基于TRIZ創(chuàng)新方法的新型枸杞篩分機

劉小蘭

摘 要：采用機械振動篩分機進行枸杞篩分，是目前中、小企業(yè)及個體商戶篩分枸杞的主要方法，但該篩分機篩網(wǎng)比較容易堵塞，嚴(yán)重影響篩分效率低，難以滿足需求，故提出對枸杞篩選機進行技術(shù)改進。文章就是基于TRIZ創(chuàng)新方法，進行系統(tǒng)問題分析，利用技術(shù)矛盾、物理矛盾等解決問題的工具提出了解決問題的有效方案。

關(guān)鍵詞：TRIZ創(chuàng)新方法；枸杞；堵塞

中圖分類號：S226.5 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0030-02

Abstract： At present， it is the main method for middle and small enterprises and individual merchants to screen Chinese wolfberry by using mechanical vibration sieving machine. However， the screen screen of this machine is easily blocked， which seriously affects the screening efficiency and is difficult to meet the demand. Therefore， the technical improvement of lycium barbarum screening machine was put forward. This article is based on the Triz innovation method， carries on the system question analysis， uses the technical contradiction， the physics contradiction and so on solves the question the tool to propose the effective plan to solve the problem.

Keywords： TRIZ innovation method； lycium barbarum； blocking

引言

內(nèi)蒙古巴盟地區(qū)是枸杞的主要產(chǎn)地之一，過去產(chǎn)品的分級，一般是采用人力分揀，分揀過程工作量大、效率低。近年來，隨著人們對枸杞的需求量增加和品級要求越來越高，對枸杞的分級要求越來越嚴(yán)，故采用了篩選機進行分揀。目前應(yīng)用最廣泛的就是慣性篩選機，利用搖動篩網(wǎng)進行篩選，但由該機械篩選效率依然不高，難以滿足需求，故提出對枸杞篩選機進行技術(shù)改進。

1 問題分析

1.1 系統(tǒng)的工作原理及主要問題

枸杞慣性篩選機以曲柄連桿機構(gòu)作為傳動部件，電機通過皮帶傳動使偏心軸旋轉(zhuǎn)，然后靠連桿來帶動篩箱作一定方向往復(fù)運動工作，使篩箱具有向上和向前的加速度。枸杞由上料盤一端加入，借助于重力，慣性力不斷地從篩面上拋起，小于篩孔的顆粒透篩，由下層的出料口排出等待二次篩選、曬網(wǎng)上的枸杞則以一定速度向排料端移動，從而使枸杞得到篩分。

當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)利用機械運動搖動篩網(wǎng)進行枸杞的篩選，但枸杞很容易堵塞網(wǎng)眼或粘在篩網(wǎng)上，開機一個小時就會有30%篩孔被堵，有時一個班得清理四-五次篩底，嚴(yán)重影響篩分效率，故提出對枸杞篩選機進行技術(shù)改進。

1.2 功能分析

該系統(tǒng)組件主要包括：篩箱、篩網(wǎng)、機架、電機、機械傳動系統(tǒng)。其超系統(tǒng)組件有作用對象枸杞、鼓風(fēng)機、空氣、電、雜質(zhì)等。通過對組件的相互作用分析，我們建立了該系統(tǒng)的功能模型（如圖1所示）。

1.3 根原因分析

根據(jù)上述對問題初步分析的結(jié)果，運用根原因分析法可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)篩分效率低下的主要原因歸根結(jié)底有兩方面因素：第一，由于圓孔型網(wǎng)眼堵塞造成清理次數(shù)多；第二，篩網(wǎng)面積小，單位時間內(nèi)效率太低。

針對這兩方面原因，確定了問題的關(guān)鍵點。（1）網(wǎng)眼堵塞造成篩選效率低下；（2）篩網(wǎng)面積小造成篩選效率低下。然后針對問題的關(guān)鍵點從而可以尋找該系統(tǒng)的最終理想解。

2 問題解決

為獲得接近最終理想解的優(yōu)秀方案，有效解決本項目所面臨的網(wǎng)眼堵塞、篩分效率低下等關(guān)鍵問題，綜合運用 TRIZ 解決問題的工具技術(shù)矛盾、物理矛盾等尋求問題的解決方案。

2.1 技術(shù)矛盾

如果使機構(gòu)的運動速度加快，那么枸杞受到的力變大，篩選效率提高，但是機構(gòu)穩(wěn)定性變差。轉(zhuǎn)換成TRIZ標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)矛盾，就是改善的通用工程參數(shù)為力（10），惡化的通用工程參數(shù)為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（13）。通過查找矛盾矩陣，得到相應(yīng)發(fā)明原理。

應(yīng)用發(fā)明原理初步產(chǎn)生如下方案：

方案一：35物理或化學(xué)參數(shù)改變原理：通過把圓孔型網(wǎng)眼變成條狀（如圖3所示），使枸杞不論是以垂直方向、還是以水平方向，只要其最大直徑處小于網(wǎng)孔的寬度就都能夠順利通過，從而降低網(wǎng)眼的堵塞，提高枸杞的篩分率。

