基于TRIZ方法的設(shè)備箱蓋二次防落裝置的研究

李琛玫 丁偉民

摘要：文章通過運用TRIZ創(chuàng)新方法和創(chuàng)新原理對設(shè)備箱蓋二次防落裝置進(jìn)行了矛盾分析和組件分析，從而得到新的創(chuàng)新思路，然后提出了幾種優(yōu)化方案，最后對其進(jìn)行評價及驗證。

關(guān)鍵詞：TRIZ創(chuàng)新方法；矛盾分析；組件分析；二次防落裝置

1 引言

軌道交通車輛在高速運行時，存在復(fù)雜的工況，會使設(shè)備箱門受到不同程度的沖擊和震動，長時間的震動可能會帶來門鎖失效或螺栓松動的隱患。此外，當(dāng)設(shè)備箱檢修完畢，門鎖或螺栓若未完全鎖緊同樣會帶來上述隱患。一旦門鎖或螺栓失效，設(shè)備箱門在車輛高速運行時將對鐵路沿線設(shè)備及人員造成重大傷害。為保證車輛在運行過程中，設(shè)備箱門門鎖或固定螺栓在損壞的情況下也不會發(fā)生安全問題，故必須安裝二次防落裝置確保設(shè)備箱門在此種情況下能保持原有狀態(tài)繼續(xù)運行。

二次防落結(jié)構(gòu)多種多樣，如鏈條式，可旋轉(zhuǎn)卡扣式等，但都存在某些缺點，如零件容易損壞、丟失；目前現(xiàn)有解決這種二次防落裝置運用彈簧壓縮，操作簡單，且操作時不需要工具，但是存在的問題是二次防落裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、方向定位不準(zhǔn)、安裝座結(jié)構(gòu)加工不方便等問題。

在認(rèn)真學(xué)習(xí)TRIZ理論知識后，運用創(chuàng)新方法和工具對該實際工程問題進(jìn)行了深刻的分析和研究，理清思路，得到概念方案，實施后顯著改善了二次防落裝置加工的難度和和定位功能。

2 問題描述

2.1工作原理：

二次防落裝置首先將防護(hù)板上的圓孔與心軸對齊并焊接為一體，然后將安裝座從小半徑通孔的一端套在心軸上。再向安裝座內(nèi)置入定位板并使定位板上的方形孔與心軸上方形凸臺對正，且定位板要落入安裝座的凹槽內(nèi)。接下來依次套入平墊彈墊，通過心軸凸臺后段的螺紋與螺母進(jìn)行緊固，在心軸最末端通孔處選裝開口銷以防止螺母脫落。在安裝座內(nèi)放入彈簧。最后把防護(hù)板組裝和安裝座組裝裝配后的整體固定在安裝座和平墊之間的設(shè)備箱骨架上，并通過后端緊固件組裝與安裝座后端的內(nèi)螺紋的配合來完成整個防護(hù)裝置的緊固。

2.2待解決的問題：

改善二次防落裝置的復(fù)雜性的問題、方向定位問題、安裝座加工難度大的問題。

2.3對新技術(shù)系統(tǒng)的要求：

能夠結(jié)構(gòu)簡單，安裝定位方便且精準(zhǔn)，安裝座容易加工。

3 解題過程

3.1矛盾分析

1.問題是什么

設(shè)備箱蓋門在機(jī)車運行時，長時間的震動會使門鎖失效或螺栓松動，會導(dǎo)致設(shè)備箱蓋門掉落，安裝的鏈條式防落裝置可靠性差，容易丟失。

2.現(xiàn)有解決方法是什么

在設(shè)備箱上安裝彈簧式二次防落裝置。

3.上述方法的缺點是什么

二次防落裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝置安裝座內(nèi)部結(jié)構(gòu)加工難度大，裝置定位不好。

4.定義技術(shù)矛盾

改善：可靠度。

惡化：系統(tǒng)的復(fù)雜性。

5.根據(jù)矛盾矩陣得到適用創(chuàng)新原理有：1分割原理、13反向作用原理、35物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。

