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1、改善液壓管路接頭的密封設(shè)計,主講人：,.,解決問題的流程,.,描述問題,定義技術(shù)系統(tǒng)名稱及其功能,問題初始情境描述：完整描述系統(tǒng)的工作原理,描述系統(tǒng)當前存在的主要問題,主要缺點在什么情況下出現(xiàn),初步思路或類似問題的解決方案及存在的缺陷,明確要解決的問題,對新技術(shù)系統(tǒng)的要求,技術(shù)系統(tǒng)IFR,項目名稱:提高(降低)+技術(shù)系統(tǒng)+參數(shù),.,描述問題,.,描述問題,定義技術(shù)系統(tǒng)名稱及其功能,.,描述問題,問題初始情境描述：完整描述系統(tǒng)的工作原理,管子4端頭的凸起鑲?cè)牍芴?內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，防止兩者脫開，但并不完全壓緊，在自由狀態(tài)下兩者之間是松動的； 螺母2與接頭1的螺紋擰緊后，螺母2將管套3壓向接頭1，使管

2、套3外壁的球面與接頭1內(nèi)壁的錐面互相壓緊，實現(xiàn)外圈密封管套與接頭之間的密封； 接頭1對管套3的壓力，使管套3向內(nèi)收縮、與管子4之間產(chǎn)生壓緊力，從而實現(xiàn)內(nèi)圈密封管套與管子端頭之間的密封； 管套3對接頭1的反作用力，使接頭1向外膨脹，使其與螺母之間的螺紋配合互相壓緊、產(chǎn)生自鎖力。 （注：圖示為接頭擰出狀態(tài)，且未示出左側(cè)管子組件）,.,描述問題,該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應(yīng)用于各種機型，但在使用中發(fā)生了頻繁的液壓油滲漏故障。,描述系統(tǒng)當前存在的主要問題,.,描述問題,主要缺點在什么情況下出現(xiàn),1、未裝機件地面試驗時，從未發(fā)生； 2 安裝在飛機上，無論在地面還是飛行中，均有發(fā)生； 3 將飛機

3、上的故障件拆下用于地面試驗，仍會發(fā)生； 高壓管的泄漏發(fā)生概率明顯高于低壓管； 5 鋁合金管的泄露發(fā)生概率高于鋼管。,.,描述問題,目前液壓油滲漏問題主要是從管路接頭材料方面考慮，但無法徹底解決滲漏問題,初步思路或類似問題的解決方案及存在的缺陷,.,描述問題,明確要解決的問題,對新技術(shù)系統(tǒng)的要求,技術(shù)系統(tǒng)IFR,如何改善液壓管路接頭的密封設(shè)計，如何防止液壓油滲漏,能將兩段管子連接在一起，可靠、無滲漏、體積小、重量輕,液壓管路不需要接頭，能自己連接在一起,.,解決問題的流程,.,系統(tǒng)分析,組件模型,.,系統(tǒng)分析,1.內(nèi)圈和管子端頭之間的密封不足。 2.機體結(jié)構(gòu)對管子的振動有害。 3.管子傳遞到管子

4、端頭的振動有害。,通過組件模型分析，我們描述了系統(tǒng)中的組件都有哪些，以及它們之間的相互關(guān)系，并得出導(dǎo)致滲漏可能的三個功能因素：,.,因果分析1,密封性,強度,.,因果分析2,振動,.,根據(jù)組件分析我們知道，油滲漏的原因是：內(nèi)圈密封不足。 通過因果分析，引起內(nèi)圈密封不足的根本原因是： 1 密封面積不足； 2 管子端頭存在有害變形。,因果分析,.,資源分析,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,技術(shù)矛盾1 根據(jù)因果分析,內(nèi)圈密封不足的原因是密封面積不足。如果我們直接增加密封面積，將導(dǎo)致零件尺寸增加從而導(dǎo)致重量增加。 改善的參數(shù): 靜止物體的面積 惡化的參數(shù):靜止物體的重量,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,通過查找創(chuàng)新原理，

5、選擇適用于本項目的14號原理：曲面化原理。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案1,采用鋸齒形內(nèi)表面的管套，滾壓管子端頭使管子在工具和管套內(nèi)表面的擠壓下產(chǎn)生塑性變形，使兩者貼合面緊密貼合。,.,技術(shù)矛盾2 根據(jù)因果分析,管子端頭產(chǎn)生有害變形的原因是強度不足。通過增加管子厚度可以提高強度，但顯然會增加重量。 改善的參數(shù): 物質(zhì)的量 惡化的參數(shù):靜止物體的重量,矛盾分析技術(shù)矛盾,.,通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的35號原理：物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。,矛盾分析技術(shù)矛盾,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案2,通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，改變金屬的物理或化學(xué)參數(shù)，最直接的方法是改變材料。 因此方案2

