(zhuǎn)化為表述系統(tǒng)性能的39個通用工程參數(shù)，然后確定阿奇舒勒矛盾矩陣表的待改善參數(shù)和惡化參數(shù)。現(xiàn)有的消防炮升降塔裝置采用機械傳動，質(zhì)量體積龐大，傳動平穩(wěn)性較差，承載力不高，效率低，噪音大，不能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的動作和無級調(diào)速，自動化程度不高。提高自動化程度，則會使裝置復(fù)雜。因此待改善參數(shù)可定義為自動化程度，惡化參數(shù)為設(shè)備復(fù)雜性，構(gòu)建自動化程度和設(shè)備復(fù)雜性之間的技術(shù)矛盾。減少質(zhì)量體積，會帶來結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。因此待改善參數(shù)可定義為靜止物體體積，惡化參數(shù)為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，構(gòu)建靜止物體體積和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的技術(shù)矛盾。提高承載力，會造成產(chǎn)品制造精度的降低。相應(yīng)定義為力與制造精度之間的技術(shù)矛盾。
1.2選擇和分析解決方案查找TRIZ矛盾矩陣，得出消防炮升降塔裝置的阿奇舒勒矩陣如表1所示，共有9個發(fā)明原理。結(jié)合實踐需要，推薦的消防炮升降塔裝置的發(fā)明原理序號共4個，對應(yīng)的發(fā)明原理為10－預(yù)先作用、15－動態(tài)化、24－中介物、29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)。10－預(yù)先作用：在操作開始前使物體局部或全部產(chǎn)生所需變化；預(yù)先對物體進行特殊安排，使其在時間上有準(zhǔn)備或已處于易操作的位置。采用的油缸活塞桿是中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。在油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其他方位設(shè)有液位控制器，溫度繼電器，液位液溫計。15－動態(tài)化：使物體或其環(huán)境在操作的每一個階段自動調(diào)整，以達到優(yōu)化的性能；把物體分為幾部分，各部分之間可以相對改變位置，將不動的物體改變?yōu)榭蓜拥幕蚓咦赃m應(yīng)性。在油缸完全伸出、縮進處裝有限位開關(guān)。24－中介物，使用中介物傳遞某一物體或某一中間過程，或?qū)⒁粋€容易移動的物體與另一個物體暫時結(jié)合，采用液壓油實現(xiàn)傳動。29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)：將物體固體零部件用氣動或液壓零部件代替。在創(chuàng)新設(shè)計中，采用液壓傳動代替原機械傳動實現(xiàn)升降塔的升降動作，采用電磁換向閥換向?qū)崿F(xiàn)消防炮的升降。
1.3具體解決方案通過以上創(chuàng)新原理的分析，以此為創(chuàng)新設(shè)計思路，得出最終的消防炮升降塔裝置創(chuàng)新設(shè)計方案：采用液壓傳動機構(gòu)，包括電動機、接近開關(guān)，油缸，設(shè)置在油缸內(nèi)部的活塞及活塞桿（中空結(jié)構(gòu)）、油缸回路，鋼筒端部設(shè)置的法蘭，油箱，泵組，控制閥組。油箱、泵組、控制閥組通過管路連接形成動力站，如圖1所示。油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其它方位設(shè)有液位控制器、溫度繼電器、液位液溫計。油缸活塞桿為中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根耐腐蝕內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），并在油缸完全伸出、縮進處裝有限位開關(guān)，在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。油缸如圖2所示。在液壓吸油管處設(shè)有單向閥。控制閥組設(shè)有兩個油路，分別連通油缸的有桿腔和無桿腔，每個油路進油端設(shè)有單向閥和溢流閥，單向閥流出口連接一個換向閥，通過控制換向閥從而控制油流入的是有桿腔還是無桿腔，換向閥流出口分別設(shè)有平衡閥，油通過平衡閥大部分流入有桿腔（無桿腔）、少許壓力油通過平衡閥作用將無桿腔（有桿腔）回路打開，從而使無桿腔（有桿腔）中油流回油箱，形成鎖緊回路，在平衡閥流出口并聯(lián)一個溢流閥。消防炮升降塔裝置的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。
2小結(jié)
針對現(xiàn)有消防炮升降塔裝置存在的傳動效率低、承載力小、自動化程度不高等問題，應(yīng)用TRIZ理論通用工程參數(shù)定義技術(shù)矛盾，查找矛盾矩陣對應(yīng)的創(chuàng)新原理，通過分析并結(jié)合實際，提出消防炮升降塔裝置的創(chuàng)新設(shè)計方案，采用液壓傳動機構(gòu)實現(xiàn)升降，整個裝置的質(zhì)量體積都有縮小，且傳動平穩(wěn)，承載力大，能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速與復(fù)雜動作，能夠自動潤滑，易于實現(xiàn)過載保護，便于實現(xiàn)自動化。經(jīng)多次實踐證明該設(shè)計方案是可靠可行的，已申請專利。
作者：徐才紅單位：常州瑞陽液壓成套有限公司