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1消防炮升降塔裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1分析問(wèn)題和問(wèn)題模型的定義對(duì)問(wèn)題模型的定義，就是轉(zhuǎn)化為T(mén)RIZ標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，將一般領(lǐng)域的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為表述系統(tǒng)性能的39個(gè)通用工程參數(shù)，然后確定阿奇舒勒矛盾矩陣表的待改善參數(shù)和惡化參數(shù)。現(xiàn)有的消防炮升降塔裝置采用機(jī)械傳動(dòng)，質(zhì)量體積龐大，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，承載力不高，效率低，噪音大，不能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作和無(wú)級(jí)調(diào)速，自動(dòng)化程度不高。提高自動(dòng)化程度，則會(huì)使裝置復(fù)雜。因此待改善參數(shù)可定義為自動(dòng)化程度，惡化參數(shù)為設(shè)備復(fù)雜性，構(gòu)建自動(dòng)化程度和設(shè)備復(fù)雜性之間的技術(shù)矛盾。減少質(zhì)量體積，會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。因此待改善參數(shù)可定義為靜止物體體積，惡化參數(shù)為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，構(gòu)建靜止物體體積和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的技術(shù)矛盾。提高承載力，會(huì)造成產(chǎn)品制造精度的降低。相應(yīng)定義為力與制造精度之間的技術(shù)矛盾。

1.2選擇和分析解決方案查找TRIZ矛盾矩陣，得出消防炮升降塔裝置的阿奇舒勒矩陣如表1所示，共有9個(gè)發(fā)明原理。結(jié)合實(shí)踐需要，推薦的消防炮升降塔裝置的發(fā)明原理序號(hào)共4個(gè)，對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理為10－預(yù)先作用、15－動(dòng)態(tài)化、24－中介物、29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)。10－預(yù)先作用：在操作開(kāi)始前使物體局部或全部產(chǎn)生所需變化；預(yù)先對(duì)物體進(jìn)行特殊安排，使其在時(shí)間上有準(zhǔn)備或已處于易操作的位置。采用的油缸活塞桿是中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。在油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其他方位設(shè)有液位控制器，溫度繼電器，液位液溫計(jì)。15－動(dòng)態(tài)化：使物體或其環(huán)境在操作的每一個(gè)階段自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化的性能；把物體分為幾部分，各部分之間可以相對(duì)改變位置，將不動(dòng)的物體改變?yōu)榭蓜?dòng)的或具自適應(yīng)性。在油缸完全伸出、縮進(jìn)處裝有限位開(kāi)關(guān)。24－中介物，使用中介物傳遞某一物體或某一中間過(guò)程，或?qū)⒁粋€(gè)容易移動(dòng)的物體與另一個(gè)物體暫時(shí)結(jié)合，采用液壓油實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。29－氣壓或液壓結(jié)構(gòu)：將物體固體零部件用氣動(dòng)或液壓零部件代替。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，采用液壓傳動(dòng)代替原機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降塔的升降動(dòng)作，采用電磁換向閥換向?qū)崿F(xiàn)消防炮的升降。

1.3具體解決方案通過(guò)以上創(chuàng)新原理的分析，以此為創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，得出最終的消防炮升降塔裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案：采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)，油缸，設(shè)置在油缸內(nèi)部的活塞及活塞桿（中空結(jié)構(gòu)）、油缸回路，鋼筒端部設(shè)置的法蘭，油箱，泵組，控制閥組。油箱、泵組、控制閥組通過(guò)管路連接形成動(dòng)力站，如圖1所示。油箱上方設(shè)有空氣濾清劑，并在其它方位設(shè)有液位控制器、溫度繼電器、液位液溫計(jì)。油缸活塞桿為中空結(jié)構(gòu)，并在活塞桿內(nèi)部設(shè)有一根耐腐蝕內(nèi)導(dǎo)管（中空結(jié)構(gòu)），并在油缸完全伸出、縮進(jìn)處裝有限位開(kāi)關(guān)，在活塞桿與內(nèi)導(dǎo)管之間還設(shè)有一根外導(dǎo)管。油缸如圖2所示。在液壓吸油管處設(shè)有單向閥。控制閥組設(shè)有兩個(gè)油路，分別連通油缸的有桿腔和無(wú)桿腔，每個(gè)油路進(jìn)油端設(shè)有單向閥和溢流閥，單向閥流出口連接一個(gè)換向閥，通過(guò)控制換向閥從而控制油流入的是有桿腔還是無(wú)桿腔，換向閥流出口分別設(shè)有平衡閥，油通過(guò)平衡閥大部分流入有桿腔（無(wú)桿腔）、少許壓力油通過(guò)平衡閥作用將無(wú)桿腔（有桿腔）回路打開(kāi)，從而使無(wú)桿腔（有桿腔）中油流回油箱，形成鎖緊回路，在平衡閥流出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥。消防炮升降塔裝置的液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

2小結(jié)

針對(duì)現(xiàn)有消防炮升降塔裝置存在的傳動(dòng)效率低、承載力小、自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題，應(yīng)用TRIZ理論通用工程參數(shù)定義技術(shù)矛盾，查找矛盾矩陣對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理，通過(guò)分析并結(jié)合實(shí)際，提出消防炮升降塔裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降，整個(gè)裝置的質(zhì)量體積都有縮小，且傳動(dòng)平穩(wěn)，承載力大，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)極調(diào)速與復(fù)雜動(dòng)作，能夠自動(dòng)潤(rùn)滑，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。經(jīng)多次實(shí)踐證明該設(shè)計(jì)方案是可靠可行的，已申請(qǐng)專(zhuān)利。

作者：徐才紅單位：常州瑞陽(yáng)液壓成套有限公司