1分割原理：把一個物體分成相互間獨立的幾個部分；把一個物體分成容易組裝的和拆卸的部分；提高系統(tǒng)的可分性，以實現(xiàn)系統(tǒng)的改造。

13反向作用原理：用相反的動作，代替問題定義中所規(guī)定的動作；把物體上下或內(nèi)外顛倒過來；讓物體或環(huán)境，可動部分不動，不動部分可動。

35物理或化學(xué)參數(shù)改變原理：改變聚集態(tài)（物態(tài)）；改變濃度或密度；改變?nèi)岫龋桓淖儨囟取?/p>

3.2概念方案

將創(chuàng)新原理轉(zhuǎn)變?yōu)楦拍罘桨福?/p>

方案1：根據(jù)1分割原理，把裝置分成兩部分，一部分用來安裝在箱體上起支撐作用，一部分用來限位，控制設(shè)備箱蓋位移。可以把安裝座換成安裝板，用緊固件安裝；將一塊用緊固件固定在安裝板上的限位板限位。此結(jié)構(gòu)裝置只有一塊安裝板和一塊限位板以及標(biāo)準(zhǔn)緊固件，結(jié)構(gòu)簡單功能明確。

方案2：根據(jù)13方向作用原理，安裝座內(nèi)部的凹槽在加工時存在難度大且精度差的問題，通過把物體上下或內(nèi)外顛倒過來，可以采用把安裝座內(nèi)部的凹槽放在安裝座的外部。

3.3組件分析

通過上面組件功能模型圖的分析，深入了解二次防落裝置結(jié)構(gòu)各個組件的功能、明確組件之間的關(guān)系，以及各組件之間的有用功能，有害功能，以及不足或過度的功能。并明確二次防落裝置結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)流、控制流以及組件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時，明確了各組件在流的傳遞中承擔(dān)的角色。

3.4系統(tǒng)裁剪方案模型

裁剪方案1

技術(shù)系統(tǒng)的新添組件可以完成組件A的功能：引入彈簧擋板代替定位板。

定位板與安裝座內(nèi)部的凹槽實現(xiàn)定向功能，存在的缺陷是安裝座內(nèi)部的凹槽加工比較復(fù)雜，精度很難保證。采用調(diào)整彈簧的位置，加入彈簧擋板，取消定位板以及安裝座內(nèi)的凹槽，可以彌補(bǔ)安裝座加工復(fù)雜和精度差等問題。

裁剪方案2

剪裁掉一組緊固件，調(diào)整組件之間的相互關(guān)系，通過定位板與安裝座外側(cè)的凹槽實現(xiàn)定位。十字凹槽在安裝座外面，加工方便且精度高，同時通過安裝座上的缺口，準(zhǔn)確定位焊接，保證壓板的位置為水平或垂直狀態(tài)，實現(xiàn)了定位方便且精準(zhǔn)的目的。

4 方案評價

5 方案實施

實施解決方案的后續(xù)成果：

方案1的改善方案，目前已完成試制，用于部分機(jī)車設(shè)備箱上，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的特點，適合在段改造機(jī)車。

裁剪方案1的改善方案，目前鑒于結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度沒有很大改善，該裝置具有容易加工，拉出解鎖方式等特點。

裁剪方案2的改善方案，目前已完成試制，平臺化用于機(jī)車設(shè)備箱蓋上，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，定位方便、精準(zhǔn)，安裝座容易加工等特點，適合新造機(jī)車。已申請兩項專利。

（1）一種軌道車輛及其拉出解鎖式設(shè)備箱蓋二次防護(hù)裝置（發(fā)明專利） 申請?zhí)枺?0140089778.4

（2）一種設(shè)備箱蓋的輔助限位裝置（發(fā)明專利） 申請?zhí)枺?201410340818.8

6 結(jié)論

通過采用TRIZ創(chuàng)新方法對二次防落裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)問題的求解過程，我們可以清楚的看到TRIZ創(chuàng)新方法的高效，不僅僅可以為企業(yè)解決生產(chǎn)中的難題難點，也為企業(yè)打開了創(chuàng)新發(fā)展之門，幫助決策者更準(zhǔn)確地把握方向，為企業(yè)未來的布局開創(chuàng)了道路。

責(zé)編/劉紅偉

參考文獻(xiàn)

[1] 創(chuàng)新方法研究會.創(chuàng)新方法教程（初級）[M].北京：高等教育出版社，2012.5.

[2] 創(chuàng)新方法研究會.創(chuàng)新方法教程（中級）[M].北京：高等教育出版社，2012.5.