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破解過渡輥臺(tái)影響玻璃質(zhì)量難題的創(chuàng)新思路

放大字體 縮小字體 發(fā)布日期:2016-01-08 來源: 中國建材報(bào) 瀏覽次數(shù):471
核心提示: 浮法工藝是平板玻璃生產(chǎn)的主要工藝,生產(chǎn)過程中過渡輥臺(tái)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是直接的。針對目前過渡輥臺(tái)存在的問題
      浮法工藝是平板玻璃生產(chǎn)的主要工藝,生產(chǎn)過程中過渡輥臺(tái)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是直接的。針對目前過渡輥臺(tái)存在的問題,本文分析過渡輥臺(tái)的結(jié)構(gòu),采用TRIZ創(chuàng)新工具的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解及沖突理論來分析,找到解決問題的方案。
  過渡輥臺(tái)難題待解
  難題之一,過渡輥臺(tái)的擦錫裝置通常采用橋式結(jié)構(gòu),是靠橋?qū)κ闹危鍙椈身斪∈珜?shí)現(xiàn)輥?zhàn)酉虏颗c輥?zhàn)拥木o密接觸。常規(guī)玻璃的玻璃板錫槽出口溫度為615℃,過渡輥臺(tái)出口溫度為600℃;特種玻璃錫槽出口溫度為700℃~750℃,出口溫度為650℃~700℃。使用的板彈簧在600℃溫度中會(huì)逐漸失效,導(dǎo)致支撐產(chǎn)生20mm~25mm彎曲撓度;撓度產(chǎn)生使下部密封不嚴(yán),外部空氣逆襲致使錫氧化,隨玻璃帶下表面帶出,當(dāng)與輥?zhàn)咏佑|時(shí),沾在輥?zhàn)颖砻嫔稀6c輥?zhàn)硬荒芫o密接觸,沾在輥?zhàn)颖砻娴腻a灰不能及時(shí)擦掉,會(huì)在輥?zhàn)颖砻胬鄯e形成結(jié)塊,破壞輥?zhàn)颖砻婀鉂嵍?,影響玻璃質(zhì)量。
  難題之二,密封不嚴(yán),外部涼空氣進(jìn)入輥臺(tái)內(nèi)部,使玻璃橫向不均勻降溫,造成玻璃帶橫向溫差,玻璃進(jìn)入退火窯后需要加熱,提高能耗,不利于節(jié)能減排。
  難題之三,過渡輥臺(tái)輥道傳動(dòng)通過退火窯輥道的傳動(dòng)軸,經(jīng)過過橋齒輪箱(安裝在6號與7號輥?zhàn)又g),萬向聯(lián)軸節(jié)及帶離合的減速箱,傳給本設(shè)備1#至3#輥,使之運(yùn)轉(zhuǎn)。輥?zhàn)拥倪\(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度與退火窯輥道相同。減速箱位于固定的地面,輥?zhàn)拥闹巫挥谙略涞膫?cè)壁上,下渣箱可以隨著錫槽的膨脹再支撐大梁移動(dòng),即渣箱相對帶離合的減速箱隨著錫槽溫差變化有水平位移,位移會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸受力發(fā)生變化,產(chǎn)生卡、阻現(xiàn)象;渣箱本身隨著玻璃帶的傳動(dòng)受到玻璃帶的熱能輻射,箱體會(huì)變形,因側(cè)墻上下各部分受熱不一致,會(huì)導(dǎo)致因側(cè)墻傾斜,輥道支座、軸承、密封石墨環(huán)等局部受力而導(dǎo)致傳動(dòng)不穩(wěn)定。
  難題之四,過渡輥臺(tái)在輥?zhàn)訐p壞后不能及時(shí)更換,導(dǎo)致玻璃下表面質(zhì)量受損。
  過渡輥臺(tái)功能分析
  目前過渡輥臺(tái)主要問題有密封不嚴(yán)、擦錫不盡、傳動(dòng)不穩(wěn)、維修不便。為了找到破解過渡輥臺(tái)影響玻璃質(zhì)量難題方法,下面用TRIZ創(chuàng)新工具對現(xiàn)有輥臺(tái)進(jìn)行問題逐一分析。
  圖1為過渡輥臺(tái)反魚骨圖,從中可以看出零部件之間的關(guān)系,它由傳動(dòng)、渣箱、擦錫、上罩、擋簾和觀察密封塊等幾部分組成。
