消防炮升降塔装置创新设计论文范文

1消防炮升降塔装置的创新设计

1.1分析问题和问题模型的定义对问题模型的定义，就是转化为TRIZ标准问题，将一般领域的问题转化为表述系统性能的39个通用工程参数，然后确定阿奇舒勒矛盾矩阵表的待改善参数和恶化参数。现有的消防炮升降塔装置采用机械传动，质量体积庞大，传动平稳性较差，承载力不高，效率低，噪音大，不能够实现复杂的动作和无级调速，自动化程度不高。提高自动化程度，则会使装置复杂。因此待改善参数可定义为自动化程度，恶化参数为设备复杂性，构建自动化程度和设备复杂性之间的技术矛盾。减少质量体积，会带来结构的稳定性降低。因此待改善参数可定义为静止物体体积，恶化参数为结构稳定性，构建静止物体体积和结构稳定性之间的技术矛盾。提高承载力，会造成产品制造精度的降低。相应定义为力与制造精度之间的技术矛盾。

1.2选择和分析解决方案查找TRIZ矛盾矩阵，得出消防炮升降塔装置的阿奇舒勒矩阵如表1所示，共有9个发明原理。结合实践需要，推荐的消防炮升降塔装置的发明原理序号共4个，对应的发明原理为10－预先作用、15－动态化、24－中介物、29－气压或液压结构。10－预先作用：在操作开始前使物体局部或全部产生所需变化；预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备或已处于易操作的位置。采用的油缸活塞杆是中空结构，并在活塞杆内部设有一根内导管（中空结构），在活塞杆与内导管之间还设有一根外导管。在油箱上方设有空气滤清剂，并在其他方位设有液位控制器，温度继电器，液位液温计。15－动态化：使物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整，以达到优化的性能；把物体分为几部分，各部分之间可以相对改变位置，将不动的物体改变为可动的或具自适应性。在油缸完全伸出、缩进处装有限位开关。24－中介物，使用中介物传递某一物体或某一中间过程，或将一个容易移动的物体与另一个物体暂时结合，采用液压油实现传动。29－气压或液压结构：将物体固体零部件用气动或液压零部件代替。在创新设计中，采用液压传动代替原机械传动实现升降塔的升降动作，采用电磁换向阀换向实现消防炮的升降。

1.3具体解决方案通过以上创新原理的分析，以此为创新设计思路，得出最终的消防炮升降塔装置创新设计方案：采用液压传动机构，包括电动机、接近开关，油缸，设置在油缸内部的活塞及活塞杆（中空结构）、油缸回路，钢筒端部设置的法兰，油箱，泵组，控制阀组。油箱、泵组、控制阀组通过管路连接形成动力站，如图1所示。油箱上方设有空气滤清剂，并在其它方位设有液位控制器、温度继电器、液位液温计。油缸活塞杆为中空结构，并在活塞杆内部设有一根耐腐蚀内导管（中空结构），并在油缸完全伸出、缩进处装有限位开关，在活塞杆与内导管之间还设有一根外导管。油缸如图2所示。在液压吸油管处设有单向阀。控制阀组设有两个油路，分别连通油缸的有杆腔和无杆腔，每个油路进油端设有单向阀和溢流阀，单向阀流出口连接一个换向阀，通过控制换向阀从而控制油流入的是有杆腔还是无杆腔，换向阀流出口分别设有平衡阀，油通过平衡阀大部分流入有杆腔（无杆腔）、少许压力油通过平衡阀作用将无杆腔（有杆腔）回路打开，从而使无杆腔（有杆腔）中油流回油箱，形成锁紧回路，在平衡阀流出口并联一个溢流阀。消防炮升降塔装置的液压系统原理图如图3所示。

2小结

针对现有消防炮升降塔装置存在的传动效率低、承载力小、自动化程度不高等问题，应用TRIZ理论通用工程参数定义技术矛盾，查找矛盾矩阵对应的创新原理，通过分析并结合实际，提出消防炮升降塔装置的创新设计方案，采用液压传动机构实现升降，整个装置的质量体积都有缩小，且传动平稳，承载力大，能够实现无极调速与复杂动作，能够自动润滑，易于实现过载保护，便于实现自动化。经多次实践证明该设计方案是可靠可行的，已申请专利。

作者：徐才红单位：常州瑞阳液压成套有限公司