Решение конструкторской
задачи с применением ТРИЗ.
В одной из статьей я пообещал рассказать про решение одной конструкторской задачи с применением ТРИЗ (Теория решения изобретательских задач), разработанный советским инженером Г.С. Альтшуллером. В начале «нулевых», когда моя предпринимательская деятельность закончилась провалом, я устроился конструктором в Исправительную колонию №13 (колония для бывших работников силовых структур), расположенную в Нижнем Тагиле. Здесь находилась достаточно мощное литейное и металлообрабатывающее производство.
Вскоре главным инженером производства мне была поставлена задача разработать установку для извлечения отливок из литейной формы. Литейная форма представляла собой прямоугольную емкость, размерами 1000х1000 мм, высотой 300 мм и толщиной стенок 80…100 мм с открытом верхом. В форму заливался раскаленный металл и после остывания форму с помощью мостового крана перевозили на другую площадку, перецепляли и опрокидывали и отливка вываливалась на пол. При этом нужно было сделать несколько манипуляций с грузозахватными приспособлениями. Вес формы вместе с отливкой составлял более 2-х тонн.
При этом в очень ограниченное время нужно было сделать несколько таких манипуляций и все это ограничивалось возможностями крана. Также при такой работе возникали проблемы с нарушением требований техники безопасности.
Задача была такая. Нужно разработать устройство для опрокидывания формы с отливкой. Это разгрузило бы мостовой кран от некоторых манипуляций и исключало бы нарушения требований техники безопасности.
Сделал расчеты и предложил конструкцию установки с опрокидывающим столом, куда с помощью крана устанавливалась бы форма с отливкой. В качестве привода стола предлагался использовать винтовой механизм, получающий вращение от электродвигателя. Главный инженер не одобрил этот вариант, поскольку в условиях имеющегося производства изготовить такую установку не представлялось возможным. И предложил разработать вариант попроще. Я вспомнил занятия по ТРИЗ. Не могу сказать, сколько приемов ТРИЗ я использовал при проектировании этой установки. Что может быть попроще? Дополнительных механизмов не делаем, используем внутренние ресурсы для получения нужного нам результата. Опрокидывающийся стол-это классика-оставляем. Что собой представляет механизм до и после установки формы с отливкой.
1. Механизм до установки формы с отливкой (Рис.2).
Поворотный стол расположен на раме на определенной высоте от пола. Чтобы стол в исходном состоянии не опрокидывался, с обоих сторон оси поворота установлены упоры. Но такой стол не имеет возможности поворачиваться. Чтобы стол мог поворачиваться убираем упор 2. При этом стол может и поворачиваться и может остаться неподвижно. Поэтому поворотный стол передвигаем вправо относительно оси повороты (Рис.3).
Но в этом случае стол всегда будет находиться в опрокинутом положении. Чтобы исключить такого, мы устанавливаем управляемый упор 3, который можно убрать в нужное время (Рис.4).
Значит на стол устанавливается форма с отливкой, как показано на Рис.5.
Центр тяжести поворотного стола с формой находится справа от оси поворота. Когда убирается регулируемый упор, стол вместе с формой опрокидывается по часовой стрелке.
Чтобы получить гарантированное опрокидывание формы с отливкой, я внес в конструкцию упор 3. Я интуитивно чувствовал, что при такой массе стола с формой, он просто «разнесет» стойки опор оси поворота, тем более непредсказуема скорость поворота стола. Я решил с обоих сторон рамы установить пружины от тележек полувагонов, которые выполняли бы роль демпферов. При этом решается следующий вопрос. Отпружинив, стол возвращался в исходное положение. Чтобы остановить стол в исходном положении после возврата, нужно было спроектировать ловитель. Разные варианты ловителей приводили к усложнению конструкции рамы. Самым неопределенным моментом в этой конструкции была скорость опрокидывания и возврат стола в исходное положение. А что, если стол не дошел до исходного положения. В этот раз решение я нашел случайно, без всяких приемов ТРИЗ. На территории колонии я наткнулся на решетчатую калитку, которая закрывалась противовесами. Конструкция получилась достаточно надежная и простая Рис.6.
Конструкция работает следующим образом. Поворотный стол установлен на оси поворота с опорами, закрепленными на раме. На поворотной оси с двух сторон на шпонках установлены два блока. На ручеек блоков закреплены троса с контргрузами.
В исходном положении центр тяжести стола находится слева от оси поворота, это достигается подбором контргрузов. Стол снизу упирается на упор 1. Сверху поворотный стол удерживается управляемым упором.
С помощью мостового крана на поворотный стол устанавливается форма с отливкой Рис.7.
После этого центр тяжести стола с формой смещается вправо занимая положение, как показано на рис.7. Стол с формой удерживается с помощью управляемого упора.
С помощью специального механизма убирается управляемый упор. Поскольку центр тяжести стола с формой находится справа от оси поворота, стол опрокидывается по часовой стрелке. В определенный момент форма с отливкой опрокидывается на пол отливка отстает от формы. Затем форма и отливка с помощью мостового крана перемещаются в определенные для них места. Подбором контргрузов добивается опрокидывание формы с отливкой в нужный для этого момент. После возврата стола в исходное положение управляемый упор возвращается в исходное положение.
В отличии от механизма с пружинными демпферами, в этой конструкции исключаются удары по раме, скорость опрокидывания регулируется с помощью контргрузов.
Поскольку зарплата была очень низкая, я перешел работать в другую исправительную колонию и не дождался внедрения этой установки. Года через два мне из Барнаула позвонил бывший майор ФСИН, который сидел в ИК-13, когда я там работал. Он к тому времени уже освободился и решил созвониться со мной. Я поинтересовался судьбой этой установки. Он сообщил, что установку внедрили, она работает, только пришлось повозиться с управляемым упором. Эта конструкция вполне тянула на изобретение, но я уже работал в другой организации, не стал оформлять заявку.