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。