基于TRIZ创新方法理论的大棒提升装置设计改进

陈俊杰，毛金刚，叶力平

（太重煤机有限公司技术中心，山西 太原 030001）

大棒提升装置是大棒生产线上把连铸坯从零平面以下的热送辊道提升到加热炉辊道上。某钢厂热送辊道面标高为-1 500 mm，加热炉辊道面标高为+6 150 mm，坯重8.8 t，提升钩自重3.5 t。

在实际生产中某钢厂用户使用提升装置两个月相继出现减速机损坏、链条断裂、制动器不能制动等问题。太重煤机有限公司技术中心对电机、减速机进行了校核，发现减速机承载能力偏小，而更换减速机又受厂房尺寸限制。现场有突发事件不能制动是因为在刹车后，坯料重力与提升钩自重对传动轴有一个反向制动力矩，使得传动轴反向旋转。链条断裂是因为提升钩将坯料放置于入炉辊道后，提升钩在自重作用下快速下降，对链条有很大冲击。提升装置如图1所示。

图1 原提升装置

1 TRIZ理论

TRIZ，直译是“发明问题解决理论”，它起源于前苏联，由前苏联发明家、教育家G.S.Altshuller（根里奇·阿奇舒勒）和他的研究团队，通过分析大量专利和创新案例总结出来的，在欧美国家得到发展，被喻为“神奇点金术”“超发明术”的发明问题解决理论，是公认为卓有成效的创新方法理论。TRIZ的核心优势在于其开发了一套系统化的解决发明问题的思维流程，并辅以完善的知识库。通过对这套理论体系的学习及应用，有助于一线工程师利用此理论解决一些技术难题，从中得到启迪，进而举一反三，实现更多的创新。

2 利用TRIZ理论解决大棒提升装置存在的问题

2.1 因果分析

从问题描述中可以看出，受厂房尺寸的限制减速机不能更改，同时连铸出来的钢坯尺寸也固定，决定了提升钩高度、长短也不能再进行优化，只能从减少冲击和克服自重产生的反制动力矩做起（见图2）。

图2 因果分析框图

2.2 技术矛盾分析

要降低提升装置的故障率，需要提高其可靠性，考虑采取增加配重装置来解决这一问题，这就带来了设备重量的增加，按照TRIZ理论，这属于技术矛盾。改善的参数是对象的可靠性，恶化的参数是运动对象的质量。

查矛盾矩阵得到的创新原理：03局部质量原理、08质量补偿原理、10预先作用原理、40复合材料原理。

2.3 解决方案

利用08质量补偿原理、10预先作用原理，通过增加配重装置，来减小自重快速下降对链条的冲击和自重产生的反制动力矩，同时在提升坯料和自重下降时配重会产生一个有利的预作用力。

3 实施方案

在传动轴的另一侧增加了升降配重装置，由联轴器、线轮、钢丝绳、两个滑轮、配重组成，如图3所示。

图3 改进后的提升装置

提升钩与坯料在最下端时，配重上升至最高处，当坯料运到最高处时，配重下降在最下端。

在坯料提升时配重对传动轴有一个正扭矩，使得减速机扭矩减小，减小了设备负荷，节约了成本。而提升钩在下降时，配重向上运动，配重对传动轴产生的扭矩与提升钩自重对传动轴扭矩相反，减小了对链条的冲击，提高了链条的寿命，同时配重的增加使得制动器的扭矩减小。

4 实施效果

通过利用TRIZ理论对上述提升装置进行了改进，得到了一种更高效节能的大棒提升装置，通过在某钢厂的实际应用效果来看，改造后的设备事故率明显降低，提高了钢厂的生产效率，每年可为钢厂节约损失近百万元。同时在满足使用功能的前提下可使减速机和制动器选型小两档，节约了能源，更加环保低碳，具有十分明显的经济效益和社会效益。此外，这种创新方法及思路也可应用在其他落差大，自重大、存在冲击与制动不足的提升设备中，具有一定的推广价值。