淺談TRIZ理論在單梁起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡旭　李廣超　郭長(zhǎng)宇

摘 要：介紹了單梁起重機(jī)主梁生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，著重闡述了利用TRIZ理論進(jìn)行單梁起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)和設(shè)計(jì)觀念改變，提高材料的利用率和生產(chǎn)效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟浩鹬貦C(jī)主梁；TRIZ理論；節(jié)能降耗

單梁起重機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造車間、冶金車間、石油、石化、港口、鐵路、民航、電站、造紙、建材、電子等行業(yè)的車間、倉(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)等。具有外形尺寸緊湊、建筑凈空高度低、自重輕、輪壓小等優(yōu)點(diǎn)。單梁起重機(jī)與電動(dòng)葫蘆配套使用，在市場(chǎng)上占據(jù)50%以上的數(shù)量份額 。單梁起重機(jī)已經(jīng)是比較成熟的產(chǎn)品，利用TRIZ理論還能將單梁起重機(jī)主梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化和改變，使產(chǎn)品制作工藝更趨合理。

1 現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，單梁起重機(jī)已經(jīng)趨于完美狀態(tài)，能夠改進(jìn)的地方幾乎很少。近10年左右單梁起重機(jī)主梁一直有U型槽、斜蓋板、工字鋼和筋板組成。

此種結(jié)構(gòu)形式能夠滿足主梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的同時(shí)，其制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，截面慣性矩相對(duì)最合理。但是工字鋼的對(duì)接、U型槽的對(duì)接和斜蓋板的對(duì)接影響了單梁起重機(jī)主梁制作的質(zhì)量和效率。

工字鋼一般采用30T，長(zhǎng)度多為9米和12米兩種規(guī)格；U型槽通過(guò)壓槽機(jī)直接利用鋼板冷完成性，長(zhǎng)度一般在2-3m之間；斜蓋板利用折彎?rùn)C(jī)對(duì)鋼板折邊，受設(shè)備限制，一般長(zhǎng)度也在2-3m之間。一個(gè)單梁起重機(jī)跨度一般在15-25米之間居多，按照22.5米計(jì)算，主梁需要3根9米的工字鋼對(duì)接，需要8節(jié)U型槽和斜蓋板對(duì)接。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，U型槽、斜蓋板、工字鋼對(duì)接焊縫相應(yīng)錯(cuò)開至少200mm。焊接難度大、焊接質(zhì)量差，影響主梁的制作效率。

2 改進(jìn)

TRIZ理論是阿利赫舒列爾于1946年開始創(chuàng)立，有多種工具如沖突矩陣、76標(biāo)準(zhǔn)解答、ARIZ、AFD、物質(zhì)--場(chǎng)分析、ISQ、 DE、8種演化類型、科學(xué)效應(yīng)、40個(gè)創(chuàng)新原理，39個(gè)工程技術(shù)特性，物理學(xué)、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理知識(shí)庫(kù)等，常用的有基于宏觀的矛盾矩陣法（沖突矩陣法）和基于微觀的物場(chǎng)變換法。事實(shí)上TRIZ針對(duì)輸入輸出的關(guān)系（效應(yīng)）、沖突和技術(shù)進(jìn)化都有比較完善的理論。這些工具為創(chuàng)新理論軟件化提供了基礎(chǔ)，從而為TRIZ的實(shí)際應(yīng)用提供了條件。

根據(jù)上述的單梁起重機(jī)主梁截面及相關(guān)現(xiàn)用數(shù)據(jù)，利用TRIZ中的40個(gè)創(chuàng)新原理中分割原理，把主梁4部分，既U型槽、斜蓋板、工字鋼和筋板部分。由于工字鋼是型鋼標(biāo)準(zhǔn)件并不進(jìn)行改變，考慮利用TRIZ原理進(jìn)行其他三個(gè)部件的改變。

合并原理既可以是時(shí)間上的也可以是空間上的，其目的是將兩個(gè)或多個(gè)相鄰的對(duì)象進(jìn)行組合和合并。U型槽和斜蓋板類似，都是有短節(jié)焊接拼接而成，根據(jù)40個(gè)創(chuàng)新原理中的合并原理考慮，U型槽和斜蓋板可以達(dá)到通長(zhǎng)無(wú)焊接對(duì)接，2-3m的U型槽可以軋制，那么把壓制設(shè)備加長(zhǎng)到需要的長(zhǎng)度，把鋼板截取到需要的長(zhǎng)度進(jìn)行軋制完全可以做到無(wú)對(duì)接。斜蓋板的成型可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)廠房軋制彩鋼瓦的原理通過(guò)多次碾壓所需長(zhǎng)度的板材能夠滿足通長(zhǎng)的要求。

嵌套（套娃）原理是將一個(gè)對(duì)象嵌入另一個(gè)對(duì)象，然后將這兩個(gè)對(duì)象再嵌入第三個(gè)對(duì)象，以此類推，例如俄羅斯套娃、老式收音機(jī)或電視機(jī)上的拉桿天線。對(duì)于單梁起重機(jī)主梁內(nèi)的筋板來(lái)說(shuō)，其作用是保證與U型槽焊接后的局部穩(wěn)定性，其有效作用僅僅是與U型槽和工字鋼的接觸部分既圖示的2部分。序號(hào)1所指的部分完全可以移做它用。

3 成果

依22.5m單梁起重機(jī)主梁為例，按照上述的改進(jìn)方法，減少U型槽和斜蓋板的對(duì)接焊縫，有8節(jié)短節(jié)拼接焊接，則共減少焊縫長(zhǎng)度約10m左右。減少了焊材的損耗，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了工作效率。筋板為中空型，按照1m使用一個(gè)大筋板，則主梁上需要22塊大筋板，共減少材料損耗80Kg。真正的做到節(jié)能降耗。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)新的進(jìn)程，而且能得到高質(zhì)量的改進(jìn)產(chǎn)品。它能夠幫助我們系統(tǒng)的分析問題情境，快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或者矛盾，它能夠準(zhǔn)確確定問題探索方向，幫助我們突破思維障礙，打破思維定勢(shì)，以新的視覺分析問題，進(jìn)行系統(tǒng)思維，根據(jù)技術(shù)進(jìn)化規(guī)律預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，幫助我們開發(fā)富有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品。

本文通過(guò)利用TRIZ理論對(duì)單梁起重機(jī)主梁的U型槽、斜蓋板和筋板進(jìn)行合理的改變，能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少材料的損耗，使制作的產(chǎn)品在同等的條件下更占優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品沒有完美，只有更完美。實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為同行業(yè)的設(shè)計(jì)、制作引領(lǐng)了新的思路和方向。

參考文獻(xiàn)

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