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发布时间:胡旭 李广超 郭
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摘 要:介绍了单梁起重机主梁生产工艺的改进,着重阐述了利用TRIZ理论进行单梁起重机主梁设计。经过工艺改进和设计观念改变,提高材料的利用率和生产效率,达到节能降耗的目的。

关键词:单梁起重机主梁;TRIZ理论;节能降耗

单梁起重机广泛应用于机械制造车间、冶金车间、石油、石化、港口、铁路、民航、电站、造纸、建材、电子等行业的车间、仓库、料场等。具有外形尺寸紧凑、建筑净空高度低、自重轻、轮压小等优点。单梁起重机与电动葫芦配套使用,在市场上占据50%以上的数量份额 。单梁起重机已经是比较成熟的产品,利用TRIZ理论还能将单梁起重机主梁的设计进行合理的优化和改变,使产品制作工艺更趋合理。

1 现状

经过20多年的发展,单梁起重机已经趋于完美状态,能够改进的地方几乎很少。近10年左右单梁起重机主梁一直有U型槽、斜盖板、工字钢和筋板组成。

此种结构形式能够满足主梁结构强度、刚度的同时,其制作工艺相对简单,截面惯性矩相对最合理。但是工字钢的对接、U型槽的对接和斜盖板的对接影响了单梁起重机主梁制作的质量和效率。

工字钢一般采用30T,长度多为9米和12米两种规格;U型槽通过压槽机直接利用钢板冷完成性,长度一般在2-3m之间;斜盖板利用折弯机对钢板折边,受设备限制,一般长度也在2-3m之间。一个单梁起重机跨度一般在15-25米之间居多,按照22.5米计算,主梁需要3根9米的工字钢对接,需要8节U型槽和斜盖板对接。根据相关规定,U型槽、斜盖板、工字钢对接焊缝相应错开至少200mm。焊接难度大、焊接质量差,影响主梁的制作效率。

2 改进

TRIZ理论是阿利赫舒列尔于1946年开始创立,有多种工具如冲突矩阵、76标准解答、ARIZ、AFD、物质--场分析、ISQ、 DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理,39个工程技术特性,物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等,常用的有基于宏观的矛盾矩阵法(冲突矩阵法)和基于微观的物场变换法。事实上TRIZ针对输入输出的关系(效应)、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础,从而为TRIZ的实际应用提供了条件。

根据上述的单梁起重机主梁截面及相关现用数据,利用TRIZ中的40个创新原理中分割原理,把主梁4部分,既U型槽、斜盖板、工字钢和筋板部分。由于工字钢是型钢标准件并不进行改变,考虑利用TRIZ原理进行其他三个部件的改变。

合并原理既可以是时间上的也可以是空间上的,其目的是将两个或多个相邻的对象进行组合和合并。U型槽和斜盖板类似,都是有短节焊接拼接而成,根据40个创新原理中的合并原理考虑,U型槽和斜盖板可以达到通长无焊接对接,2-3m的U型槽可以轧制,那么把压制设备加长到需要的长度,把钢板截取到需要的长度进行轧制完全可以做到无对接。斜盖板的成型可以根据钢结构厂房轧制彩钢瓦的原理通过多次碾压所需长度的板材能够满足通长的要求。

嵌套(套娃)原理是将一个对象嵌入另一个对象,然后将这两个对象再嵌入第三个对象,以此类推,例如俄罗斯套娃、老式收音机或电视机上的拉杆天线。对于单梁起重机主梁内的筋板来说,其作用是保证与U型槽焊接后的局部稳定性,其有效作用仅仅是与U型槽和工字钢的接触部分既图示的2部分。序号1所指的部分完全可以移做它用。

3 成果

依22.5m单梁起重机主梁为例,按照上述的改进方法,减少U型槽和斜盖板的对接焊缝,有8节短节拼接焊接,则共减少焊缝长度约10m左右。减少了焊材的损耗,,提高了产品的质量,提高了工作效率。筋板为中空型,按照1m使用一个大筋板,则主梁上需要22块大筋板,共减少材料损耗80Kg。真正的做到节能降耗。

4 结论

实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创新的进程,而且能得到高质量的改进产品。它能够帮助我们系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,帮助我们突破思维障碍,打破思维定势,以新的视觉分析问题,进行系统思维,根据技术进化规律预测未来发展趋势,帮助我们开发富有竞争力的新产品。

本文通过利用TRIZ理论对单梁起重机主梁的U型槽、斜盖板和筋板进行合理的改变,能够达到提高生产效率,提高产品质量,减少材料的损耗,使制作的产品在同等的条件下更占优势。产品没有完美,只有更完美。实现了社会效益和经济效益的同时,也为同行业的设计、制作引领了新的思路和方向。

参考文献

[1]张质文、王金诺等、《起重机设计手册》、第二版、中国铁道出版社、2013

[2]刘训涛、曹贺等《TRIZ理论及应用》、北京大学出版社 、2011

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