解决洒水车液位计易破损的问题
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河南通宇集团-新源动力

 

    摘要:液位计是罐体内部液体高度的计量装置。我们的液位计采用的是市场最常见的连通器原理液位计,然而自从采用球面封头的罐体后,液位计经常出现破损现象。

    通过TRIZ理论的系统分析,我们发现了原液位计系统组件的复杂及组件功能的重复,通过系统裁剪,我们优化了原液位计系统,降低了加工成本,使其结构更科学、更实用。

    通过TRIZ理论的因果分析,我们找到了造成液位计已破损的根本原因是球面定位精度低。我们通过降低液位计精度要求和提高球面定位精度两个方面入手,运用矛盾矩阵,查找创新原理的方法,找到了解决问题的多个方案。

通过对方案的比较分析,结合资源分析,我们多个方案结合,找到了解决问题的最终方案,圆满的解决了洒水车液位计已破损的问题

 

一、问题描述

    液位计是罐体内部液体高度的计量装置,是洒水车等罐体车的重要部件。普通液位装置均采用连通器原理,这种液位计经济、实用、性能可靠,是目前运用最普遍的液位计装置。

    随着时代的进步,洒水车罐体也由平面封头,逐步演化为带有弧度的球面封头,这种封头外形更加时尚、美观。然而自从采用球面封头后,安装在球面封头上的液位计装置,在正常使用过程中,频频出现标尺破损现象,给企业和个人造成不小的经济损失。

问题发生的条件:

1、采用球面封头之后。

2、车辆行驶过程中。

二、解题流程

1、系统分析

2、因果分析

由系统功能分析得出:

    系统组件复杂,组件功能重复,需要进行优化。

由因果分析得出:

液位计标尺破损的直接原因:

    1、车辆行驶震动,造成标尺应力集中。

    2、液位计标尺材质存在过脆的问题。

液位计标尺破损的根本原因:

    球面封头的测量及定位困难,造成液位计支点的定位及安装精度降低。

要解决的问题: 

1、降低液位计支点的精度要求。

2、提高球面封头的测量及定位精度

(1)技术矛盾与创新原理:

描述矛盾:用液位标尺计量简单,但标尺易破损。

技术矛盾一:改善参数:控制与测量的复杂性 

恶化参数:形状               

创新原理:15、动态化原理    13、反向作用原理    39、惰性环境

 描述矛盾:用连通器液位计计量简单,但液位计可靠性变差。

技术矛盾二:改善参数:控制与测量的复杂性 

恶化参数:可靠性             

创新原理:27、廉价替代品    40、复合材料    28、机械系统替代 

 描述矛盾:球面封头外形美观时尚,但球面封头测量、定位困难。

技术矛盾三:改善参数:形状 

恶化参数:控制与测量的复杂性

创新原理:1、分割原理    27、廉价替代品   13、反向作用原理  39、惰性环境

 拟采用的创新理论

通过查找分析创新原理,选择适用于本项目的创新原理有:13、反向作用原理;15、动态化原理;40、复合材料原理;28、机械系统替代。

物场分析

根据物质—场模型一般解,可以找到两种解法:

    1、加入第三种物质S3,用来阻止有害作用。

    2、增加另一个场F2,来抵消原来的害场F1。

选择解法:加入第三种物质S3,用来阻止有害作用。

 系统裁剪

根据系统剪裁法则的指导,将功能价值相对较低的组件进行逐步裁剪,剪裁掉了直接头、抱箍、螺栓、和控制开关,得到了优化后的液位计系统。

 

备选方案一:

通过反向作用创新原理给我们的提示“使一个物体的位置颠倒”,可采用将球面封头与罐体焊接后竖立时测量定位,改为球面封头与罐体焊接前水平放置时测量定位,提高测量和定位的方便性及精确性。

备选方案二:

通过动态化创新原理给我们的提示“使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整以达到优化性能” ,可采用形状记忆合金替代碳钢的液位计两端支点,使液位计标尺时刻处在最佳位置,减少有害作用。

备选方案三:

 通过复合材料创新原理给我们的提示“将材质单一的材料改为复合材料” ,可采用透明的PVC管替代材质胶脆的有机玻璃管,用PVC管的强度和韧性来减少有害作用。

备选方案四:

通过机械系统替代创新原理给我们的提示“用光学或视觉、听觉、味觉、嗅觉系统替代机械系统” ,可采用“声波探测原理的液位计结构替代传统连通器原理液位计的机械结构” 。

备选方案五:

根据物质场分析一般解“加入第三种物质S3,用来阻止有害作用”,考虑在支点与标尺的连接中增加弹性橡胶套,或者使用弹性材料作为标尺的支点,以阻止底盘震动带来的有害作用部分。

 三、最终方案确定

多个方案组合使用:

备选方案一:

通过创新原理给我们的提示“使一个物体的位置颠倒”,可采用将球面封头与罐体焊接后竖立时测量定位,改为球面封头与罐体焊接前水平放置时测量定位,提高测量和定位的方便性及精确性。

备选方案三:

 通过创新原理给我们的提示“将材质单一的材料改为复合材料” ,可采用透明的PVC管替代材质胶脆的有机玻璃管,用PVC管的强度和韧性来减少有害作用。

备选方案五:

根据一般解“加入第三种物质S3,用来阻止有害作用”,考虑在支点与标尺的连接中增加弹性橡胶套,或者使用弹性材料作为标尺的支点,以阻止底盘震动带来的有害作用部分。