袋装城市生活垃圾的破袋破碎研究应用.doc

3.3 解决方案：
3.3.1 第一阶段——选取问题
环节1-1 决定解决方案最后目的如下。
A、技术目的是什么？（物体什么特性必要变化）
破袋破碎机可以选取性破碎垃圾
B、解决问题过程中，物体什么特性是不能变化？
不适当破碎物料（如玻璃、废电池）不能被破碎
3.3.2 第二阶段——更准拟定义问题
环节2-1运用专利信息更加准拟定义问题
A、其她专利中已经解决问题和这个问题有多接近？
分析专利信息，发既有诸多表面上看来很相似专利
3、中华人民共和国专利（01263077），如图3.5，本实用新型重要由机架、壳体、主轴、旋转式刀架、刀片和电机构成，刀片通过刀轴、刀轴盘甩片式活动安装于刀架上，刀片呈Ｌ形并一组一组排列于刀架上，每组刀片之间其Ｌ形互相交差设立，当主轴高速旋转时刀片间互相形成一封闭破切转鼓，能有效解决塑料袋缠绕和破袋问题。其甩片式刀片如遇大块高硬度物质可以自动让刀让其通过，有效地解决了卡刀现象。其构造简朴、破碎率高，为后道深度分离、综合运用提供了可靠条件。

图3.5 离心式生活垃圾破碎机
因而，依照专利分析，大某些解决方案都是采用离心原理，进行破碎和分离垃圾，这样特点有：速度越快、冲击力越大，破碎垃圾时产生剪切力也越大，同步由于离心原理，可以实现对刀具保护。但是由于刀片不持续性，相邻间隔刀具会产生持续冲击力，会破坏不适当破碎物件，例如玻璃、陶瓷等，但是速度越慢，又达不到较好剪切效果。

B、类似问题在领先行业内是如何解决
咱们解决类似问题：如何让一种机构具备防缠绕、刀具可以不破碎玻璃、陶瓷等不适当破碎功能。与这个问题最接近行业是农业机械（播种机等），垃圾就像耕种土地，咱们看看农业机械中是如何解决这个问题:
中华人民共和国专利（专利号：7264）本实用新型公开了一种播种机防缠绕开沟器，在开沟器立柱前部固定上下支架和固定销、调节销，防绕辊平行安装在立柱前侧，防绕辊用多边形钢管制作，当土壤中杂草，秸秆等纤维物遇到防缠辊时，由于纤维物与防缠辊上两个棱面摩擦力不同，纤维物带动防缠辊旋转，从而避免缠绕在立柱或犁铧上，保证了播种施肥质量。
相比较而言，这个专利把刀具和防缠绕机构分开，把缠绕在刀具上杂物转移到防缠辊上面，然后解决问题。但是这个专利对咱们不论用，重点是咱们机构还必要具备分选功能，这个专利仅仅能解决防缠绕问题。

环节2-3 按照下面格式用两句话描叙问题条件（不用专业术语，也不要明确阐明一定要想出、发现或者开发什么东西）
A、 给定系统由什么部件（描叙其部件）构成。
B、 部件（描述部件）在什么条件下，产生不但愿成果（描叙成果）。
让咱们用两句话来描述问题，去掉专业术语，如破袋破碎机、颚式破碎机、粉碎机等（这些让咱们想到用于毁坏技术）：给定系统由机器和垃圾构成；玻璃、电池不能毁坏。（刀玻璃、电池也可以不用，但是这些词已经很通用，因此这些不会限制咱们想象力）

环节2-4 按照环节2-3部件列成表
部件类型
部件
A、在本问题条件下，可以变化、重新设计或者重新调节部件
机器
B、在本问题条件下，难以变化部件
垃圾
机器是一种技术物体，可以按照咱们意愿变化形式。垃圾则是自然物，很难变化。因而机器为“A”，垃圾为“B”。

3.3.3 第三阶段——分析阶段
环节3-1 用下面形式描述最后抱负解：
A、 从环节2-5中选取一种部件；
B、 描述它动作
C、 描述它如何实行这个动作（回答这个问题总要用“它自己”这个词）
D、 描述它什么时候实行这个动作
E、 描述它在什么条件下（限制、规定等）实行这个动作
让咱们老描述这个最后抱负解（IFR）：机器破碎垃圾，消耗能量正常，就像没有不适当破碎物质（玻璃、电池等）同样。

