TRIZ理論在提高磨機(jī)襯板耐磨性上的應(yīng)用

劉大立， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

TRIZ理論在提高磨機(jī)襯板耐磨性上的應(yīng)用

劉大立， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

磨機(jī)運(yùn)行過程中，磨機(jī)襯板磨損嚴(yán)重，大大降低生產(chǎn)效率。本文應(yīng)用TRIZ理論，構(gòu)造了阿奇舒勒矛盾矩陣，通過由其得到的發(fā)明原理，求出了問題的最終理想解，很好的解決了問題，提高了磨機(jī)襯板耐磨性，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

磨機(jī)； 襯板； TRIZ理論； 阿奇舒勒矛盾矩陣

0 引言

近些年，磨機(jī)已在金屬礦及非金屬礦選礦廠、冶金、建材、化工及電力部門等若干基礎(chǔ)行業(yè)的物料粉碎中得到廣泛的應(yīng)用。襯板作為磨機(jī)內(nèi)部的保護(hù)板，除了承受研磨體與物料的沖擊和磨損之外，對(duì)研磨體也起到一定的提升作用。因此，對(duì)磨機(jī)的襯板要求較高，應(yīng)具有較好的韌性和塑性，保證其在巨大的外力沖擊作用下不會(huì)出現(xiàn)破裂現(xiàn)象；同時(shí)，也應(yīng)具有較高的表面硬度，用以抵抗來自物料的連續(xù)磨損。目前國內(nèi)襯板主要以高錳鋼襯板為主，使用壽命普遍為4～6個(gè)月不等，導(dǎo)致維修和更換量都相當(dāng)大，不僅浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力、且直接影響生產(chǎn)效率。因此，對(duì)襯板性能提出了更高的要求，提高襯板耐磨性是目前行業(yè)內(nèi)所關(guān)注的重點(diǎn)之一。

1 TRIZ理論概述

TRIZ理論起源于前蘇聯(lián)，音譯為“萃智”即發(fā)明問題解決理論。TRIZ理論是用來解決創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題的工具，闡述了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理。TRIZ理論有四大革命性成果：其一是，不同行業(yè)問題可以采用相同的解決辦法；其二是，它發(fā)現(xiàn)了技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)；其三是，提出了最終理想解的概念；其四是，創(chuàng)新是有程序和步驟的。采用TRIZ理論的最終目的是通過解決矛盾，獲得最終理想解[1]。其主要研究內(nèi)容包括：創(chuàng)新思維方法、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、技術(shù)矛盾解決原理、物理矛盾與分離等幾個(gè)方面。

TRIZ方法工程實(shí)用性強(qiáng)，在全球都得到了廣泛的應(yīng)用，也取得了大量的技術(shù)成果，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，在俄羅斯、歐洲、美國、日本、臺(tái)灣等地形成了以TRIZ為基礎(chǔ)的研究、咨詢機(jī)構(gòu)和公司，在國內(nèi)大型軍工集團(tuán)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)等地也對(duì)TRIZ做了大量的研究和應(yīng)用[2]。

2 提高磨機(jī)襯板性能的常用措施

目前，通過分析磨機(jī)襯板磨損的機(jī)理，大多從磨粉工藝、襯板材質(zhì)選擇、襯板制造等方面出發(fā)，來提高襯板性能。

(1)嚴(yán)格控制進(jìn)料質(zhì)量，降低原料中砂石等雜質(zhì)的含量，從而提高可磨性。

(2)通過合理使用磨機(jī)的出力，以降低磨機(jī)的使用頻率。如，當(dāng)夜間低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)整。另外，根據(jù)負(fù)荷情況，可將出力集中于1臺(tái)或數(shù)臺(tái)磨機(jī)上，而將其它磨機(jī)停用。

(3)合理選擇襯板材質(zhì)，目前，通常選擇材料主要有三種：高錳鋼系列、合金鋼系列以及高鉻合金鑄鐵系列。其中高錳鋼系列具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)是容易發(fā)生蠕變好延展，會(huì)引起變形。合金鋼系列襯板具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和耐磨性，其使用壽命較高錳鋼襯板相比，能高1-2倍，且具有磨損均勻，不變形的特點(diǎn)，因此，在火電煤磨機(jī)上應(yīng)用比較廣泛，且取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。高鉻合金鑄鐵是近幾年使用的超耐磨材料，使用壽命長，其耐磨性能比高錳鋼高3倍左右，是一種優(yōu)質(zhì)材料，被業(yè)界所認(rèn)知。但由于合金含量高，綜合生產(chǎn)成本也較高，為此推廣應(yīng)用受到了不同程度的影響。

(4)襯板制造過程中，采用合理的澆鑄工藝，并控制熱處理工藝。通過采用鑄造工藝措施來細(xì)化晶粒，改善鋼件的韌性；并制訂正確的熱處理工藝規(guī)范，嚴(yán)格熱處理工藝操作，提高鋼的塑性和韌性。

3 采用TRIZ原理的解決問題的方案

采用TRIZ理論解決問題的原則：根據(jù)技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)看，應(yīng)使用盡量少的資源實(shí)現(xiàn)盡量多的功能；解決問題時(shí)，首先關(guān)注系統(tǒng)內(nèi)部資源，利用現(xiàn)有的能量和資源實(shí)現(xiàn)有用功能，把廉價(jià)資源用到極致； 由其關(guān)注場(chǎng)的作用，如重力場(chǎng)等；實(shí)現(xiàn)自我服務(wù)功能，最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)有用功能，有害作用的自我消除。