  由上述反魚骨圖,看到了過渡輥臺(tái)的主要組成,那么各零部件有什么功能及相互作用如何?下面對過渡輥臺(tái)的功能進(jìn)行分析(圖2),從中找到問題的根源。
  從功能模塊圖分析,其有問題部分結(jié)果如表1
  解決問題的創(chuàng)新思路
  由表1及對過渡輥臺(tái)的各零部件的功能分析中看到,有六組零部件之間產(chǎn)生功能性問題,問題為功能缺乏,或產(chǎn)生有害功能。其中,表1中第1、2和3三項(xiàng)屬于擦錫與密封,這里合稱為問題一,表1中第4和5兩項(xiàng)屬于傳動(dòng)問題,稱之為問題二;表1中第6項(xiàng)涉及輥?zhàn)痈鼡Q與維修,這里合稱為問題三。下面采用TRIZ創(chuàng)新工具的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解及沖突理論來分析,從分析中找到其解決問題的方案,即得到解。
  1.問題一分析
  可以看出表1中第1項(xiàng)彈簧對導(dǎo)板支撐力度不夠,同樣第3項(xiàng)是石墨對輥?zhàn)硬荒芎芎媒佑|,導(dǎo)致摩擦不夠,密封不嚴(yán)。根據(jù)76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解應(yīng)用采用2.1類標(biāo)準(zhǔn)解中的2.1.1并聯(lián)物質(zhì)——場模型,即可控性差的系統(tǒng)需要改進(jìn),但是無法改變已有系統(tǒng)的要素。根據(jù)該思路分析,這里導(dǎo)致摩擦不夠的原因是導(dǎo)板因高溫變形使石墨位置發(fā)生偏移,石墨和輥?zhàn)硬荒芫o密接觸,致使密封不嚴(yán);另一原因是彈簧板在高溫下材質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,材質(zhì)彈性系數(shù)發(fā)生改變,導(dǎo)致石墨受力方向改變。要消除這種有害作用,需要引入第二個(gè)場,這里可以得到兩個(gè)解。解答一,引入系統(tǒng)資源中的氮?dú)?,直接噴到彈簧板及?dǎo)板上對其冷卻,避免導(dǎo)板變形和彈簧板材質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變;解答二,在彈簧板和導(dǎo)板的環(huán)境中引入水包冷卻裝置,降低導(dǎo)板及板彈簧所處的環(huán)境溫度,防止導(dǎo)板變形及環(huán)境溫度超過板彈簧材質(zhì)結(jié)構(gòu)蠕變溫度;表1中第2項(xiàng)導(dǎo)板對石墨作用過剩,根據(jù)76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解應(yīng)用1.2類標(biāo)準(zhǔn)解中的1.2.3表述,有害作用由一個(gè)場引起,引入要素吸收有害效應(yīng),由此可以得到解答三,在導(dǎo)板下加金屬薄壁調(diào)節(jié)壓力氣囊,矯正導(dǎo)板變形,消除變形對石墨條的有害作用。
  問題一主要是輥道下面的密封及輥道擦錫裝置問題,就密封而言需要裝置為一體,且不露縫隙越長越好,但裝置越長在高溫下其不可預(yù)見的變形越大,其有害作用也越大,按TRIZ創(chuàng)新工具的沖突理論,這是一個(gè)明顯的物理沖突問題,可以采用分離的方法中空間分離原理得到解答四,將擦錫與密封功能分開,輥?zhàn)优c擦錫及下密封裝置及軸承支座為一體,通過支座與渣箱下部采用螺栓連接。兩端通過軸承支座裝于渣箱上。擦錫塊設(shè)為活動(dòng)的,通過特殊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其工作。根據(jù)輥?zhàn)诱村a情況不定期操作,軸承支座內(nèi)設(shè)有水冷裝置。密封板設(shè)在擦錫裝置的一側(cè),密封板由帶有膨脹縫的多塊耐熱鋼板組成。