利用T RIZ理論對苧麻剝麻機的創新探討

鄧援超

(湖北工業大學機械工程學院,湖北 武漢 430068)

剝麻工序是苧麻收獲的關鍵環節,亦是目前制約苧麻產業化發展的“瓶頸”.現階段剝麻主要以手工剝制,工具以簡易刮麻器為主,勞動強度大,效率低.現有的機械剝麻機具剝麻效果和效率尚不盡人意.

機械剝麻機具按工作原理可分為兩種形式,一種是“人力反拉式剝麻機”,另一種是“直喂式剝麻機”.人力反拉式剝麻機主要存在的問題:勞動強度大,安全可靠性差,只有強勞動力和熟練人員才能操作,且存在麻尾部(鼠尾)去皮不干凈、生產效率較低等問題;直喂式剝麻機雖然已進行了研制開發,但關鍵技術仍難以突破,還沒有成熟的產品,存在的主要問題有:麻骨與麻皮分離效果達不到要求;麻尾麻骨殘留普遍,工作穩定性差,受工作原理所限,工作期間容易使麻吸附在滾筒上,產生纏麻現象.

直喂式剝麻機雖然目前尚不能得到實際應用,但直喂式剝麻機是剝麻機的發展方向,本文利用T RIZ理論對苧麻剝麻機進行創新探討,以期得到一些創新方案,供剝麻機的研究人員參考.

1 直喂式剝麻機組成及存在的主要問題

直喂式剝麻機由喂入輥、去骨輥、去皮輥、拋出輥等四對輥筒組成,以柴油機或電動機為動力,通過皮帶傳動使得輥運動,苧麻從喂入輥進入,剝好的麻皮從拋出輥拋出,為防止剝好的麻皮變色,需要一套加水系統將麻皮潤濕.圖1為直喂式剝麻機的結構.

目前直喂式剝麻機存在的主要問題有:

1)麻骨和青皮去不干凈,刀片有少量磨損后此問題更嚴重;

2)工作一段時間出現輥筒纏麻現象

2 利用T RIZ理論對苧麻剝麻機進行創新探討

下面利用T RIZ理論中的一些工具對苧麻剝麻機進行創新討論,TRIZ理論中的工具很多,有功能裁剪、沖突理論、物場分析和標準解[1-2]等等.

2.1 利用功能裁剪進行方案創新

對上述苧麻剝麻機進行功能裁剪,去掉噴灑管,其功能由上喂入輥、上去骨輥和上去皮輥替代,將水箱中的水直接通入上述個輥中,水在旋轉的輥子中通過離心力將水均勻地灑在苧麻皮上.功能裁剪后其結構見圖2.創新方案:利用去皮輥的內部空間資源和旋轉運動進行離心灑水,其優點是去掉了噴灑管,同時水在輥子中通過離心力甩出,能改善甚至解決纏麻問題.

圖1 直喂式剝麻機的結構分解圖

圖2 苧麻剝麻機進行功能剪裁后的結構圖

2.2 利用物質—場理論和標準解進行方案創新

描述:苧麻在喂入輥中折斷后,由去骨輥和去皮輥分別對麻芯和麻青皮進行去除,但現有的機械結構不能完全除去麻芯和青皮.為此按T RIZ理論中的方法建立該過程的物質—場模型(圖3),圖中去骨輥和去皮輥在機械力的作用下,分別對麻芯和麻青皮進行去除,但去除作用不夠.

圖3 該過程的物質—場模型

參照76個標準解,對于不足作用可以用標準解1.1.3～1.1.7或 2.1～2.2來解決.可用2.1.2并聯物質—場模型建立新的模型來解決這個問題(圖4).

圖4 用并聯物質—場建立新的模型

該模型具體解決方法是增加去皮輥的數量,產生新的機械力場來去皮.創新方案:采用多齒結構對苧麻進行反復刮削.還可用 1.1.3向外部復雜物質—場躍遷來建立新的模型(圖5).本模型提示增加一種物質,來減小去麻芯、麻皮的難度.創新方案:在苧麻中添加某種溶劑,使麻皮麻骨容易分開;或用水對麻進行浸泡之后再剝麻.

圖5 用向外部復雜物質—場躍遷建立新的模型

2.3 利用效應知識庫得到新解

TRIZ擁有一個龐大的效應知識庫,參照該效應庫可以得到新方案.

如圖6,苧麻剝麻機的作用是將苧麻的芯桿去除、將麻外部的青皮去除,其總功能是:原麻、麻芯、青皮的分離.

可采用的效應:1)加壓后突然減壓,產生分離或破裂;

1)真空分離.創新方案:1)將苧麻放入容器內加壓后突然減壓,使麻與芯桿分離,之后讓麻通過固定刀片將青皮刮去.

2)將苧麻放入容器內減壓抽真空,去除水份并讓原麻與芯桿分離,之后讓麻通過旋轉刀片將青皮刮去.

3 結論

綜上,可以采用如下創新方案對苧麻剝麻機進行改進創新.

1)利用去皮輥的內部空間資源和旋轉運動進行離心灑水.

2)采用多齒結構對苧麻進行反復刮削:如繞行鏈條鏈式對刀片.鏈式刀片見圖6.

圖6 鏈式刀片示意圖

3)采取浸泡或化學處理的方法,降低剝麻的難度.

4)嘗試新的原理如真空分離、加壓減壓的方法研制新型剝麻機.

[1]趙 敏,史曉凌,段海波.TRIZ入門及實踐[M].北京:科學出版社,2009.

[2]譚潤華.發明問題解決理論[M].北京:科學出版社,2004.