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改善液压管路接头的密封设计北京慧达创新科技有限公司版权所有解决问题的流程矛盾分析描述问题资源分析系统分析及裁剪效应库及专利库方案评价物场分析小人法因果分析进化树分析北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题定义技术系统名称及其功能问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理描述系统当前存在的主要问题主要缺点在什么情况下出现初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷明确要解决的问题对新技术系统的要求技术系统IFR项目名称:提高(降低)+技术系统+参数北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题产品简介所属行业航空制造产品/企业背景液压管路接头应用于飞机上液压管路的连接，要求在液压作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能够适应多种飞机工况，保证稳定的性能。产品现状该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障。北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题技术系统名称：液压管路接头技术系统功能：连接密封管子定义技术系统名称及其功能北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理1.管子4端头的凸起镶入管套3内壁的凹槽内，防止两者脱开，但并不完全压紧，在自由状态下两者之间是松动的；2.螺母2与接头1的螺纹拧紧后，螺母2将管套3压向接头1，使管套3外壁的球面与接头1内壁的锥面互相压紧，实现外圈密封——管套与接头之间的密封；3.接头1对管套3的压力，使管套3向内收缩、与管子4之间产生压紧力，从而实现内圈密封——管套与管子端头之间的密封；4.管套3对接头1的反作用力，使接头1向外膨胀，使其与螺母之间的螺纹配合互相压紧、产生自锁力。（注：图示为接头拧出状态，且未示出左侧管子组件）北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障。描述系统当前存在的主要问题北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题主要缺点在什么情况下出现1、未装机件地面试验时，从未发生；2安装在飞机上，无论在地面还是飞行中，均有发生；3将飞机上的故障件拆下用于地面试验，仍会发生；4高压管的泄漏发生概率明显高于低压管；5铝合金管的泄露发生概率高于钢管。北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题目前液压油渗漏问题主要是从管路接头材料方面考虑，但无法彻底解决渗漏问题初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷北京慧达创新科技有限公司版权所有描述问题明确要解决的问题对新技术系统的要求技术系统IFR如何改善液压管路接头的密封设计，如何防止液压油渗漏能将两段管子连接在一起，可靠、无渗漏、体积小、重量轻。液压管路不需要接头，能自己连接在一起。北京慧达创新科技有限公司版权所有解决问题的流程矛盾分析描述问题资源分析系统分析及裁剪效应库及专利库方案评价物场分析小人法因果分析进化树分析北京慧达创新科技有限公司版权所有系统分析组件模型接头连接传递振动管子螺母管套液压油锁紧向外径向压紧施压轴向压紧管子端头连接向内径向压紧机体结构支撑振动北京慧达创新科技有限公司版权所有系统分析1.内圈和管子端头之间的密封不足。2.机体结构对管子的振动有害。3.管子传递到管子端头的振动有害。通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出导致渗漏可能的三个功能因素：北京慧达创新科技有限公司版权所有因果分析1内圈不足内圈密封面积不足管子端头压紧力过度管子端头变形有害管子端头不足油渗漏有害螺母拧紧力过度扳手力矩缺乏管子端头内壁支撑缺乏管子端头内部空间不足密封性强度北京慧达创新科技有限公司版权所有因果分析2管子振动有害机体结构不可控管子端头振动有害管子端头变形有害振动北京慧达创新科技有限公司版权所有根据组件分析我们知道，油渗漏的原因是：内圈密封不足。通过因果分析，引起内圈密封不足的根本原因是：1密封面积不足；2管子端头存在有害变形。因果分析北京慧达创新科技有限公司版权所有资源分析管子端头变形有害管套、螺母压紧力变形形式变形参数变性能前序操作：安装过程后序操作：漏油北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾技术矛盾1根据因果分析,内圈密封不足的原因是密封面积不足。如果我们直接增加密封面积，将导致零件尺寸增加从而导致重量增加。技术矛盾1:改善的参数:静止物体的面积恶化的参数:静止物体的重量北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾通过查找创新原理，选择适用于本项目的14号原理：曲面化原理。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案1采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。北京慧达创新科技有限公司版权所有技术矛盾2根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过增加管子厚度可以提高强度，但显然会增加重量。技术矛盾2:改善的参数:物质的量恶化的参数:静止物体的重量矛盾分析——技术矛盾北京慧达创新科技有限公司版权所有通过查找创新原理，选择适用于本项目的35号原理：物理或化学参数改变原理。矛盾分析——技术矛盾北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案2通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，改变金属的物理或化学参数，最直接的方法是改变材料。因此方案2为采用更高强度的管子。北京慧达创新科技有限公司版权所有技术矛盾3根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过改变材料、热处理等措施可以提高强度，但会造成整个管子的加工难度增加。