TRIZ方法解决抓斗旋转缠绕钢丝绳问题

TRIZ方法解决抓斗旋转缠绕钢丝绳问题
【摘要】行车抓斗在旋流井中受涡流作用旋转使钢丝绳缠绕，致使行车钢丝绳更换频繁，设备寿命大大降低并存在较大的安全隐患的。

这个问题在钢铁企业中多年来一直得不到有效地解决。

本文运用TRIZ的理论与方法对这个问题进行研究并提出有效的、合理的解决方法。

【关键词】行车；抓斗；钢丝绳；TRIZ；矛盾
引言
TRIZ意译为发明问题的解决理论。

TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。

它不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。

实践证明，运用TRIZ 理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。

它通过对世界上250万份专利的研究，得出了对于很多领域的问题都有涉及的理论。

有助于发现现有问题；通过对物质.场原理和理想解的研究，可以明确须解决的问题：通过对矛盾解决理论的研究，可以创造性解决问题。

一、问题背景描述
在轧钢过程中会产生大量氧化铁皮，这些氧化铁皮经水除鳞系统随浊环水进入旋流井进行沉淀，沉淀的氧化铁皮需要由行车进行抓取，所以旋流井行车主钩是以抓斗作为取物装置。

抓斗主要由钢丝绳驱动开合及升降，现在抓斗存在的主要问题是旋流井是一种涡流式沉淀池，带有氧化铁皮的浊环水随着旋流井底部的涡流逐渐沉积，旋流井底部涡流较大。

抓斗抓取氧化铁皮时在水的冲击作用下抓斗易发生旋转，导致抓斗钢丝绳缠绕在一起，对钢丝绳、钢丝绳卷筒产生较大的损害。

二、问题分析
（一）功能分析
1、技术系统名称：钢丝绳抓斗系统
2、技术系统主要功能：从旋流井中抓取氧化铁皮
3、技术系统存在的问题产生的原因：旋流井中的涡流冲击抓斗导致抓斗旋转缠绕钢丝绳
4、技术系统主要子系统
（1）技术系统：抓斗系统
（2）子系统：抓斗斗部、抓斗开合滑轮组、抓斗钢丝绳、钢丝绳提升机构
（3）超系统：旋流井涡流、氧化铁皮
（二）因果分析
利用因果树进行因果分析。

树根：钢丝绳缠绕系统中存在的实物：钢丝绳、抓斗斗部、动滑轮、涡流
基于因果树提出如下思考：
（1）旋流井涡流无法消除要解决钢丝绳缠绕问题只能从抓斗结构改造入手。

（2）钢丝绳和抓斗动滑轮相连，动滑轮旋转直接导致钢丝绳旋转。

（3）抓斗斗部直接承受涡流冲击导致抓斗旋转。

三、解决流程
1、问题定义：
旋流井水流冲击抓斗使抓斗旋转对行车起升系统产生较大损害，希望通过改造解决这个问题。

2、理想结果：
通过改造使抓斗在旋流井水流的冲击下不产生旋转或旋转程度减轻。

3、分析矛盾：
要使旋转减轻或消失就必须减少水对抓斗的冲击力即减轻抓斗斗部的冲击，在理想状态下斗部面积为零则对抓斗的冲击力也为零。

也就是说抓斗斗部的面积越小越好。

但是抓斗斗部面积减小抓取的氧化铁皮的量就会减少。

这就是存在的矛盾，需要改善的参数是对抓斗的冲击力，恶化的参数是抓斗斗部的面积。

4、解决方案：
改善参数是张力/压力
恶化参数是静止物体的面积
查矛盾矩阵得15、35、9、17、14、3、40、37、36
15动态原理将抓斗由两瓣式改为八瓣式
35改变物体聚合态原理比较难实现
9预先反作用可以在进旋流井之前让抓斗反方向旋转几周
17向另一维度过度如下图采用电力液压抓斗主钩改为吊钩吊钩与抓斗由吊扣相连接。

这样即使抓斗旋转钢丝绳也不会缠绕。

14曲面原理将抓斗加工成光滑的曲面以减少冲击
3局部
40复合材料原理
37利用热膨胀原理
36相变原理
结论
经过分析、查询资料15、9、17、14对解决问题有很大帮助即
方案一：将抓斗由两瓣式改为八瓣式；
方案二：可以在进旋流井之前让抓斗反方向旋转几周；
方案三：采用电力液压抓斗；
方案四：将抓斗加工成光滑的曲面以减少冲击可以考虑在从这几个方面入手进行改造。

现在所采用的是方案二在进旋流井之前让抓斗反方向旋转几周虽然对钢丝绳缠绕能起到一定的抑制作用但效果不明显。

其他几个方案都是对抓斗结构进行改造或者更换其他抓斗目前还处于研究讨论阶段。