环节3-2 画两张图：“初始图”（IFR之前情形）和抱负图（实现IFR后情形）。如图3.6所示

图3.6 初始图，机器把垃圾所有打碎；抱负图，机器对玻璃不破坏

环节3-3 在“抱负图”中，找到环节3-1A指出部件，用不同颜色笔，或其她办法标示在规定条件下不能实行规定功能某些。
破袋破碎机由A转轴和B刀片构成，在刀片B某些当玻璃掉下时候，不能实现需要动作，由于刀片B直接剪切着玻璃。

环节3-4 为什么这个部件（自己）不能实行规定动作？
A、 咱们但愿表达出那个某些做什么动作？
咱们但愿刀具B不要剪切玻璃
B、 什么妨碍它自己实现这个动作？
1、刀具是破袋破碎机重要某些，刀具B是一种固体，具备刚度，并且坚硬，这就是用来破碎垃圾重要因素。
2、刀具被缠绕后，剪切大大减少，无法实现垃圾破碎。
C、 上面两步冲突是什么？
刀具B某些应当存在，是船体重要某些；但是它又不应当存在，由于它会剪切玻璃。同步还要增长机构，在专利分析中方案中，增长机构可以解决缠绕问题，但是这个机构会增大刀具最不适当破碎物损坏。

环节3-5 在什么条件下，这某些可以完毕规定动作？（这一某些应当具备什么参数）
由于刀具B是必要，因此要保存；可是由于它与玻璃产生冲突，因而必要消除这种冲突。

环节3-6 咱们应当如何用这个部件具备3-5描述特性？
玻璃大小和硬度，尚有垃圾剪切力大小，决定了刀具B工作状态。咱们没有办法精准实时拟定垃圾成分，但是咱们可以控制刀具B工作状态。刀具不一定要在任何时候都是破碎状态，也可以做成不能执行剪切失效状态。如图3-7所示

图3.7 工作状态a是破碎状态，工作状态b是失效状态

环节3-7 归纳一种可以实现概念。如果有几种概念，就用数字排列起来，把最有但愿排在第一，写下左右这些概念：
1、 破袋破碎机要有足够剪切力完毕破袋和垃圾破碎功能，依照不适当破碎物和破碎垃圾硬度差别，通过变化刀具失效形式来保护对不适当破碎物体。

环节3-8 画一种实现第一种概念原理图
如图3.7

3.3.4 第四阶段——初步分析选定概念
环节4-1 在实行新想法或者新概念时候，什么变好了，什么变坏了？写下实现了什么，什么变得更加复杂或者更加昂贵？
在分析对垃圾中不适当破碎物体通过破袋破碎机时，要保证完整性，采用刀具失效得到了改进。
因而以不易损坏物体为研究对象，
改进参数：易损坏性
恶化参数：有害扩散和可靠性
分别阐明：
有害扩散是刀具失效，增长垃圾中成分。
可靠性是刀具容易发生缠绕，不能可靠工作。

环节4-2 修改所提出设备或者办法，与否也许防止要变坏某些发生？画图表达修改设备或者办法。
如果采用激光等非接触破碎办法，就不存在此类问题。

环节4-3 当前什么会变坏（更复杂，更昂贵）？
采用激光破碎能量消耗更大，由于垃圾中具有70%水分；激光设备更加昂贵和复杂，在垃圾解决中容易引起火灾。况且在当前破碎机，趋势是不变化垃圾物理和化学性质，最佳方式还是采用机械构造。

环节4-4 比较得失：A、哪个更大？B、为什么？
在比较这些方案当中，机械接触式破碎在当前破碎机行业来说，成本较低，制造简朴，更加安全，符合行业规定。但是也不能忽视非接触破碎概念，由于这个概念协助咱们突破“最大化破碎垃圾”思维惯性，由于非接触场就像一把刀具，最后都消耗在在垃圾上。