6、為采用更高強度的管子。,.,技術(shù)矛盾3 根據(jù)因果分析,管子端頭產(chǎn)生有害變形的原因是強度不足。通過改變材料、熱處理等措施可以提高強度，但會造成整個管子的加工難度增加。 改善的參數(shù): 強度 惡化的參數(shù):可制造性,矛盾分析技術(shù)矛盾,.,通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質(zhì)量原理，以及10號原理：預(yù)先作用原理。,矛盾分析技術(shù)矛盾,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案3,通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，讓物體的不同部分各具不同功能，可采用局部熱處理的方法對管子端頭進行熱處理，提高管子端頭的強度，但管子主體還是原來的強度，不造成管子主體的制造性惡化。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案4,通過技

7、術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，預(yù)先作用原理，管子端頭取消波浪形狀，采用內(nèi)徑小于管子外徑的管套。裝配時，將管子端頭用液氮進行冷縮處理然后插入管套內(nèi)，當恢復(fù)常溫時，管套與管子形成緊密連接。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案5,通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，預(yù)先作用原理，采用內(nèi)徑略小于管子外徑的記憶合金管套，安裝時改變溫度使其膨脹以便于安裝。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,技術(shù)矛盾4 根據(jù)因果分析,管子端頭缺乏內(nèi)部支撐的原因是端頭內(nèi)部空間不足。如果我們改變管子端頭的形狀、增加內(nèi)部空間，將導(dǎo)致體積的增大。 改善的參數(shù): 形狀 惡化的參數(shù):靜止物體的體積,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本

8、項目的7號原理：嵌套原理。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案6,在管子端頭設(shè)置擴口，以增加內(nèi)部空間、設(shè)置內(nèi)部支撐,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,技術(shù)矛盾5 根據(jù)因果分析,管子端頭變形的原因是缺乏內(nèi)部支撐。如果我們設(shè)置支撐端頭的形狀結(jié)構(gòu)，將造成重量增加。 改善的參數(shù): 形狀 惡化的參數(shù):靜止物體的重量,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質(zhì)量原理。,.,矛盾分析技術(shù)矛盾,備選方案7,管子端頭設(shè)置喇叭形擴口，將接頭端頭的喇叭形改為錐形，連接后插入管子端頭內(nèi)部形成內(nèi)部支撐。管套內(nèi)表面取消凹槽、前端設(shè)置喇叭口，管套的喇叭口壓在管子端頭喇叭口的外錐面。,.,物場分析,管套3與接

9、頭1之間作用力不足，引入新的物質(zhì)：如：接頭1纏繞生膠帶、麻絲等物質(zhì)；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等。,管套,接頭,機械場,.,物場分析,備選方案8： 管套3與接頭1之間作用力不足，引入新的物質(zhì)：如：接頭1纏繞生膠帶、麻絲等物質(zhì)；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等（如下圖所示）。,.,進化分析,選用“物體表面特性進化路線” 備選方案9： 原先產(chǎn)品的管套3與管接頭4內(nèi)錐面接觸面為光滑表面，可進化為凹凸表面接觸（如下圖1），進一步進化為粗糙表面（如圖2 備選方案1），后還可進化為特殊性能表面（如微觀毛細孔彈性表面）；對于管接頭1內(nèi)錐表面與管套3的接觸面也同樣可以采用“表面特性進化”路線（現(xiàn)在為光

10、滑接觸，可以進化為凹凸接觸、粗糙表面接觸、粗糙接觸（類似于汽車輪胎外紋路）、特殊性表面（更加細小的彈性紋路表面）,.,方案評價,方案列表,.,方案評價,方案評價與決策: 運用工程經(jīng)驗及同類實例的應(yīng)用情況對備選方案進行評價與決策。,.,方案評價,方案1，采用鋸齒形內(nèi)表面的管套。 直接優(yōu)點：增加密封部位的接觸面積； 間接優(yōu)點：降低管子端頭的加工難度，允許采用更高強度的管子材料。 應(yīng)用情況：國外在同類系統(tǒng)中有應(yīng)用。 評價： ,.,方案評價,方案2，采用新材料。 優(yōu)點：增加管子的強度； 缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。 應(yīng)用情況：需結(jié)合方案1或方案4、5。 評價： ,.,方案評價,方案3，對管子端頭采用局部熱處理。 優(yōu)點：增加管子端頭的強度； 缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。 應(yīng)用情況：需結(jié)合方案1或方案4、5。 評價： ,.,方案評價,方案4，采用冷縮裝配工藝。 優(yōu)點：降低裝配難度，允許采用更高強度的管子材料； 缺點：可靠性待驗證。 應(yīng)用情況：在襯套、軸承等安裝上有應(yīng)用。 評價： ,.,方案評價,方案5，采用記憶合金管套。 優(yōu)點：降低裝配難度，允許采用更高強度的管子材料； 缺點：可靠性待驗證。 應(yīng)用情況：在燃油、環(huán)控等大直徑、低壓管道上有應(yīng)用。 評價： ,.,方案評價,方案6、7，管子端頭擴口、采用擴口連接方式。 優(yōu)點：管子端頭內(nèi)部有支撐，即使采用低強度的管子