TRIZ在重载扣件研究中的应用

本文主讲如何在重载铁路扣件改进研究中引入创新方法TRIZ的技术路线如图3所示:

主要思路是根据重载铁路轨道结构的服役现状,找 出大轴重重载铁路扣件系统目前存在的问题,然后采用创新方法TRIZ及其相关工具进行分析, 找出各个子问题的解决思路和方法,并且提出可行的方案.

本文受创新方法TRIZ40个发明原理之一的"改变空间维数"方法 的启发,首先改变过去只沿螺栓方向这个维度増加摩擦力的方式,将増加摩擦力的工作空间 转变到螺栓的底部平面,即在保持螺栓圆柱型外表面提供摩擦力的同时,还可以在螺栓底部 额外提供摩擦力;其次,改变原来只是在螺纹接触平面内増加摩擦力的方式,将二维的平面 转变为三维的曲面.

图7为轨枕承轨槽啃噬现象的根源分析图,从图中可以看出,引起轨枕承轨槽啃噬的原 因很多,最主要的两条因果链分别是轨枕的垂向形变引起的压溃以及橡胶垫板与承轨槽之间 的表面摩擦.待解核心问题如下:

1)轨枕强度不足;

2)轨枕材质表面存在疲劳极限;

3) 橡胶垫板自身吸收冲击能力不足;

4)除去橡胶垫板外的扣件减震系统作用有限;

5)橡胶垫板径向膨胀.

针对大轴重重载列车作用下,橡胶垫板失效、螺栓松驰、轨枕承轨槽啃噬等现象,利用 TRIZ理论的发明原理、最终理想解、根源分析、科学效应库、物场模型等工具,对重载铁 路扣件设计进行深化研究,提出相应的解决方案.

(1)利用物场模型,通过在橡胶垫板中引入至少一层金属丝网,对橡胶垫板内的热量 进行均衡分布,减弱橡胶垫板的热老化.

(2)利用"改变空间维数"的发明原理,将原先螺栓与预埋套管平整的底部进行改造, 将其设计为凹凸相对的"梅花"曲面状,以提高螺纹道钉的防松能力.

(3)通过对轨枕承轨槽啃噬现象的根源分析,利用科学效应库和最终理想解等工具, 获得一种在轨枕承轨槽表面涂层或在轨枕承轨槽表面设计凹坑的抗耐磨方案.