基于TRIZ方法的設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創新方法和創新原理對設備箱蓋二次防落裝置進行了矛盾分析和組件分析，從而得到新的創新思路，然后提出了幾種優化方案，最后對其進行評價及驗證。

關鍵詞：TRIZ創新方法；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，存在復雜的工況，會使設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，當設備箱檢修完畢，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，設備箱門在車輛高速運行時將對鐵路沿線設備及人員造成重大傷害。為保證車輛在運行過程中，設備箱門門鎖或固定螺栓在損壞的情況下也不會發生安全問題，故必須安裝二次防落裝置確保設備箱門在此種情況下能保持原有狀態繼續運行。

二次防落結構多種多樣，如鏈條式，可旋轉卡扣式等，但都存在某些缺點，如零件容易損壞、丟失；目前現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構復雜、方向定位不準、安裝座結構加工不方便等問題。

在認真學習TRIZ理論知識后，運用創新方法和工具對該實際工程問題進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。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。在安裝座內放入彈簧。最后把防護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備箱骨架上，并通過后端緊固件組裝與安裝座后端的內螺紋的配合來完成整個防護裝置的緊固。

2.2待解決的問題：

改善二次防落裝置的復雜性的問題、方向定位問題、安裝座加工難度大的問題。

2.3對新技術系統的要求：

能夠結構簡單，安裝定位方便且精準，安裝座容易加工。

3 解題過程

3.1矛盾分析

1.問題是什么

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

2.現有解決方法是什么

在設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

二次防落裝置結構比較復雜，裝置安裝座內部結構加工難度大，裝置定位不好。

4.定義技術矛盾

改善：可靠度。

惡化：系統的復雜性。

5.根據矛盾矩陣得到適用創新原理有：1分割原理、13反向作用原理、35物理或化學參數改變原理。

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；提高系統的可分性，以實現系統的改造。

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

35物理或化學參數改變原理：改變聚集態（物態）；改變濃度或密度；改變柔度；改變溫度。

3.2概念方案

將創新原理轉變為概念方案：

方案1：根據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。此結構裝置只有一塊安裝板和一塊限位板以及標準緊固件，結構簡單功能明確。

方案2：根據13方向作用原理，安裝座內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外顛倒過來，可以采用把安裝座內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構各個組件的功能、明確組件之間的關系，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構中的物質流、控制流以及組件之間的結構關系，同時，明確了各組件在流的傳遞中承擔的角色。

3.4系統裁剪方案模型

裁剪方案1

技術系統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。

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

裁剪方案2

剪裁掉一組緊固件，調整組件之間的相互關系，通過定位板與安裝座外側的凹槽實現定位。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，準確定位焊接，保證壓板的位置為水平或垂直狀態，實現了定位方便且精準的目的。

4 方案評價

5 方案實施

實施解決方案的后續成果：

方案1的改善方案，目前已完成試制，用于部分機車設備箱上，該裝置具有結構簡單、安裝方便的特點，適合在段改造機車。

裁剪方案1的改善方案，目前鑒于結構復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，平臺化用于機車設備箱蓋上，該裝置具有結構簡單，定位方便、精準，安裝座容易加工等特點，適合新造機車。已申請兩項專利。

（1）一種軌道車輛及其拉出解鎖式設備箱蓋二次防護裝置（發明專利） 申請號：20140089778.4

（2）一種設備箱蓋的輔助限位裝置（發明專利） 申請號： 201410340818.8

6 結論

通過采用TRIZ創新方法對二次防落裝置結構的改進問題的求解過程，我們可以清楚的看到TRIZ創新方法的高效，不僅僅可以為企業解決生產中的難題難點，也為企業打開了創新發展之門，幫助決策者更準確地把握方向，為企業未來的布局開創了道路。

責編/劉紅偉

參考文獻

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

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