基于TRIZ創新方法的新型枸杞篩分機

劉小蘭

摘 要：采用機械振動篩分機進行枸杞篩分，是目前中、小企業及個體商戶篩分枸杞的主要方法，但該篩分機篩網比較容易堵塞，嚴重影響篩分效率低，難以滿足需求，故提出對枸杞篩選機進行技術改進。文章就是基于TRIZ創新方法，進行系統問題分析，利用技術矛盾、物理矛盾等解決問題的工具提出了解決問題的有效方案。

關鍵詞：TRIZ創新方法；枸杞；堵塞

中圖分類號：S226.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0030-02

Abstract： At present， it is the main method for middle and small enterprises and individual merchants to screen Chinese wolfberry by using mechanical vibration sieving machine. However， the screen screen of this machine is easily blocked， which seriously affects the screening efficiency and is difficult to meet the demand. Therefore， the technical improvement of lycium barbarum screening machine was put forward. This article is based on the Triz innovation method， carries on the system question analysis， uses the technical contradiction， the physics contradiction and so on solves the question the tool to propose the effective plan to solve the problem.

Keywords： TRIZ innovation method； lycium barbarum； blocking

引言

內蒙古巴盟地區是枸杞的主要產地之一，過去產品的分級，一般是采用人力分揀，分揀過程工作量大、效率低。近年來，隨著人們對枸杞的需求量增加和品級要求越來越高，對枸杞的分級要求越來越嚴，故采用了篩選機進行分揀。目前應用最廣泛的就是慣性篩選機，利用搖動篩網進行篩選，但由該機械篩選效率依然不高，難以滿足需求，故提出對枸杞篩選機進行技術改進。

1 問題分析

1.1 系統的工作原理及主要問題

枸杞慣性篩選機以曲柄連桿機構作為傳動部件，電機通過皮帶傳動使偏心軸旋轉，然后靠連桿來帶動篩箱作一定方向往復運動工作，使篩箱具有向上和向前的加速度。枸杞由上料盤一端加入，借助于重力，慣性力不斷地從篩面上拋起，小于篩孔的顆粒透篩，由下層的出料口排出等待二次篩選、曬網上的枸杞則以一定速度向排料端移動，從而使枸杞得到篩分。

當前技術系統利用機械運動搖動篩網進行枸杞的篩選，但枸杞很容易堵塞網眼或粘在篩網上，開機一個小時就會有30%篩孔被堵，有時一個班得清理四-五次篩底，嚴重影響篩分效率，故提出對枸杞篩選機進行技術改進。

1.2 功能分析

該系統組件主要包括：篩箱、篩網、機架、電機、機械傳動系統。其超系統組件有作用對象枸杞、鼓風機、空氣、電、雜質等。通過對組件的相互作用分析，我們建立了該系統的功能模型（如圖1所示）。

1.3 根原因分析

根據上述對問題初步分析的結果，運用根原因分析法可以發現，系統篩分效率低下的主要原因歸根結底有兩方面因素：第一，由于圓孔型網眼堵塞造成清理次數多；第二，篩網面積小，單位時間內效率太低。

針對這兩方面原因，確定了問題的關鍵點。（1）網眼堵塞造成篩選效率低下；（2）篩網面積小造成篩選效率低下。然后針對問題的關鍵點從而可以尋找該系統的最終理想解。

2 問題解決

為獲得接近最終理想解的優秀方案，有效解決本項目所面臨的網眼堵塞、篩分效率低下等關鍵問題，綜合運用 TRIZ 解決問題的工具技術矛盾、物理矛盾等尋求問題的解決方案。

2.1 技術矛盾

如果使機構的運動速度加快，那么枸杞受到的力變大，篩選效率提高，但是機構穩定性變差。轉換成TRIZ標準技術矛盾，就是改善的通用工程參數為力（10），惡化的通用工程參數為結構的穩定性（13）。通過查找矛盾矩陣，得到相應發明原理。