過渡輥臺(tái)擦錫,采用石墨條與輥?zhàn)酉履妇€線性接觸,其擦錫穩(wěn)定性和效果明顯不足,因此,增加石墨與輥?zhàn)拥慕佑|面積,將改善擦錫效果。增加其接觸面積,結(jié)構(gòu)會(huì)變復(fù)雜,不利于制作。因此增加其接觸面積是有利因素,增加其復(fù)雜程度,是不利因素,這樣我們可以用TRIZ創(chuàng)新工具中的矛盾矩陣來查解題原理:查靜止物體的面積為改善的通用參數(shù)8,系統(tǒng)的復(fù)雜性為惡化通用工程參數(shù)36,得到原理3條,分別是1、18和36。1是分割原理,18機(jī)械振動(dòng)原理,36是相變原理。查TRIZ沖突原理得知,分割原理1是將一個(gè)物體分割成多個(gè)獨(dú)立的物體,增加物體的獨(dú)立程度可得到解答五,即將板彈簧用圓柱螺旋彈簧,或變徑螺旋彈簧替代,上部導(dǎo)板分割成多個(gè)與彈簧對應(yīng)連接,可以有效消除變形產(chǎn)生的有害作用;還可以得到解答六,用小型高壓氣囊替代解答五中的圓柱螺旋彈簧,氣囊內(nèi)沖入氮?dú)猓显O(shè)氣簾密封,即能解決彈簧高溫失效問題,還能增加下部密封效果。
  原理18是可用高頻振動(dòng)替代機(jī)械,因此可以得到解答七,在輥?zhàn)又車O(shè)置高頻振動(dòng)發(fā)生器,通過高頻振動(dòng)將輥?zhàn)由险吹腻a及錫灰除掉,但這里要求裝置能在高溫下工作;
  原理36是相變原理,及利用物資固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)轉(zhuǎn)換求解,可得到解答八,沾在輥?zhàn)由系腻a及錫灰是固態(tài),如果將其變成液態(tài)滴落或變成氣態(tài)揮發(fā),沾錫就迎刃而解了,因此可以在輥?zhàn)颖砻娓浇O(shè)噴霧裝置,向其表面噴一種可以溶解沾在輥?zhàn)由系?ldquo;錫灰”(SnO、SnS等)而又不腐蝕輥?zhàn)拥娜芤海鉀Q沾錫問題。
  2.問題二分析
  在高溫下渣箱產(chǎn)生嚴(yán)重變形,使兩端墻板向外傾斜,導(dǎo)致裝在渣箱墻板外兩側(cè)的輥?zhàn)又С凶鄳?yīng)傾斜,這樣支承座里面的輥?zhàn)虞S頭與支承座內(nèi)孔壁相摩擦,輕者軸頭被嚴(yán)重磨損,發(fā)出“吱呀吱呀”的怪叫聲,重者導(dǎo)致輥?zhàn)颖豢ㄋ溃幢?中第4和5項(xiàng)中分析結(jié)果,熱變形產(chǎn)生有害作用。側(cè)墻的變形,還導(dǎo)致軸承座對輥?zhàn)尤f向軸、輥?zhàn)尤f向軸對帶離合器減速箱產(chǎn)生有害作用。可用TRIZ創(chuàng)新工具的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解分析求解,即應(yīng)用1.2類標(biāo)準(zhǔn)解中的1.2..3有害作用有一個(gè)場引起,引入要素S3吸收有害效應(yīng),得到解答一:新加軸承支撐座,將新支撐座與下渣箱側(cè)墻分開,消除側(cè)墻熱膨脹對軸承座的有害作用;用TRIZ沖突原理,可知下渣箱形狀的穩(wěn)定對傳動(dòng)的穩(wěn)定是有利的工程因素,但產(chǎn)生的熱膨脹這一有害因素的作用是惡化傳動(dòng)因素,因此可以用TRIZ創(chuàng)新工具中矛盾矩陣查找解決問題的原理,即改善的通用工程參數(shù)12(形狀),惡化的通用工程參數(shù)30(作用于物體產(chǎn)生的有害因素)得到原理22、1、2、35,即對應(yīng)變害為利原理、分割原理、抽取(分離)原理和物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。查相關(guān)資料得知,原理22變害為利,即以另一種使用有害因數(shù),讓其轉(zhuǎn)換成有效因素,由此可得到解答二,玻璃帶在經(jīng)過渣箱時(shí)將熱量傳給箱體,箱體受熱不均,其膨脹量也不一致,導(dǎo)致渣箱側(cè)墻變形,由此在輥道與輥?zhàn)虞S承座間設(shè)置調(diào)節(jié)裝置,根據(jù)渣箱側(cè)墻變形情況調(diào)整軸承座的位置。
