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1消防炮升降塔裝置的創新設計

1.1分析問題和問題模型的定義對問題模型的定義，就是轉化為TRIZ標準問題，將一般領域的問題轉化為表述系統性能的39個通用工程參數，然后確定阿奇舒勒矛盾矩陣表的待改善參數和惡化參數。現有的消防炮升降塔裝置采用機械傳動，質量體積龐大，傳動平穩性較差，承載力不高，效率低，噪音大，不能夠實現復雜的動作和無級調速，自動化程度不高。提高自動化程度，則會使裝置復雜。因此待改善參數可定義為自動化程度，惡化參數為設備復雜性，構建自動化程度和設備復雜性之間的技術矛盾。減少質量體積，會帶來結構的穩定性降低。因此待改善參數可定義為靜止物體體積，惡化參數為結構穩定性，構建靜止物體體積和結構穩定性之間的技術矛盾。提高承載力，會造成產品制造精度的降低。相應定義為力與制造精度之間的技術矛盾。

1.2選擇和分析解決方案查找TRIZ矛盾矩陣，得出消防炮升降塔裝置的阿奇舒勒矩陣如表1所示，共有9個發明原理。結合實踐需要，推薦的消防炮升降塔裝置的發明原理序號共4個，對應的發明原理為10－預先作用、15－動態化、24－中介物、29－氣壓或液壓結構。10－預先作用：在操作開始前使物體局部或全部產生所需變化；預先對物體進行特殊安排，使其在時間上有準備或已處于易操作的位置。采用的油缸活塞桿是中空結構，并在活塞桿內部設有一根內導管（中空結構），在活塞桿與內導管之間還設有一根外導管。在油箱上方設有空氣濾清劑，并在其他方位設有液位控制器，溫度繼電器，液位液溫計。15－動態化：使物體或其環境在操作的每一個階段自動調整，以達到優化的性能；把物體分為幾部分，各部分之間可以相對改變位置，將不動的物體改變為可動的或具自適應性。在油缸完全伸出、縮進處裝有限位開關。24－中介物，使用中介物傳遞某一物體或某一中間過程，或將一個容易移動的物體與另一個物體暫時結合，采用液壓油實現傳動。29－氣壓或液壓結構：將物體固體零部件用氣動或液壓零部件代替。在創新設計中，采用液壓傳動代替原機械傳動實現升降塔的升降動作，采用電磁換向閥換向實現消防炮的升降。

1.3具體解決方案通過以上創新原理的分析，以此為創新設計思路，得出最終的消防炮升降塔裝置創新設計方案：采用液壓傳動機構，包括電動機、接近開關，油缸，設置在油缸內部的活塞及活塞桿（中空結構）、油缸回路，鋼筒端部設置的法蘭，油箱，泵組，控制閥組。油箱、泵組、控制閥組通過管路連接形成動力站，如圖1所示。油箱上方設有空氣濾清劑，并在其它方位設有液位控制器、溫度繼電器、液位液溫計。油缸活塞桿為中空結構，并在活塞桿內部設有一根耐腐蝕內導管（中空結構），并在油缸完全伸出、縮進處裝有限位開關，在活塞桿與內導管之間還設有一根外導管。油缸如圖2所示。在液壓吸油管處設有單向閥。控制閥組設有兩個油路，分別連通油缸的有桿腔和無桿腔，每個油路進油端設有單向閥和溢流閥，單向閥流出口連接一個換向閥，通過控制換向閥從而控制油流入的是有桿腔還是無桿腔，換向閥流出口分別設有平衡閥，油通過平衡閥大部分流入有桿腔（無桿腔）、少許壓力油通過平衡閥作用將無桿腔（有桿腔）回路打開，從而使無桿腔（有桿腔）中油流回油箱，形成鎖緊回路，在平衡閥流出口并聯一個溢流閥。消防炮升降塔裝置的液壓系統原理圖如圖3所示。

2小結

針對現有消防炮升降塔裝置存在的傳動效率低、承載力小、自動化程度不高等問題，應用TRIZ理論通用工程參數定義技術矛盾，查找矛盾矩陣對應的創新原理，通過分析并結合實際，提出消防炮升降塔裝置的創新設計方案，采用液壓傳動機構實現升降，整個裝置的質量體積都有縮小，且傳動平穩，承載力大，能夠實現無極調速與復雜動作，能夠自動潤滑，易于實現過載保護，便于實現自動化。經多次實踐證明該設計方案是可靠可行的，已申請專利。

作者：徐才紅單位：常州瑞陽液壓成套有限公司