應用發明原理初步產生如下方案：

方案一：35物理或化學參數改變原理：通過把圓孔型網眼變成條狀（如圖3所示），使枸杞不論是以垂直方向、還是以水平方向，只要其最大直徑處小于網孔的寬度就都能夠順利通過，從而降低網眼的堵塞，提高枸杞的篩分率。

方案二：10預先作用原理：進行篩選前，可以通過預先冷凍對枸杞進行預處理，降低其表面的糖化情況，使枸杞對篩網的粘附作用減小，以提高篩選效率。

方案三：21減少有害作用的時間原理， 將篩箱做成封閉式結構，可以進行上下翻轉，當篩網轉到上面時，卡在網眼內的枸杞，在自身重力的作用下掉落下來，從新進入篩選過程。

2.2 物理矛盾

為了“提高篩選效率”，需要系統參數“速度”為“快”，但又為了“提高系統結構的穩定性”，需要參數“速度”為“慢”，即速度既要“快”又要“慢”。為了提高篩選效率，系統中篩選枸杞的篩網運動速度要“快”，但為了減少磨損，系統中傳動機構的速度又需要“慢”，因此該矛盾可以從“空間”上進行分離，得到解決方案：

方案四：2抽取發明原理，根據抽取發明原理，利用抽出物質或結構中的“負面”部分或不需要的屬性，可以將系統的傳動部分抽取出來，改由電機直接帶動篩箱進行運動，則可以提高篩箱的運動速度，以減少枸杞對篩網網眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

方案五：24借助中介物原理，根據借助中介物原理，使用中介物實現所需的動作。可通過在篩網下部加裝一個拍打器，使篩網處除了在連桿機構的帶動下做直線往復運動，同時還能上下震動，以減少枸杞對篩網網眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

方案六：20有效作用的連續性原理，消除空閑和間歇性動作，枸杞在篩選運動的過程中，遇到比它體積大的孔時，在重力的作用下會穿過孔，當網眼產生的阻力大于其重力時，它就會堵塞網眼，這時可以從下往上給其一個反作用力（如利用鼓風機從下往上間歇性吹風），在不用停機還能繼續篩選的情況下，減少枸杞對篩網網眼的堵塞，達到提高篩選效率的目的。

2.3 物場模型分析及76個標準解

通過前面對系統進行功能分析所建立的功能模型可以看出，枸杞與篩網通過機械場構建起了一個基本的物場模型，而此物場模型中的枸杞S1對篩網S2存在著有害作用（粘附和堵塞）。由標準解解決流程可知，當前系統中同時存在有用和有害作用，如果無法限制S1和S2相接觸，可以在S1和S2之間引入第三類廉價物質S3，從而消除有害作用。得到如下解決方案

方案七：在篩網上安裝一個刷子，當有網眼堵塞，利用刷子由下往上及時清理堵塞的網眼，避免網眼大面積長時間堵塞，已達到提高篩選效率的目的。

2.4 效應分析

通過查找科學效應知識庫，得到可用的效應為“分離效應”，依據該效應通過對知識效應庫的搜索，得到了一些啟示，最后得出問題的解決方案。

方案八：針對枸杞篩選過程中出現網眼堵塞的情況，可以將篩網網面采用彈性網面，同時使網孔在一定尺寸范圍內具有擴張的能力，從而有效提高篩分效率。

3 最終方案遴選及結論

根據TRIZ原理提示，結合工程實際情況，最終選定采用1、4合并方案，將篩網圓孔型網眼變成條狀，并將機械傳動部分裁剪掉，直接由振動電機代替，使枸杞不論是以垂直方向、還是以水平方向，只要其最大直徑處小于網孔的寬度就都能夠順利通過。

4 結束語

該方案主要應用于小型篩選機械，對于個體商戶具有推廣價值。采用該篩選機有效提高篩選效率，大約節約時間1/3，節省電能、人力、資金等成本達1/4。將會受到廣大商家的青睞和推廣。

參考文獻：

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