利用T RIZ理论对苎麻剥麻机的创新探讨

邓援超

(湖北工业大学机械工程学院,湖北 武汉 430068)

剥麻工序是苎麻收获的关键环节,亦是目前制约苎麻产业化发展的“瓶颈”.现阶段剥麻主要以手工剥制,工具以简易刮麻器为主,劳动强度大,效率低.现有的机械剥麻机具剥麻效果和效率尚不尽人意.

机械剥麻机具按工作原理可分为两种形式,一种是“人力反拉式剥麻机”,另一种是“直喂式剥麻机”.人力反拉式剥麻机主要存在的问题:劳动强度大,安全可靠性差,只有强劳动力和熟练人员才能操作,且存在麻尾部(鼠尾)去皮不干净、生产效率较低等问题;直喂式剥麻机虽然已进行了研制开发,但关键技术仍难以突破,还没有成熟的产品,存在的主要问题有:麻骨与麻皮分离效果达不到要求;麻尾麻骨残留普遍,工作稳定性差,受工作原理所限,工作期间容易使麻吸附在滚筒上,产生缠麻现象.

直喂式剥麻机虽然目前尚不能得到实际应用,但直喂式剥麻机是剥麻机的发展方向,本文利用T RIZ理论对苎麻剥麻机进行创新探讨,以期得到一些创新方案,供剥麻机的研究人员参考.

1 直喂式剥麻机组成及存在的主要问题

直喂式剥麻机由喂入辊、去骨辊、去皮辊、抛出辊等四对辊筒组成,以柴油机或电动机为动力,通过皮带传动使得辊运动,苎麻从喂入辊进入,剥好的麻皮从抛出辊抛出,为防止剥好的麻皮变色,需要一套加水系统将麻皮润湿.图1为直喂式剥麻机的结构.

目前直喂式剥麻机存在的主要问题有:

1)麻骨和青皮去不干净,刀片有少量磨损后此问题更严重;

2)工作一段时间出现辊筒缠麻现象

2 利用T RIZ理论对苎麻剥麻机进行创新探讨

下面利用T RIZ理论中的一些工具对苎麻剥麻机进行创新讨论,TRIZ理论中的工具很多,有功能裁剪、冲突理论、物场分析和标准解[1-2]等等.

2.1 利用功能裁剪进行方案创新

对上述苎麻剥麻机进行功能裁剪,去掉喷洒管,其功能由上喂入辊、上去骨辊和上去皮辊替代,将水箱中的水直接通入上述个辊中,水在旋转的辊子中通过离心力将水均匀地洒在苎麻皮上.功能裁剪后其结构见图2.创新方案:利用去皮辊的内部空间资源和旋转运动进行离心洒水,其优点是去掉了喷洒管,同时水在辊子中通过离心力甩出,能改善甚至解决缠麻问题.

图1 直喂式剥麻机的结构分解图

图2 苎麻剥麻机进行功能剪裁后的结构图

2.2 利用物质—场理论和标准解进行方案创新

描述:苎麻在喂入辊中折断后,由去骨辊和去皮辊分别对麻芯和麻青皮进行去除,但现有的机械结构不能完全除去麻芯和青皮.为此按T RIZ理论中的方法建立该过程的物质—场模型(图3),图中去骨辊和去皮辊在机械力的作用下,分别对麻芯和麻青皮进行去除,但去除作用不够.

图3 该过程的物质—场模型

参照76个标准解,对于不足作用可以用标准解1.1.3～1.1.7或 2.1～2.2来解决.可用2.1.2并联物质—场模型建立新的模型来解决这个问题(图4).

图4 用并联物质—场建立新的模型

该模型具体解决方法是增加去皮辊的数量,产生新的机械力场来去皮.创新方案:采用多齿结构对苎麻进行反复刮削.还可用 1.1.3向外部复杂物质—场跃迁来建立新的模型(图5).本模型提示增加一种物质,来减小去麻芯、麻皮的难度.创新方案:在苎麻中添加某种溶剂,使麻皮麻骨容易分开;或用水对麻进行浸泡之后再剥麻.

图5 用向外部复杂物质—场跃迁建立新的模型

2.3 利用效应知识库得到新解

TRIZ拥有一个庞大的效应知识库,参照该效应库可以得到新方案.

如图6,苎麻剥麻机的作用是将苎麻的芯杆去除、将麻外部的青皮去除,其总功能是:原麻、麻芯、青皮的分离.

可采用的效应:1)加压后突然减压,产生分离或破裂;

1)真空分离.创新方案:1)将苎麻放入容器内加压后突然减压,使麻与芯杆分离,之后让麻通过固定刀片将青皮刮去.

2)将苎麻放入容器内减压抽真空,去除水份并让原麻与芯杆分离,之后让麻通过旋转刀片将青皮刮去.

3 结论

综上,可以采用如下创新方案对苎麻剥麻机进行改进创新.

1)利用去皮辊的内部空间资源和旋转运动进行离心洒水.

2)采用多齿结构对苎麻进行反复刮削:如绕行链条链式对刀片.链式刀片见图6.

图6 链式刀片示意图

3)采取浸泡或化学处理的方法,降低剥麻的难度.

4)尝试新的原理如真空分离、加压减压的方法研制新型剥麻机.

[1]赵 敏,史晓凌,段海波.TRIZ入门及实践[M].北京:科学出版社,2009.

[2]谭润华.发明问题解决理论[M].北京:科学出版社,2004.