方案二：10預(yù)先作用原理：進行篩選前，可以通過預(yù)先冷凍對枸杞進行預(yù)處理，降低其表面的糖化情況，使枸杞對篩網(wǎng)的粘附作用減小，以提高篩選效率。

方案三：21減少有害作用的時間原理， 將篩箱做成封閉式結(jié)構(gòu)，可以進行上下翻轉(zhuǎn)，當(dāng)篩網(wǎng)轉(zhuǎn)到上面時，卡在網(wǎng)眼內(nèi)的枸杞，在自身重力的作用下掉落下來，從新進入篩選過程。

2.2 物理矛盾

為了“提高篩選效率”，需要系統(tǒng)參數(shù)“速度”為“快”，但又為了“提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”，需要參數(shù)“速度”為“慢”，即速度既要“快”又要“慢”。為了提高篩選效率，系統(tǒng)中篩選枸杞的篩網(wǎng)運動速度要“快”，但為了減少磨損，系統(tǒng)中傳動機構(gòu)的速度又需要“慢”，因此該矛盾可以從“空間”上進行分離，得到解決方案：

方案四：2抽取發(fā)明原理，根據(jù)抽取發(fā)明原理，利用抽出物質(zhì)或結(jié)構(gòu)中的“負(fù)面”部分或不需要的屬性，可以將系統(tǒng)的傳動部分抽取出來，改由電機直接帶動篩箱進行運動，則可以提高篩箱的運動速度，以減少枸杞對篩網(wǎng)網(wǎng)眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

方案五：24借助中介物原理，根據(jù)借助中介物原理，使用中介物實現(xiàn)所需的動作?？赏ㄟ^在篩網(wǎng)下部加裝一個拍打器，使篩網(wǎng)處除了在連桿機構(gòu)的帶動下做直線往復(fù)運動，同時還能上下震動，以減少枸杞對篩網(wǎng)網(wǎng)眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

方案六：20有效作用的連續(xù)性原理，消除空閑和間歇性動作，枸杞在篩選運動的過程中，遇到比它體積大的孔時，在重力的作用下會穿過孔，當(dāng)網(wǎng)眼產(chǎn)生的阻力大于其重力時，它就會堵塞網(wǎng)眼，這時可以從下往上給其一個反作用力（如利用鼓風(fēng)機從下往上間歇性吹風(fēng)），在不用停機還能繼續(xù)篩選的情況下，減少枸杞對篩網(wǎng)網(wǎng)眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

2.3 物場模型分析及76個標(biāo)準(zhǔn)解

通過前面對系統(tǒng)進行功能分析所建立的功能模型可以看出，枸杞與篩網(wǎng)通過機械場構(gòu)建起了一個基本的物場模型，而此物場模型中的枸杞S1對篩網(wǎng)S2存在著有害作用（粘附和堵塞）。由標(biāo)準(zhǔn)解解決流程可知，當(dāng)前系統(tǒng)中同時存在有用和有害作用，如果無法限制S1和S2相接觸，可以在S1和S2之間引入第三類廉價物質(zhì)S3，從而消除有害作用。得到如下解決方案

方案七：在篩網(wǎng)上安裝一個刷子，當(dāng)有網(wǎng)眼堵塞，利用刷子由下往上及時清理堵塞的網(wǎng)眼，避免網(wǎng)眼大面積長時間堵塞，已達到提高篩選效率的目的。

2.4 效應(yīng)分析

通過查找科學(xué)效應(yīng)知識庫，得到可用的效應(yīng)為“分離效應(yīng)”，依據(jù)該效應(yīng)通過對知識效應(yīng)庫的搜索，得到了一些啟示，最后得出問題的解決方案。

方案八：針對枸杞篩選過程中出現(xiàn)網(wǎng)眼堵塞的情況，可以將篩網(wǎng)網(wǎng)面采用彈性網(wǎng)面，同時使網(wǎng)孔在一定尺寸范圍內(nèi)具有擴張的能力，從而有效提高篩分效率。

3 最終方案遴選及結(jié)論

根據(jù)TRIZ原理提示，結(jié)合工程實際情況，最終選定采用1、4合并方案，將篩網(wǎng)圓孔型網(wǎng)眼變成條狀，并將機械傳動部分裁剪掉，直接由振動電機代替，使枸杞不論是以垂直方向、還是以水平方向，只要其最大直徑處小于網(wǎng)孔的寬度就都能夠順利通過。

4 結(jié)束語

該方案主要應(yīng)用于小型篩選機械，對于個體商戶具有推廣價值。采用該篩選機有效提高篩選效率，大約節(jié)約時間1/3，節(jié)省電能、人力、資金等成本達1/4。將會受到廣大商家的青睞和推廣。

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