TRIZ理論在翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置改造方面的應(yīng)用

孫哲

摘 要：為了提高翻車機(jī)系統(tǒng)的安全性，保證翻車機(jī)系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須要保證翻車機(jī)軌道錯(cuò)位能被準(zhǔn)確地檢測出來。對翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置目前存在的問題及原因進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；翻車機(jī)軌道；對準(zhǔn)裝置；技術(shù)矛盾

中圖分類號：TH237.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.092

1 翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置概述

萊城電廠翻車機(jī)系統(tǒng)所處環(huán)境惡劣，灰塵多、翻車機(jī)系統(tǒng)動(dòng)作頻繁，外加每節(jié)車皮的重量不一致、翻車機(jī)剎車片磨損等諸多原因?qū)е路嚈C(jī)回返后偶爾會發(fā)生軌道錯(cuò)位現(xiàn)象。如果此時(shí)控制系統(tǒng)檢測不到錯(cuò)軌信號，撥車機(jī)會繼續(xù)向翻車機(jī)本體上牽車，并從翻車機(jī)本體內(nèi)牽出空車，這樣就會發(fā)生車皮脫軌的重大安全事故。為提高翻車機(jī)系統(tǒng)的安全性，保證翻車機(jī)系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須要保證翻車機(jī)軌道錯(cuò)位能被準(zhǔn)確地檢測出來。

2 翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置存在的問題及原因

2.1 翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置存在的問題

萊城電廠翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)信號由兩套檢測系統(tǒng)，即翻車機(jī)主令控制器中的零位信號和安裝在翻車機(jī)本體上的零位感應(yīng)探頭。為了能使翻車機(jī)在返回時(shí)準(zhǔn)確停車，邏輯中兩個(gè)零位信號采用“或”邏輯，即當(dāng)任一個(gè)開關(guān)信號到來時(shí)，控制系統(tǒng)都會發(fā)出停車指令驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器動(dòng)作。在撥車機(jī)判斷翻車機(jī)零位軌道是否對準(zhǔn)時(shí)，使用這兩個(gè)信號的“與”邏輯。而主令控制器的零位開關(guān)為旋轉(zhuǎn)凸輪式機(jī)械開關(guān)，當(dāng)翻車機(jī)未到零位時(shí)，零位信號不會發(fā)出。當(dāng)翻車機(jī)回返到零位時(shí)，觸點(diǎn)閉合，信號發(fā)出。當(dāng)翻車機(jī)回翻過位時(shí)，由于主令控制器的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定其觸點(diǎn)還是閉合的，翻車機(jī)零位信號仍然存在。

2.2 原因分析

當(dāng)翻車機(jī)正翻后再回翻時(shí)，靠主令開關(guān)和軌道對準(zhǔn)開關(guān)檢測軌道位置，主令開關(guān)因其特殊的單向性結(jié)構(gòu)只能保證在不到位時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，一旦回翻過位，無法向撥車機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，而軌道對準(zhǔn)因其是感應(yīng)開關(guān)，所以誤差較大，導(dǎo)致有時(shí)無法判斷翻車機(jī)軌道的準(zhǔn)確位置，有可能造成車皮脫軌，屬于重大安全隱患。經(jīng)以上分析研究不難發(fā)現(xiàn)，主令開關(guān)的結(jié)構(gòu)單向性和軌道對準(zhǔn)開關(guān)感應(yīng)面積大、誤差大，是極易發(fā)生車皮脫軌事故的主要原因。

3 技術(shù)矛盾分析

3.1 確定矛盾的工程參數(shù)

一方面，要提高翻車機(jī)系統(tǒng)停止后軌道對準(zhǔn)的可靠性，就要增大探頭的感應(yīng)面積，但如果探頭感應(yīng)面積過大，翻車機(jī)每次停止位置的精確性降低，軌道就有可能已經(jīng)錯(cuò)位；另一方面，更換較小的探頭，使感應(yīng)面積變小，精確度變高，提高信號誤報(bào)的概率，軌道錯(cuò)位就會較小，不影響運(yùn)行，但有時(shí)候會感應(yīng)不到，可靠性變低，影響卸車效率。翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置故障及分析如表1所示。

根據(jù)39個(gè)工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣分析，本案例中，有兩項(xiàng)工程參數(shù)在改善和惡化。需要改善的參數(shù)是NO.27——可靠性，即提高翻車機(jī)系統(tǒng)停止后軌道對準(zhǔn)檢測信號的可靠性；惡化的參數(shù)是NO.5——運(yùn)動(dòng)物體的面積，要提高翻車機(jī)系統(tǒng)軌道對準(zhǔn)檢測信號的可靠性，就要增大軌道對準(zhǔn)開關(guān)感應(yīng)面積。但是感應(yīng)面積增大后，測量精度變差，誤差增大；感應(yīng)面積變小，測量精確度提高，但可靠性變低。

