基于TRIZ的立式环模秸秆压块机创新设计

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1、第33卷第7期可再生能源Vol.33No.72015年7月RenewableEnergyResourcesJul.2015基于TRIZ的立式环模秸秆压块机创新设计1，2112111张妍，姚宗路，赵立欣，郭占斌，孟海波，丛宏斌，霍丽丽（1.农业部规划设计研究院，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京100125；2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319）摘要：针对立式环模成型设备生产率低、吨产品能耗高的问题，文章采用TRIZ理论对立式环模压块机进行了创新设计。通过确定立式环模压块机的系统矛盾、明确需要解决的工程参数，根据阿奇

2、舒勒矛盾矩阵表找到解决问题的发明原理。利用发明原理将模块设计成独立、可拆卸的分体式；对模块表面进行混合粉末喷涂；将模块改进为非对称形式，定位孔中心线与环模孔中心线偏差4.3°；单层模块改进为双层模块的设计。通过试验，设备生产率为2519kg/h，产品能耗为25.86kWh/t，上层环模产品密度为1.13g/cm3，下层密度为1.22g/cm3，为增加立式环模压块机效率提供理论依据。关键词：立式环模；TRIZ；矛盾矩阵；创新设计中图分类号：TK6；S216.2文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）07-1072-06D

3、OI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.07.0180引言计算机辅助软件创新和电子创新设计方面，农业[9]~[13]中国是农业大国，具有丰富的秸秆资源，据调机械应用于此领域的研究较少。查统计，每年可收集秸秆资源量为6.9亿t，除去本文运用TRIZ理论对立式环模秸秆压块机焚烧废弃，秸秆利用量为3.9亿t，不仅造成资源进行创新设计，通过设定系统的最终理想解（Ideal的浪费，而且污染了环境。生物质压块燃料是通过FinalResult，IFR），利用资源分析，找出系统存在专用设备压制成具有一定密度的棒状燃料，

4、具有的矛盾并通过阿奇舒勒矛盾矩阵进行求解；根据燃烧性能好、产品生产率高的特点。但生物质成型资源和冲突现状选择和组合发明原理，确定对设压块设备的关键部件磨损失效严重，导致部件更备的创新设计方案。换增加成本；成型设备的生产率未能达到满足普1TRIZ理论[1]~[5]及生活所需的要求。为解决以上问题，相关研1.1TRIZ理论概述究人员从不同角度进行分析，为避免磨损严重，对TRIZ理论在解决不同领域的创新问题时有环模的材料和热处理进行不同的选择、改变成型相对应的解题模式。首先对问题进行定义，通过对室关键部件工作参数、对压辊进行改进设计、对关

5、问题分析设定IFR，确定矛盾属性，最后通过选择键部件进行建模分析；为增加生产率，将模孔从合理工具解决矛盾。[6]~[8]45孔增加到60孔、72孔的工作区域。以上研TRIZ理论解决问题的核心在于确定IFR，即究虽提高了设备的性能，但仍没有解决生产率低抛开各种客观限制条件，通过理想化定义问题的的问题。本文运用TRIZ理论对立式环模秸秆压IFR，保证对理想目标的明确。实际工程中理想化[14]块机进行创新设计，以解决生产率低、功耗高的问水平衡量公式为题。I=∑B/（∑C+∑H）（1）TRIZ理论创始人前苏联发明家阿奇舒勒通式中：I为理想化

6、水平；∑B为效益之和；∑C为成过对成千上万的专利研究发现，发明存在的模式本之和（如材料成本、时间、空间、资源、复杂度、能并形成理论。近年来，TRIZ理论运用于多种领域量、重量等）；∑H为危害之和（废弃物、污染等）。及企业，并相继取得可观的收益。国内外有关学者为实现系统功能的提升，提高IFR的效果，通过应用TRIZ理论解决学科问题，主要集中在需增加理想化水平I。由公式（1）可见，对理想化收稿日期：2014-11-21。基金项目：“十二五”国家科技支撑计划资助项目（2012BAD30B0201）；黑龙江八一农垦大学研究生科研创新资助项目

7、（YJSCX2014-Y15）。作者简介：张妍（1990-），女，硕士研究生，研究方向为机械设计及理论研究。E-mail：zhangyan_900223@163.com通讯作者：姚宗路（1980-），男，工程师，博士，主要从事生物质能技术与设备开发及利用研究工作。E-mail：yaozonglu@163.com·1072·张妍，等基于TRIZ的立式环模秸秆压块机创新设计水平I的调整有多种方向，具体细化到调整各个立式环模秸秆压块机虽解决了活塞冲压式成因子以达到系统功能的要求。型机和螺旋挤压式成型机的关键部件磨损严重导[18]技术矛盾是

8、两个参数之间的矛盾，它的存在致的关键部件寿命短和单机生产量低的问题，是影响系统功能最主要的因素，解决矛盾的途径但尚未在此基础上提高生产率。生产率的提高会可用发明原理和阿奇舒勒矛盾矩阵表。发明原理导致设备的功率增加而使吨产品能耗降低，影