基于TRIZ創(chuàng)新方法理論的大棒提升裝置設(shè)計改進

陳俊杰，毛金剛，葉力平

（太重煤機有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030001）

大棒提升裝置是大棒生產(chǎn)線上把連鑄坯從零平面以下的熱送輥道提升到加熱爐輥道上。某鋼廠熱送輥道面標高為-1 500 mm，加熱爐輥道面標高為+6 150 mm，坯重8.8 t，提升鉤自重3.5 t。

在實際生產(chǎn)中某鋼廠用戶使用提升裝置兩個月相繼出現(xiàn)減速機損壞、鏈條斷裂、制動器不能制動等問題。太重煤機有限公司技術(shù)中心對電機、減速機進行了校核，發(fā)現(xiàn)減速機承載能力偏小，而更換減速機又受廠房尺寸限制?，F(xiàn)場有突發(fā)事件不能制動是因為在剎車后，坯料重力與提升鉤自重對傳動軸有一個反向制動力矩，使得傳動軸反向旋轉(zhuǎn)。鏈條斷裂是因為提升鉤將坯料放置于入爐輥道后，提升鉤在自重作用下快速下降，對鏈條有很大沖擊。提升裝置如圖1所示。

圖1 原提升裝置

1 TRIZ理論

TRIZ，直譯是“發(fā)明問題解決理論”，它起源于前蘇聯(lián)，由前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家G.S.Altshuller（根里奇·阿奇舒勒）和他的研究團隊，通過分析大量專利和創(chuàng)新案例總結(jié)出來的，在歐美國家得到發(fā)展，被喻為“神奇點金術(shù)”“超發(fā)明術(shù)”的發(fā)明問題解決理論，是公認為卓有成效的創(chuàng)新方法理論。TRIZ的核心優(yōu)勢在于其開發(fā)了一套系統(tǒng)化的解決發(fā)明問題的思維流程，并輔以完善的知識庫。通過對這套理論體系的學習及應(yīng)用，有助于一線工程師利用此理論解決一些技術(shù)難題，從中得到啟迪，進而舉一反三，實現(xiàn)更多的創(chuàng)新。

2 利用TRIZ理論解決大棒提升裝置存在的問題

2.1 因果分析

從問題描述中可以看出，受廠房尺寸的限制減速機不能更改，同時連鑄出來的鋼坯尺寸也固定，決定了提升鉤高度、長短也不能再進行優(yōu)化，只能從減少沖擊和克服自重產(chǎn)生的反制動力矩做起（見圖2）。

圖2 因果分析框圖

2.2 技術(shù)矛盾分析

要降低提升裝置的故障率，需要提高其可靠性，考慮采取增加配重裝置來解決這一問題，這就帶來了設(shè)備重量的增加，按照TRIZ理論，這屬于技術(shù)矛盾。改善的參數(shù)是對象的可靠性，惡化的參數(shù)是運動對象的質(zhì)量。

查矛盾矩陣得到的創(chuàng)新原理：03局部質(zhì)量原理、08質(zhì)量補償原理、10預(yù)先作用原理、40復(fù)合材料原理。

2.3 解決方案

利用08質(zhì)量補償原理、10預(yù)先作用原理，通過增加配重裝置，來減小自重快速下降對鏈條的沖擊和自重產(chǎn)生的反制動力矩，同時在提升坯料和自重下降時配重會產(chǎn)生一個有利的預(yù)作用力。

3 實施方案

在傳動軸的另一側(cè)增加了升降配重裝置，由聯(lián)軸器、線輪、鋼絲繩、兩個滑輪、配重組成，如圖3所示。

圖3 改進后的提升裝置

提升鉤與坯料在最下端時，配重上升至最高處，當坯料運到最高處時，配重下降在最下端。

在坯料提升時配重對傳動軸有一個正扭矩，使得減速機扭矩減小，減小了設(shè)備負荷，節(jié)約了成本。而提升鉤在下降時，配重向上運動，配重對傳動軸產(chǎn)生的扭矩與提升鉤自重對傳動軸扭矩相反，減小了對鏈條的沖擊，提高了鏈條的壽命，同時配重的增加使得制動器的扭矩減小。

4 實施效果

通過利用TRIZ理論對上述提升裝置進行了改進，得到了一種更高效節(jié)能的大棒提升裝置，通過在某鋼廠的實際應(yīng)用效果來看，改造后的設(shè)備事故率明顯降低，提高了鋼廠的生產(chǎn)效率，每年可為鋼廠節(jié)約損失近百萬元。同時在滿足使用功能的前提下可使減速機和制動器選型小兩檔，節(jié)約了能源，更加環(huán)保低碳，具有十分明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。此外，這種創(chuàng)新方法及思路也可應(yīng)用在其他落差大，自重大、存在沖擊與制動不足的提升設(shè)備中，具有一定的推廣價值。