3.3.5 第五阶段——实行阶段
虽然找到理解决问题思考方向，但是诸多技术矛盾还是得用矛盾矩阵引导，才干更好把这个概念变成现实

研究对象是不适当损坏物体
环节5-1 选取矛盾矩阵表中第1列必要改进特性：
在老式破碎机中，普通都破坏了这些不适当破碎物，为了提高垃圾分类后运用效果，咱们要改进这些不适当破碎物已损坏性；因而第1列选取为：易损坏性（第38行）
矛盾矩阵分析

环节5-2
A、 如果不考虑损失，如何用任何已知办法来改进这个特性（从环节5-1）？
B、 如果采用已知办法，什么特性会恶化？
一种改进不适当损坏物易损坏特性办法是改用失效强度低刀片完毕。但是失效刀片会增长垃圾成分，同步容易缠绕，因而增长了有害扩散（第30列）和减少了可靠性（第35列）。

环节5-3 在矛盾矩阵里，找到消除技术矛盾创造原理
对分析成果查询矛盾矩阵，找出技术矛盾解决方案
恶化参数

改进参数

有害扩散

可靠性

易损坏性

01,35,24,39,19,13

28,35,25,36,40,37,05
表格阐明：表格中数字代表40条创造原理相应序号，数字排列顺序是参照最佳解决原理，顺序是按照有关度来排列。

环节5-4 研究如何运用这些创造原理
A、 分析第一种矛盾
改进不适当损坏物易损坏性，刀具损坏会增长有害扩散，按照矛盾矩阵原理应当采用分割原理，也就是将增长有害扩散刀具分割出去。继续分析会发现，这种有害因素发生是在接触不适当损坏物时候才产生，并不是在任何时候都会发生。因而按照分割原理可以分为时间分离、空间分离。因而这个可以采用时间分离，分离时间是当检测到有不适当损坏物时候发生。
依照垃圾中，不适当损坏物与其她物体本质区别是她们需求剪切力大小不同，因而依照分离原理，设计方案有：
1、 破袋破碎机要有足够剪切力完毕破袋和垃圾破碎功能，依照不适当破碎物和破碎垃圾硬度差别，采用一种避让机构来完毕，当不大于定值剪切力时候，实现对垃圾破碎功能。当遇到不适当破碎物，剪切力不不大于定值，刀具避让，想当于原始方案刀具失效。
2、 破袋破碎机可以依照离心力原理决定刀具失效形式，由于刀具工作状态是在垃圾剪切力不大于定值状况下工作。
3、 破袋破碎机可以通过传感器技术检测到扭矩来决定刀具工作状态，由于不适当破碎物被剪切时扭矩比垃圾破碎工作状态扭矩大。

B、 分析第二个矛盾
改进不适当损坏物易损坏性，垃圾容易缠绕刀具，减少了机器可靠性。按照矛盾矩阵表中，最有关是自服务原理，也就是说刀具自己自身就能清理自身缠绕物，而不需要借助辅助和维修操作完毕。
依照专利案例（专利号：7264）一种播种机防缠绕开沟器，和中华人民共和国专利（专利号：99231727）一种袋装垃圾破袋破碎机提示，采用一种偏置构造来实现这种防缠绕功能。刀具周期性收缩和伸出，外部支撑部件就可以将缠绕剥落。
偏置构造方案选取有两种：
1、 采用连杆偏置构造完毕[38]。
2、 采用偏心轮构造完毕[38]。

3.3.6 第六阶段——综合阶段
环节6-1 决定如何变化咱们修改了系统所属超系统
通过以上两个技术矛盾分析，只采用有矛盾1产生方案1和矛盾2产生方案1组合来分析，这个系统可以表达为下图：

图 3.8 一种破袋破碎机构
其中：1、进料口 2、刀具 3、辊筒 4、避让装置，转动中心为O1，逆时针旋转。

环节6-2 摸索不同方式来修改系统
采用刀具失效方式来分类和破碎垃圾，可以采用非接触方式来破碎。

环节6-3 采用这个新发现技术想法（或者相反办法），解决其她技术问题
新发现重要是解决防缠绕和分类破碎功能，这种办法也可以用在土地挖掘作业当中。