根據(jù)39個(gè)工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣得到4條原理提示，即NO.17——一維變多維，NO.10——預(yù)先作用，NO.14——曲面化，NO.16——不足和超額行動(dòng)。

分析以上4條發(fā)明原理，對翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)檢測系統(tǒng)改進(jìn)的問題求解如下。

NO.17（一維變多維）：一個(gè)探頭變成兩個(gè)探頭（行程開關(guān)）；NO.10（預(yù)先作用）：提高感應(yīng)靈敏度，設(shè)置預(yù)先警報(bào)；NO.14（曲面化）：將感應(yīng)塊由方形改為圓弧形；NO.16（不足和超額行動(dòng)）：增大感應(yīng)探頭滑塊的運(yùn)動(dòng)半徑，放大軌道偏差。

4 改進(jìn)方案

根據(jù)發(fā)明原理提示，經(jīng)過工作組成員的討論和可行性研究及技術(shù)論證，計(jì)算成本收益和投入產(chǎn)出，現(xiàn)給出以下解決方案。

在翻車機(jī)側(cè)面增加一套側(cè)面檢測軌道對準(zhǔn)系統(tǒng)，增大感應(yīng)探頭滑塊的運(yùn)動(dòng)半徑，放大軌道偏差。軌道錯(cuò)開的距離實(shí)際上就是以翻車機(jī)為圓，以錯(cuò)開角度為圓心角，以軌道到翻車機(jī)圓心的距離為半徑時(shí)所對應(yīng)的弧長。

我們將新的軌道檢測系統(tǒng)安裝在翻車機(jī)側(cè)面外圈，碰觸行程開關(guān)的滑塊到翻車機(jī)圓心的距離為R，當(dāng)翻車機(jī)錯(cuò)位角度為n時(shí)，滑塊錯(cuò)位的距離為nπR/180.因?yàn)槲覀冃谐涕_關(guān)滑塊所安裝位置到翻車機(jī)圓心的距離R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌道到翻車機(jī)圓心的距離r，所以就實(shí)現(xiàn)了放大軌道偏差的效果，可以使檢測系統(tǒng)輕易檢測到軌道不對準(zhǔn)的狀態(tài)。實(shí)際軌道距離翻車機(jī)中心圓點(diǎn)的半徑為0.7 m，滑塊到距離翻車機(jī)中心圓點(diǎn)的半徑為3 m。

除了增大感應(yīng)探頭滑塊的運(yùn)動(dòng)半徑這一解決方法外，還可通過以下幾個(gè)方法解決翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置存在的問題：①提高監(jiān)測精度，同時(shí)，使用兩個(gè)帶滾輪的伸縮行程開關(guān)，它們之間的距離可調(diào)，由此使監(jiān)測精度可調(diào)。②感應(yīng)滑塊由方形感應(yīng)式改為弧面接觸式，滑塊沒有同時(shí)碰到兩個(gè)開關(guān)則信號均發(fā)出。③新增翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)邏輯判斷。新增加軌道對準(zhǔn)系統(tǒng)檢測信號不干擾原來的翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)邏輯，只添加在撥車機(jī)牽車邏輯中，用來增加一套判斷，增加系統(tǒng)的安全性。

5 擬實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

根據(jù)TRIZ矛盾矩陣進(jìn)行分析得出的4條發(fā)明原理，對翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)檢測系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。改進(jìn)中，需重點(diǎn)檢查多次傾翻翻車機(jī)，邏輯中信號通斷情況是否正確；多次傾翻翻車機(jī)，在軌道不對位時(shí)，開關(guān)靈敏度是否合格；在軌道不對位時(shí)，撥車機(jī)是否能夠牽車這幾個(gè)問題。

6 TRIZ創(chuàng)新效果

自萊城電廠翻車機(jī)系統(tǒng)投產(chǎn)以來，已經(jīng)發(fā)生過三次因軌道錯(cuò)軌而導(dǎo)致的車皮脫軌事故，每次直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)30萬元以上。改造后，大大提高了翻車機(jī)軌道對準(zhǔn)裝置的可靠性，減少了車皮脫軌事故的發(fā)生，降低了萊城電廠的經(jīng)濟(jì)損失。

〔編輯：王霞〕

Abstract： In order to improve the safety of car dumper system， guarantee of car dumper system security， economic operation， we must to ensure that the car dumper rail misalignment can be detected accurately. Analyze the problems and reasons of the dumper track alignment device at present， and put forward the improvement plan.

Key words： TRIZ； dumper track； alignment device； technical contradiction