賈海云　黃勃　楊波　彭英　黃獻(xiàn)　程功

摘? ?要：預(yù)制混凝土件生產(chǎn)線的驅(qū)動裝置，是生產(chǎn)線流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，其決定著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。但是，典型的驅(qū)動裝置存在生產(chǎn)和安裝成本高、驅(qū)動力不穩(wěn)定、運(yùn)行噪音大、過度磨損等問題。利用TRIZ創(chuàng)新理論尋找解決問題的多種方案，并且利用數(shù)字化樣機(jī)手段，應(yīng)用MSC/Adams及ANSYS軟件進(jìn)行精確計(jì)算和對比后，確定了最佳優(yōu)化方案，在實(shí)際應(yīng)用后取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化樣機(jī);預(yù)制混凝土;驅(qū)動裝置

引言

預(yù)制混凝土件在生產(chǎn)線上的流轉(zhuǎn)是由驅(qū)動裝置驅(qū)動的，一條生產(chǎn)線需要一百臺左右的驅(qū)動裝置。預(yù)制件流轉(zhuǎn)時(shí)的基本要求是高效、平穩(wěn)，更高的要求是環(huán)保、底噪。低品質(zhì)的流轉(zhuǎn)可能會降低預(yù)制件成品的品質(zhì)、降低生產(chǎn)效率。優(yōu)化驅(qū)動裝置，將直接提升流轉(zhuǎn)品質(zhì)，從而提升整個(gè)生產(chǎn)線的品質(zhì)。

問題描述

目前主流的驅(qū)動裝置，由固定支座、運(yùn)動支座、彈簧、減速電機(jī)、摩擦輪等零件構(gòu)成。固定底座與廠房地面相連，摩擦輪與減速電機(jī)一起安裝在運(yùn)動底座上。在固定底座與運(yùn)動底座之間安設(shè)彈簧，從而彌補(bǔ)被驅(qū)動件與摩擦輪之間的間隙變化使其壓緊產(chǎn)生足夠的摩擦力。

這種典型結(jié)構(gòu)存在的問題如表1。

原因分析

根據(jù)問題描述，初步判斷為摩擦輪與被驅(qū)動件的接觸不良，因此產(chǎn)生偏磨和過度磨損;驅(qū)動力輸出有波動，因此產(chǎn)生驅(qū)動不穩(wěn);整體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此安裝調(diào)節(jié)量較大。為了找到問題的根本原因，需要進(jìn)一步詳細(xì)分析。

為了研究方便，設(shè)立一個(gè)三軸坐標(biāo)系，模臺流轉(zhuǎn)方向?yàn)閄軸，垂直地面方向?yàn)閅軸，摩擦輪的軸向?yàn)閆軸（如圖1）。

由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從X軸方向看，由于載荷與支撐的位置關(guān)系，被驅(qū)動件對摩擦輪的壓力將使摩擦輪的軸產(chǎn)生傾斜，導(dǎo)致摩擦輪與被驅(qū)動件接觸面積減少，從而降低了驅(qū)動效果，使摩擦輪過度磨損。

從Y軸方向看，由于整體剛性影響，驅(qū)動力的反力將使摩擦輪的軸產(chǎn)生繞Y軸的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致驅(qū)動力產(chǎn)生Z軸方向的分力，摩擦輪與被驅(qū)動件產(chǎn)生滑動摩擦，這是驅(qū)動力不穩(wěn)定、噪音過大的主要原因。

借助數(shù)字化樣機(jī)工具，將能更直觀和精確地反饋問題原因和產(chǎn)生過程。在MSC/Adams軟件中，利用剛?cè)狁詈戏椒?，按照?shí)際工況加載，得出如下結(jié)論。

1、摩擦輪在工作中，會產(chǎn)生Z軸方向平移，平穩(wěn)工作時(shí)平移量約1.85mm

2、摩擦輪在工作中，會產(chǎn)生繞X軸偏轉(zhuǎn)，平穩(wěn)工作時(shí)偏轉(zhuǎn)角度約1.03°

3、摩擦輪在工作中，會產(chǎn)生繞Y軸偏轉(zhuǎn)，平穩(wěn)工作時(shí)偏轉(zhuǎn)角度約0.63°。

在ANSYS軟件中，經(jīng)過靜力加載計(jì)算，結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力達(dá)到150MPa以上，局部位移約1mm（圖6），結(jié)構(gòu)整體剛性較差。

由此可見，計(jì)算結(jié)果與理論推斷完全吻合，驅(qū)動裝置在結(jié)構(gòu)剛性、受力支撐點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜度方面均存在較大問題，需要改進(jìn)。

解決問題

利用TRIZ創(chuàng)新理論解決問題的方法，經(jīng)過因果分析、系統(tǒng)裁剪、物場分析、矛盾分析后，得出如表2的方案，再經(jīng)過評價(jià)，選出第3、8、9項(xiàng)方案，整合得出最佳方案。

最終方案優(yōu)化了整體支撐位置，取消了固定支架，將活動支架安裝在已有的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向裝置上，把活動支架的折彎結(jié)構(gòu)改為單板厚板結(jié)構(gòu)，改善了局部剛性和制造性。

實(shí)施效果

優(yōu)化方案的驅(qū)動裝置，已經(jīng)在超過100條預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線批量實(shí)施，根據(jù)質(zhì)量跟蹤反饋意見，新結(jié)構(gòu)徹底消除了速度波動因素，運(yùn)行平穩(wěn)不打滑;運(yùn)行無噪音（低于工廠背景噪音）;減少磨損延長了設(shè)備壽命3倍;減少裝配與安裝調(diào)整量30%;減少鋼材損耗30%。

綜上所述，新方案在構(gòu)件生產(chǎn)效率、備件損耗、節(jié)能環(huán)保、降低勞動強(qiáng)度等方面均有很好的效果，是對預(yù)制混凝土生產(chǎn)線一次成功的技術(shù)革新。

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責(zé)編/樊力行