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1、TRIZ在活化振动给煤机中的应用研究根据原理建立技术系统，对活化给煤机中的问题进行抽象提取，转化为中的标准问题，按照中的规范语言描述该技术系统的使用工况、约束条件及工作原理，并确认问题出现的条件。通过对该技术系统进行因果分析、物场模型建立，找到解决问题的入手点，并利用理论中的发明原理、标准解模型得到六个解决方案，并对六个方案进行类比选择，得出最优方案。 问题描述 问题的行业背景活化振动给煤机广泛应用于火力发电厂输煤系统，是皮带给煤机、叶轮给煤机、环式卸煤机等其它型式给煤机的理想替代产品。活化振动给煤机主要由个部件组成：共振体、活化锥、弹性元件、激振器、振动电机。其中，激振器安装在振动电机的轴端
2、，与电机一起转动。由振动电机驱动激振器产生激振力，给煤机激振力的调整有两种方式，一种是变频方式，一种是可变力轮方式。可变力轮方式是在电机出轴处增加个气缸，压力气体推动活塞在缸体内移动调整偏心距，弹簧控制活塞复位，从而调节由离心力产生的激振力。气缸的支撑需要通过与底座的焊接来实现，但焊接时产生的高温会导致缸体的变形，往往需要在焊接完成后，对缸体进行二次加工，费时费力。 问题的详细描述，并附图采购回来的气缸筒体都是内圆加工好的成品，受结构限制，气缸筒体壁较薄，缸体制作时与法兰和底座焊接会使缸体内径发生较大变形，焊接完成后需要上内圆磨床加工，成本较高。其结构示意图（见图）。 问题分析 组件分析针对可
3、变力轮气缸焊接变形的问题，对可变力轮部装进行组件分析，来识别当前系统中的组件以及超系统中与当前系统有相互作用或者共存的组件。当前分析系统的超系统组件有：压缩空气；当前分析系统的系统组件有：法兰、管路、气缸缸体、筋板；当前分析系统的作用对象为：活塞杆。 功能分析为便于认识系统存在的问题，对处于焊接状态的当前分析系统绘制功能图。底座通过焊接来连接气缸缸体，底座对气缸缸体起支撑作用，气缸缸体支撑管路，底板支撑筋板，筋板与气缸缸体以焊接方式连接，对气缸缸体起支撑作用。功能分析（见图）。 因果分析根据理论中的因果分析，找出造成当前系统所出现问题的若干原因，这样更易于消除初始缺点，找到更多解决问题的突破口
4、。在焊接过程中内孔会出现变形，主要有两方面的原因，一是焊接，该工艺过程易使零件出现变形；二是气缸本身的特性所造成的。通过对这两个初始缺点进行分析，寻找中间缺点，确定相互关系，得到了如下的因果链，因果分析（见图）。 解决问题解决此问题，实质上就是要达到以下两个目标：焊接后气缸缸体内径变形小，无需上内圆磨床加工；不增加当前技术系统的复杂性。为实现这两个目标，针对图的因果分析与讨论，结果发现，可以通过以下几条途径来解决问题。 物场模型解决问题阿奇舒勒认为系统中所有的功能都可以分解为两种物质和一种场。技术系统的功能模型可以用一个完整的物场三角形来表示，这种模型就称为物场模型，它用三角形模式来解读每个有
5、问题的功能，并从个标准解中找到对应的方案来处理这些问题。每一物场是一个简单问题模型，代表一个最小的技术系统，其中一种物质在场中作用于另一种物质。对于当前的系统，依据问题描述，建立物场模型，是气缸内壁，是气缸外壁，是热场，在将气缸缸体焊接在底座和筋板上时，缸体外壁在热场的作用下将热量传递到缸体内壁，由于温度过高，内壁发生变形，不利于活塞杆的推出收回，需要再加工，增加了工序和制造成本，造成了有害影响。缸体内壁、缸体外壁和热场之间，形成了一个物场元素齐备的有害作用模型。对于这样一个物场模型，运用理论中的物场模型和标准解来消除有害效应，解决当前系统存在的问题。 应用标准解标准解是在有用和有害作用共存的
6、情况下，如果和无需直接接触，可以引入新物质来阻止危害作用。应用此标准解，在当前系统中引入廉价的物质来消除焊接高温对缸体内壁的有害效应，物场模型。方案一，取物质为高热阻的物质。在高温焊接区放置一个高热阻的物质，防止热熔融区的热量从外部传递给缸体内部（见图4）。方案二，取物质为流动的空气（气流）。在高温焊接区增加流动的空气（气流），将热熔融区的热量带走，不传递给缸体内部（见图5）。 应用标准解标准解是场效应，如果要求一个强场或作用在一些区域全部发挥能量，在另一些区域只需要部分发挥效应（在一些区域大，在另一些区域小），就可以在需要的区域添加一种保护性物质，以便达到弱化场效应的效果。对于当前系统，高温
7、热场就属于强场，在焊接区域，即缸体外壁，需要强场，但对于缸体内壁而言，需要弱化强场，以减小由于高温引起的变形。方案三，应用标准解引入保护性物质，得到解决问题物场模型。缸体内壁涂油，除焊接处外，其余部分浸泡在流动冷却水中，吸收焊接产生的热量，减少缸体变形。 因果分析解决问题根据因果分析得到的因果链，还可以得出如下方案。方案四，对原因缸体内壁太薄这个中间缺点进行改善，舍弃缸壁较薄的气缸，选用气缸壁较厚的气缸。方案五，对原因焊高过大，焊缝太长这个中间缺点进行改善，拟减少焊缝长度，降低焊缝高度。方案六，对初始缺点即焊接会造成变形进行改善，拟采用机械固定方式，将焊接工艺进行整改，换成机械螺钉的连接方式。
8、 方案类比选择基于理论初步提出以上六种解决方案模型，对六种方案进行类比评估。方案一，高热阻的物质成本较高不宜采用，而且在焊接热熔融区下方安放也不方便；方案二，冷空气流对空气流的消耗也是较大的而且不易控制甚至不便于工人师傅进行焊接操作；方案三，缸体内壁涂油，除焊接处外，其余部分浸泡在流动冷却水中，吸收焊接产生的热量，减少缸体变形，没有增加系统复杂性，而且简单易行；方案四，加大缸壁厚度，但是结构空间位置有限，不便于安装；方案五，经计算，减小焊缝长度会减弱整个结构的刚性；方案六也是存在安装结构空间位置过小等问题。推荐采用的第三种方案，既经济简单，有便于实现。所以最终将方案三类比应用于实际当中，并达到
9、了预期效果。采用该方案后，焊接后缸体内径变形小，无需用内圆磨床加工，每个缸体可以减少加工费约万元，每台设备有个缸体，每年按台产量计算，可以节约万元制造费用。 结语对于活化给煤机中存在的焊接变形问题，通过运用理论，我们得到了多个解决方案，并用于生产实践中，取得了较好效果。理论同样也可以用来解决其他工程实际问题，借助理论，能够打破思维定式、拓宽思路、正确的发现产品或系统中存在的问题，有效的消除不同学科之间的界限，加强了解决问题的有效性，大大缩减了找到具有创新性的解决方案的时间。参考文献 孙永伟，谢尔盖-伊可万科打开创新之门的金钥匙北京：科学出版社， 曹俊强，郝盛涛，许崇春，等理论基础教程与创新实例黑龙江：黑龙江科学技术出版社，