基于TRIZ理論對便攜式可調(diào)螺旋步進液壓中型貨物運載裝置的設計

文秀鳳 于悅 楊振源 楊爽 徐興志 趙樂鑫 段宏博

摘要：目前物流搬運設備存在投入大、設備體積較大、同時還需要專業(yè)人員進行維護、維持費用高、結構復雜、安裝要求精度高、施工周期長等諸多問題。為緊追時代潮流，應當發(fā)展技術含量高的物流裝運設備，淘汰陳舊落后效率差、安全性能低的物流設備，配置高效、科學的物流機械設施。本文利用TRIZ創(chuàng)新方法只針對當前中型貨物運載裝置存在的部分問題進行研究，過程中使用系統(tǒng)分析、資源分析、TRIZ工具針對中型貨物運載裝置的使用范圍、適用人群存在的問題，提出了“便攜可調(diào)式中型貨物運載”的設計方案。

關鍵詞：TRIZ;創(chuàng)新設計;中型貨物運載;高效物流;

1.概述

從2019年的物流設備占據(jù)市場比重可以看出目前我國的自動物流設備和軟件的占比達12%，自動立體倉庫占比達24%，自動輸送及占比達20%，由此可以看出智能設備在市場的份額不斷增高，直至2020年我國物流裝備行業(yè)仍在不斷增速發(fā)展中。

裝卸搬運設備是實現(xiàn)裝卸搬運作業(yè)高強度化的基礎。它不僅適用于水陸運輸貨物，而且還可用于完成常見庫場貨物的起重輸送和搬運。

但常見的貨物運輸中存在精密儀器搬運、急救搶險，家居家具方面的短板。為了簡化裝卸搬運任務，物流設備必須靈活適應各類裝卸搬運作業(yè)要求。并且這就要求裝卸搬運設備的結構簡單牢固，擁有作業(yè)穩(wěn)定，造價低廉，操作靈活方便，安全可靠，易于維修保養(yǎng)，能最大程度地發(fā)揮其工作能力的優(yōu)點。

現(xiàn)代運輸系統(tǒng)中常見的裝運設備有新型機車、車輛、大型汽車、特種專用車輛，倉儲系統(tǒng)中的自動化立體倉庫、高層貨架，搬運系統(tǒng)中的起重機、叉車、集裝箱搬運設備、自動分揀和監(jiān)測設備等[1]。

在了解這些問題之后，我們根據(jù)所學的機械專業(yè)知識，從《液壓與氣壓傳動》中受到啟發(fā)，設計出“多功能型可調(diào)組裝式液壓中型貨物承載車”。在解決以上問題的同時，將我校的本科教育知識內(nèi)化于生活創(chuàng)意方面，展現(xiàn)當代大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2. 應用TRIZ理論進行創(chuàng)新分析

創(chuàng)新方法TRIZ 理論本身就是通過科學的創(chuàng)新工具和方法有效克服思維慣性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，通過TRIZ可以從全新視角思考和解決問題，充分激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，將創(chuàng)新意識與專業(yè)知識融合[2]。

2.1資源分析

對運載裝置的超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)分別做出資源分析，再根據(jù)裝置需求分析對應的資源的優(yōu)劣之處后進行方案調(diào)整，如表1。

2.2結構分析

裝置主要分為動力系統(tǒng)和承重系統(tǒng)，將兩部分系統(tǒng)結構分析如圖2所示，將結構中各自的組件功能比較，從中選取最優(yōu)化的配件組合達到高性價比的目的，并且能清晰設計思路幫助改進設計裝置。

2.3技術矛盾分析

采用經(jīng)典39個通用工程參數(shù)并對照阿奇舒勒矛盾矩陣表進行分析，改善的參數(shù)：可操作性（33）惡化的參數(shù)：運動物體的體積（7），壓力（11），可操作性（33）。

2.4發(fā)明原理創(chuàng)新設計

創(chuàng)新設計的根本是不斷解決產(chǎn)品中存在的矛盾，促進產(chǎn)品需求、技術進步等發(fā)展，解決矛盾歸根于解決技術矛盾，而TRIZ理論在解決工程中的技術矛盾提供了新原理和方法，無疑是對技術矛盾的革新[3]。

2.4.1分割原理

觀察生活中常見的中型貨物裝置，結合分割原理將裝置分為3個功能部分--載物、升降、移動。每個部分獨立組裝的功能小于組合功能，各自存在單方面問題。

2.4.2局部質(zhì)量改善原理

將裝置的不同組件劃分功能，通過改善局部的組件來得到更好的質(zhì)量和功能，從而擁有最優(yōu)的性能。

載物：原本的橫向載重板為承重原件，但其受力面積小且窄向。改為載重板卡扣和螺絲雙重固定，起到增大受力面積提升穩(wěn)定性能力的作用。

升降：升降采用液壓原理，但液壓回油系統(tǒng)內(nèi)部復雜，會增加裝置成本和組裝難度，同時無可避免有油路污染問題。所以更換為液壓千斤頂系統(tǒng)，起到優(yōu)化動力來源，減少人工組裝操作。不僅能起到簡化裝置的作用還降低了成本，這更利于企業(yè)加工生產(chǎn)。

移動：裝置中3個滑輪，只有一個負重滑輪導致應力集中現(xiàn)象嚴重，減少零件壽命或者使裝置失穩(wěn)。改為4個誘導輪（可加履帶）增強穩(wěn)定性、強度和抗壓能力。

2.4.3動態(tài)化原理

原有的承重、動力系統(tǒng)中，重物隨活塞活動靈活性低，負重滑輪單一且小。根據(jù)問題做出調(diào)節(jié)，增加滑輪和更換動力系統(tǒng)目的是得到小體積、靈活、承重能力強的運載裝置。

2.4.4多用性原理

在初代承重裝置上改變結構，達到穩(wěn)定、易操作、便攜車身能折疊拆卸，占用空間小，易于收納。不僅適用于家具、電器、中小型精密儀器等中型貨物搬運，幫助減少人力、資金損耗的同時安全靈活性能極高;對于樓梯、崎嶇不平的山路、泥濘路段能平穩(wěn)并且輕松滑動;還可用于汽車損壞時支撐車身救險。

2.4.5產(chǎn)品初步設計

3.結論

1）對于物流與其轉運設備大膽結合，專門針對中型貨物運輸所面臨的問題進行起重機設計。

2）節(jié)約物流成本、人力資源。

3）承載車易于組裝調(diào)節(jié)，能根據(jù)不同需求調(diào)整拆卸部件適應貨物。

4）該設計功能眾多，能靈活適用不同環(huán)境，家居性能極高。

參考文獻：

[1]郝紅強.試論提高物流設施（設備）利用率的途徑，青年與社會.

[2]牛犇，宋明皓.TRIZ在校企聯(lián)動創(chuàng)新培養(yǎng)中的優(yōu)勢分析[J].海峽科學， 2018，136（4）：115-116

[3]劉希光，張靜，韓長杰，王超超，單發(fā)科，楊宛章.基于TRIZ理論的機械式打瓜排種器創(chuàng)新設計[J].中國農(nóng)機化學報，2021，42（09）：31-36.DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2021.09.05.

基金項目：黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（項目號：S202113299011）。

作者簡介：文秀鳳（2000-），女，四川省樂山市人，本科生，機械設計制造及其自動化專業(yè)。