技术矛盾3:改善的参数:强度恶化的参数:可制造性矛盾分析——技术矛盾北京慧达创新科技有限公司版权所有通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理，以及10号原理：预先作用原理。矛盾分析——技术矛盾北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案3通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，让物体的不同部分各具不同功能，可采用局部热处理的方法对管子端头进行热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案4通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案5通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾技术矛盾4根据因果分析,管子端头缺乏内部支撑的原因是端头内部空间不足。如果我们改变管子端头的形状、增加内部空间，将导致体积的增大。技术矛盾4:改善的参数:形状恶化的参数:静止物体的体积北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾通过查找创新原理，选择适用于本项目的7号原理：嵌套原理。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案6在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾技术矛盾5根据因果分析,管子端头变形的原因是缺乏内部支撑。如果我们设置支撑端头的形状结构，将造成重量增加。技术矛盾5:改善的参数:形状恶化的参数:静止物体的重量北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾通过软件查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理。北京慧达创新科技有限公司版权所有矛盾分析——技术矛盾备选方案7管子端头设置喇叭形扩口，将接头端头的喇叭形改为锥形，连接后插入管子端头内部形成内部支撑。管套内表面取消凹槽、前端设置喇叭口，管套的喇叭口压在管子端头喇叭口的外锥面。北京慧达创新科技有限公司版权所有物场分析管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等。管套F1接头机械场F1F2管套接头机械场机械场生胶带/石棉垫圈S3S1S2S1S2北京慧达创新科技有限公司版权所有物场分析备选方案8：管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等（如下图所示）。北京慧达创新科技有限公司版权所有进化分析选用“物体表面特性进化路线”备选方案9：原先产品的管套3与管接头4内锥面接触面为光滑表面，可进化为凹凸表面接触（如下图1），进一步进化为粗糙表面（如图2备选方案1），后还可进化为特殊性能表面（如微观毛细孔弹性表面）；对于管接头1内锥表面与管套3的接触面也同样可以采用“表面特性进化”路线（现在为光滑接触，可以进化为凹凸接触、粗糙表面接触、粗糙接触（类似于汽车轮胎外纹路）、特殊性表面（更加细小的弹性纹路表面））平滑表面带有突起的表面粗糙表面带有活性物质的表面北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案列表序号名称方案描述1采用锯齿形内表面的管套采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。2采用新材料采用更高强度的管子3对管子端头进行局部热处理对管子端头进行局部热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。4采用冷缩装配工艺管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。5采用记忆合金管套采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。6管子端头扩口在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑………………北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案评价与决策:运用工程经验及同类实例的应用情况对备选方案进行评价与决策。北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案1，采用锯齿形内表面的管套。直接优点：增加密封部位的接触面积；间接优点：降低管子端头的加工难度，允许采用更高强度的管子材料。应用情况：国外在同类系统中有应用。评价：☆☆☆☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案2，采用新材料。优点：增加管子的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案3，对管子端头采用局部热处理。优点：增加管子端头的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案4，采用冷缩装配工艺。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在衬套、轴承等安装上有应用。评价：☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案5，采用记忆合金管套。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在燃油、环控等大直径、低压管道上有应用。评价：☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价方案6、7，管子端头扩口、采用扩口连接方式。优点：管子端头内部有支撑，即使采用低强度的管子也能保证密封；缺点：螺纹无自锁功能；整体体积、重量稍大。应用情况：应用更成熟、广泛。评价：☆☆☆☆北京慧达创新科技有限公司版权所有方案评价决策:根据上述分析，选择采用锯齿形内表面的管套（方案1）及扩口连接方式（方案6、7）为主要的执行方案。用TRIZ得到的创新方案个，专利申请意向个，其中发明专利申请意向个，样机验证计划个。北京慧达创新科技有限公司版权所有学习心得谢谢！