基于TRIZ的钢管十字卡扣创新设计，为了提高脚手架安装与拆卸的效率,利用TRIZ对问题进行分析,形成问题的技术矛盾为"时间损失与可靠性",利用TRIZ矛盾矩阵找到解决问题的方向,最终实现了卡扣的技术创新设计,使原来传统卡扣的双螺栓结构变成了单螺栓结构.因此,脚手架安装与拆卸的效率和安全系数都得到了提高,最后给出了基于TRIZ的产品创新设计流程.该产品创新实例表明,TRIZ能给产品创新设计提供可行的设计思路.

基于TRIZ的钢管十字卡扣创新设计:

1. 问题描述

传统的钢管十字(直角)卡扣如图2所示,采用两组螺栓分别对两根钢管进行紧固,安装与拆卸的速度慢,因而影响施工进度.此外,多一组螺栓就会多一份安全隐患,扣件节点的连接质量受扣件本身质量和工人操作的影响.因此,对传统钢管十字(直角)卡扣进行创新设计,有助于提高其工作效率和安全系数.

2 .矛盾分析

安装与拆卸的速度慢,转换为TRIZ的工程参数就是"时间损失".安全系数不高,转换为TRIZ的工程参数就是"可靠性".需要通过增加安装时间解决,但这种解决方案费时费力,影响施工进度.定义技术矛盾是改善"时间损失",恶化"可靠性".查技术矛盾解决矩阵表:M(25-27)=[10 30 4].对应的创新原理为:预先作用原理,柔壳薄膜原理,不对称原理.对获得的三个原理,利用机械设计的相关知识进行简单分析,得出重点解决问题的创新原理.预先作用原理,对螺栓的紧固显然没有作用;柔壳薄膜原理,实现起来有难度,即使实现了也会存在安全隐患;最后只有从不对称原理上下工夫.

3. 解决办法与创新结果

不对称原理,顾名思义,就是将产品的对称形式转为不对称形式,如果物体不是对称的,则加强它的不对称程度.众所周知,机械零件可以采用非对称结构,非对称原理可以使机械结构有更多的选择.由图2可知,传统的钢管十字(直角)卡扣有对称的特征,显然创新的方式就是增加其不对称性.

通过TRIZ不对称原理获得的新的钢管十字卡扣.新的卡扣将原来的两组螺栓紧固钢管变成了一组螺栓紧固钢管.其工作原理为:上扣板和下扣板分别与扣座以及上扣板销和下扣板销连接,上扣板和下扣板分别可绕上扣板销和下扣板销旋转.扣座上两半圆槽垂直相交,T型螺栓可绕下端轴转动.该卡扣与图2所示传统卡扣相比,具有装拆速度快且安全系数高的特点.

结论:

扣件式钢管脚手架是我国应用最广泛的一种架构形式,但在扣件式钢管脚手架的施工、运行和拆除过程中常伴有各种事故的发生,因此在提高其工作效率的同时,还要提高其安全系数.本设计结构简单、稳定性好、装拆速度快且安全系数高.设计中只要找准了技术矛盾,利用TRIZ理论就可以很快找到解决问题的方向,再结合专业知识就不难找到问题的理想解.