  查TRIZ沖突原理,原理1是分割原理。即將一個(gè)物體分割成多個(gè)獨(dú)立的物體,增加物體的獨(dú)立程度,可得到解答三,將傳動(dòng)與渣箱分開,各自獨(dú)立,避免渣箱變形對傳動(dòng)產(chǎn)生有害作用;原理2是分離原理,即將干擾的部分(特性)從物體中分離,或?qū)⒈仨毜牟糠郑ㄌ匦裕奈矬w中挑出來,可得到解答四,渣箱側(cè)墻因熱膨脹才變形,產(chǎn)生對傳動(dòng)有害作用,因此,需再用保溫材料將熱源隔開,并用冷卻器冷卻側(cè)墻。
  原理35參數(shù)改變原理,即改變物體的物理狀態(tài),由此可以得到解答五,將渣箱外墻與內(nèi)壁連接改為間接接觸,改變保溫材料的填充方式及材料結(jié)構(gòu),消除或減少外墻的變形。
  3.問題三分析
  主要是輥?zhàn)訖z修及更換問題。表1中6,帶離合的減速箱對輥?zhàn)赢a(chǎn)生有害作用,主要是輥?zhàn)釉谡村a嚴(yán)重時(shí),不便于更換輥?zhàn)?,減速箱占用其操作空間,即無操作空間。為解決這一問題,一是將減速箱及傳動(dòng)放置在渣箱下部,將上部空間空出,以便輥?zhàn)訖z修及更換;二是將輥?zhàn)又渭安铃a裝置單獨(dú)一體,與下渣箱采用螺栓連接,并與專用小車、絞車配合,便于輥?zhàn)痈鼡Q。其結(jié)構(gòu)由在量軌道之間放置輥?zhàn)?1,絞車02、拉車03,連接架04和尾車05組成(圖3)。
  解決問題思路的分析
  在設(shè)計(jì)過程中從起點(diǎn)向理想解過渡為理想化過程,用公式表示:
  I=??B/(??C+??H)
  式中,I-理想度,B-有用功能,C-成本,H-有害作用。
  所以設(shè)計(jì)理想化的方法需增加有用功能,減少成本,減小有害作用。最終解決本文開頭提到的問題,即輥?zhàn)硬铃a問題、下部密封問題、傳動(dòng)不穩(wěn)問題及輥?zhàn)泳S修與更換問題。在解決擦錫與密封問題,即問題一得到八個(gè)解答,八個(gè)解答都能有效去除或減小有害作用,增加有用功能,且不增加成本或成本增加不多,因此八個(gè)解答思路均有效;在解決傳動(dòng)不穩(wěn)問題,即問題二的五個(gè)解答中,解答一與解答三基本相同,可并成一個(gè)方案①,解答四與解答五接近可以合并為一個(gè)解答③,解答二可以獨(dú)立成方案②,最終形成三個(gè)解答方案:①解答一:新加軸承支撐座,將傳動(dòng)與渣箱分開,各自獨(dú)立;②在輥道與輥?zhàn)虞S承座間設(shè)置調(diào)節(jié)裝置,根據(jù)渣箱側(cè)墻變形情況調(diào)整軸承座的位置;③將渣箱外墻與內(nèi)壁連接改為間接接觸,需再用保溫材料將熱源隔開,改變保溫材料的填充方式及材料結(jié)構(gòu),并用冷卻器冷卻側(cè)墻。這三個(gè)方案能有效剔除有害作用,基本不增加成本或增加成本較少。問題三的兩種解決可以有效解決輥?zhàn)泳S修及更換問題。
  綜上可知,實(shí)施創(chuàng)新方法可以有效消除渣箱有害變形,增加擦錫效果,增加密封效果,減少輥?zhàn)诱村a概率。密封性能的提高,有效地控制了錫槽內(nèi)部保護(hù)氣體的外溢,使錫槽的壓力提高,穩(wěn)定了錫槽生產(chǎn)工藝參數(shù),減少了玻璃缺陷的產(chǎn)生,為生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玻璃產(chǎn)品創(chuàng)造了有利條件;傳動(dòng)平穩(wěn)將減少生產(chǎn)事故發(fā)生的概率,提高了玻璃外觀質(zhì)量和光學(xué)性能,即有效提高產(chǎn)品優(yōu)等品的比例;傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的改變,便于輥?zhàn)泳S修及更換,降低了設(shè)備成本,為提高玻璃質(zhì)量提供了保證。
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