创新方法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使用现状，找出重载铁路大轴扣件系统存在的问题，然后用创新方法TRIZ及相关工具进行分析，找出各子问题的解决方案和方法，并提出可行的方案。

受创新方法TRIZ40发明原理之一“改变空间维度”方法的启发，本文首先改变了以往只沿螺栓方向维度增加摩擦力的方式，将有摩擦力的工作空间改为螺栓底面，即在保持螺栓圆柱形外表面的同时，在螺栓底部提供额外摩擦力；其次，改变原来只在螺纹接触平面内增加摩擦力的方式，将二维平面转化为三维曲面。

图7是轨枕承轨槽啃咬现象的根本原因分析图。从图中可以看出，造成轨枕 承轨槽啃咬的原始原因有很多，最重要的两条因果链分别是轨枕的垂直变形和橡胶垫与承轨槽之间的表面摩擦。

1) 轨枕强度不足；

2) 轨枕材料表面存在疲劳极限；

3)橡胶垫减震能力不足；

4)扣件阻尼系统除橡胶垫外的功能有限；

5)橡胶垫径向膨胀。

针对大轴重载列车作用下出现的橡胶垫失效、螺栓松动、轨枕 承轨槽啃轨等现象，运用TRIZ理论、终极理想解、根本原因分析、科学效应库、物场模型等工具，对重载铁路扣件设计进行了深入研究，并提出了相应的解决方案。

(1)利用材料场模型，通过在橡胶垫中引入至少一层金属丝网，使橡胶垫中的热量均匀分布，减弱橡胶垫的热老化。

(2)利用“改变空间尺寸”的发明原理，对原螺栓和预埋套筒的平底进行改造，设计成凹凸相对的“梅花”曲面，以提高螺纹道钉的防松能力。

(3)通过分析轨枕承轨槽啃咬现象的根本原因，利用科学效果库、最终理想解等工具，得出了在轨枕 承轨槽表面进行涂层或在轨枕 承轨槽表面设计凹坑的防磨方案。