振动给料器 基于Triz理论进行垃圾焚烧炉给料器运动和导向装置的优化设计



     垃圾处理已经成为我国急需解决的问题,目前国家大力推广的是垃圾焚烧发电技术,因为这是目前最符合“减量化、无害化、资源化”要求的垃圾处理方式。随着垃圾焚烧技术的引入、消化和国产化应用,不断改进焚烧炉的性能使其更符合中国国内垃圾特性,并通过改善设计降低生产成本,使企业在市场上更具有竞争力,这是我们一直追求的目标。

  TRIZ理论的中文含义是“发明问题解决理论”,它对人类创新活动规律和原理进行了深入和系统的揭示,为更好的创新提供了坚实的理论和方法基础。应用TRIZ理论可以很好的指导产品创新和问题解决。其基本流程如图1-1所示.

  1.分析问题

  给料器是垃圾焚烧炉组成部分之一,其作用是:通过往复运动,连续稳定均匀地向炉排供应垃圾,按燃烧工况的要求调节垃圾供应量。如图2所示,

  1——给料器,是推动垃圾的主要部件。2——导向轮,给料器前后往复运动过程中,限制给料器左右摆动,如图3所示。3——走轮,是给料器的主要支撑和运动部件。

  问题1、走轮和导向轮的主要部件是轴承,需要定期加入润滑油从而保证轴承的正常工作,但此部分都在移动构件上,不利于加油,目前都是采用金属软连接各加油点。

  问题2、焚烧炉是引用国外技术,虽然在很大程度上已经国产化,但为保证使用寿命此部分轴承仍然使用国外进口轴承,但价格高,而且采购周期较长。

  问题3、走轮和导向轮都需单独制造、安装,如何在保证功能的前提下优化设计,简化结构?

  2.应用矛盾分析方法解决问题

  矛盾分析法是指观察和分析各事物的矛盾运动,进而解决矛盾的一种方法。TRIZ主要研究技术矛盾和物理矛盾。技术矛盾是解决技术系统中存在的问题时,由于优化或改善的某个技术参数而导致另一技术参数恶化所产生的矛盾,而物理矛盾是针对同一参数的矛盾。

  问题1。定义矛盾:

  问题是什么?轴承要正常工作;现有解决方案是什么?加润滑油;现有解决方案的缺点是什么?轴承在运动物体上,不利于加油

  改善:可靠性;恶化:运动物体的作用时间。对于问题1运用矛盾矩阵,如图4所示

  图4  问题1矛盾矩阵

 振动给料器 基于Triz理论进行垃圾焚烧炉给料器运动和导向装置的优化设计
  根据矛盾矩阵得到创新原理:2——抽取原理;11——事先防范原理;13——反向作用原理。

  创新原理“13反向作用原理”,即利用逆向思维,尝试将系统以某种方式反转或颠倒,让物体或环境可动部分不动,不动部分可动,从中发现新功能或改善系统功能。利用此原理考虑将轨道和走轮、导向轮反向设计,让走轮、导向轮固定在支架上,轨道随给料器运动,改后如图5所示。

  问题2。定义矛盾:问题是什么?保证轴承使用寿命长;现有解决方案是什么?采用进口产品;现有解决方案的缺点是什么?价格高、采购周期长。改善:可靠性;恶化:作用于物体的有害因素。对于问题2运用矛盾矩阵,如图6所示

  根据矛盾矩阵得到创新原理:2——抽取原理;24——借助中介物原理;27——廉价替代品原理;40——复合材料原理

  创新原理“27廉价替代品原理”,即用简单代替复杂,廉价代替昂贵。在本案例中,矛盾1解决方案中将走轮、导向轮与轨道位置进行互换,使安装轴承位置处在静止物体上,有利于装置安装及维护,方便加入润滑油,并且可通过增加轴承数量,减小每个轴承负荷,因此可以选用国产其他轴承替代,从而降低成本。

  问题3。定义矛盾:确定矛盾参数及其不同要求---参数:轮子受力方向;要求1:水平;要求2:垂直

  上述要求在什么空间实现,可以使技术系统达到理想状态?空间1:轮子中间;空间2:轮子两侧。

  以上空间是否交叉?以上空间不交叉,可利用空间分离法尝试创新。根据空间分离方法,将导轨截面改成梯形,将轮子上增加凹槽,让轨道在此槽内滑动,这样既能满足给料器的前后运动,又能保证给料器前后运动时不左右偏移,修改后给料器滑动和导向装置如图7所示,这样可以简化结构,降低制造成本。

  垃圾发电技术在我国仍处在一个快速成长的时期,相应的产品创新设计和优化过程还需要解决很多问题,TRIZ是一个很好的解决问题的工具,可以帮助设计人员快速的找到解决问题的方法,并且可以逐步优化设计,使产品具有更高的理想度,创造更洁净的环境。

  参考文献

  [1]重庆市创新方法培训教材编委会,创新方法的系统应用,2011.01

  [2]杨涛,吴婷,基于TRIZ功能技术矩阵的概念产品开发模式研究,西安建筑科技大学学报,2012.04

  [3]刘志峰,高 洋,胡 迪,张敬东,基于TRIZ与实例推理原理的产品绿色创新设计方法,中国机械工程,2012.05

  

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