本文充分利用TRIZ中39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沖突和40條發(fā)明原理之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所組成的矛盾矩陣，結(jié)合磨機(jī)襯板實(shí)際設(shè)計(jì)使用情況出發(fā)，來找出矛盾、解決矛盾，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)。通?？紤]，如若解決磨機(jī)襯板耐磨問題的最直接辦法是將襯板尺寸加厚，但這種方法將直接導(dǎo)致磨機(jī)質(zhì)量加大，從而導(dǎo)致制造、運(yùn)行成本上升，極不經(jīng)濟(jì)。因此，就產(chǎn)生了技術(shù)矛盾即：要改善磨機(jī)襯板的耐磨性，通常將襯板尺寸加厚，但導(dǎo)致重量增加。結(jié)合TRIZ理論原理，在39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沖突中選擇并確定兩對(duì)參數(shù)。(1)改善的參數(shù)是：尺寸加厚，壽命延長；(2)惡化的參數(shù)：重量增加。為了解決這種技術(shù)矛盾，通過查找矛盾矩陣表確定可用發(fā)明原理為[3]：狀態(tài)和參數(shù)化變化原理；替換機(jī)械系統(tǒng)原理；復(fù)合材料原理；氣動(dòng)或液壓結(jié)構(gòu)原理結(jié)合實(shí)際情況，仔細(xì)分析上述四種發(fā)明原理，可以得出，第四條氣動(dòng)或液壓結(jié)構(gòu)原理對(duì)改善磨機(jī)襯板耐磨性沒有明顯作用，而其他三條發(fā)明原理狀態(tài)和參數(shù)變化原理、替換機(jī)械系統(tǒng)原理、復(fù)合材料原理則對(duì)本問題有指導(dǎo)性幫助。

3.1 狀態(tài)和參數(shù)變化原理

狀態(tài)和參數(shù)變化原理解決問題的核心思想是：系統(tǒng)某組件的屬性(物理或化學(xué)狀態(tài)、柔性、密度、導(dǎo)電性、溫度、體積等)對(duì)于其功能的實(shí)現(xiàn)尚不是最佳，需要改變其屬性以更好地實(shí)現(xiàn)功能。對(duì)于磨機(jī)襯板而言，可以通過減小進(jìn)料顆粒的尺寸，以減小對(duì)襯板的磨損,提高襯板的使用壽命。

3.2 替換機(jī)械系統(tǒng)原理

替換機(jī)械系統(tǒng)原理解決問題的核心思想是：原系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)所依據(jù)的工作原理存在很大缺陷，用場(chǎng)的替代對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)。對(duì)于磁性襯板磨機(jī)而言，可以考慮在進(jìn)料中摻入少量鐵粒子，在磨機(jī)襯板表面和間隙處會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)摻有鐵粒子的物料進(jìn)入磨機(jī)后，由于襯板處磁場(chǎng)的作用，鐵粒子會(huì)吸附于襯板表面，使襯板加厚耐磨。

3.3 復(fù)合材料原理

復(fù)合材料原理解決問題的核心思想是：實(shí)現(xiàn)功能所需的多種屬性不能由單一材料提供時(shí)，考慮多種材料進(jìn)行組合。將該原理運(yùn)用到提高磨機(jī)襯板耐磨性上，可以采用更換磨機(jī)襯板材料的方法，應(yīng)用陶瓷制襯板代替?zhèn)鹘y(tǒng)材質(zhì)，其耐磨性能好，生產(chǎn)過程中能夠減小維修，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。

4 結(jié)束語

本文通過采用TRIZ理論，成功解決了磨機(jī)襯板耐磨性差這一問題，具體方法是將襯板的技術(shù)問題描述成技術(shù)矛盾，構(gòu)造了通用工程參數(shù)，并建立矛盾矩陣，通過查找矛盾矩陣得出發(fā)明原理，結(jié)合實(shí)際問題分析，選擇對(duì)解決問題起到關(guān)鍵作用的發(fā)明原理。最終通過三個(gè)解決方案成功解決了磨機(jī)襯板耐磨性差問題，從而提高了襯板的使用壽命，減少了設(shè)備的維修性，提高了生產(chǎn)效率。

[1] 趙新軍.技術(shù)創(chuàng)新理論(TRIZ)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 王亮申，孫峰華.創(chuàng)新理論與應(yīng)用原理[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[3] 楊曉丹，楊明朗，盧曉琴.基于TRIZ理論的國產(chǎn)手機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].保證工程，2005，26(2):140-141.

Application of TRIZ Theory in Improving Wear Resistance of Mill Liner

LIU Da-li，SONG Min

(NFC (Shenyang) Metallurgy Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Mill liner is worn seriously in operation process, and greatly reduces the production efficiency. This paper applies TRIZ theory, builds Eqishule contradiction matrix, the ultimate ideal solution is derived by invention principles, and the issues are solved, these improve the mill liner wear and achieve remarkable economic benefits.

mill；liner；TRIZ theory；Eqishule contradiction matrix

2014-06-16

劉大立(1981-)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，碩士研究生，主要從事機(jī)械制造與自動(dòng)化研發(fā)工作。

宋敏(1978-)，女，遼寧營口人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及研發(fā)工作。

TG75

B

1003-8884(2014)05-0022-03