1、改善液壓管路接頭的密封設計北京慧達創新科技有限公司 版權所有解決問題的流程矛盾分析描述問題資源分析系統分析及裁剪效應庫及專利庫方案評價物場分析小人法因果分析進化樹分析北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題定義技術系統名定義技術系統名稱及其功能稱及其功能問題初始情境描問題初始情境描述：完整描述系述：完整描述系統的工作原理統的工作原理描述系統當前存描述系統當前存在的主要問題在的主要問題主要缺點在什主要缺點在什么情況下出現么情況下出現初步思路或類似初步思路或類似問題的解決方案問題的解決方案及存在的缺陷及存在的缺陷明確要解決的問明確要解決的問題題對新技術系統的對新技術系統的要求要求技術系統技術系統

2、IFR項目名稱:提高(降低)+技術系統+參數北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題產品簡介產品簡介所屬行業所屬行業航空制造航空制造產品產品/企業企業背景背景液壓管路接頭應用于飛機上液壓管路的連接，要求液壓管路接頭應用于飛機上液壓管路的連接，要求在液壓作用下具有良好的密封性和可靠性，并在液壓作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能夠適應多種飛機工況，保證穩定的性能。且能夠適應多種飛機工況，保證穩定的性能。產品現狀產品現狀該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應用于各該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應用于各種機型，但在使用中發生了頻繁的液壓油滲漏種機型，但在使用中發生了頻繁的液壓油滲漏故障。故

3、障。北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題定義技術系統名定義技術系統名稱及其功能稱及其功能北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題問題初始情境描問題初始情境描述：完整描述系述：完整描述系統的工作原理統的工作原理管子管子4端頭的凸起鑲入管套端頭的凸起鑲入管套3內壁的凹槽內，防止兩者脫開，但并不內壁的凹槽內，防止兩者脫開，但并不完全壓緊，在自由狀態下兩者之間是松動的；完全壓緊，在自由狀態下兩者之間是松動的；螺母螺母2與接頭與接頭1的螺紋擰緊后，螺母的螺紋擰緊后，螺母2將管套將管套3壓向接頭壓向接頭1，使管套，使管套3外壁的球面與接頭外壁的球面與接頭1內壁的錐面互相壓緊，實現外圈密封內壁的錐面

4、互相壓緊，實現外圈密封管套與管套與接頭之間的密封；接頭之間的密封； 接頭接頭1對管套對管套3的壓力，使管套的壓力，使管套3向內收縮、與管子向內收縮、與管子4之間產生壓緊力，之間產生壓緊力，從而實現內圈密封從而實現內圈密封管套與管子端頭之間的密封；管套與管子端頭之間的密封；管套管套3對接頭對接頭1的反作用力，使接頭的反作用力，使接頭1向外膨脹，使其與螺母之間的螺向外膨脹，使其與螺母之間的螺紋配合互相壓緊、產生自鎖力。紋配合互相壓緊、產生自鎖力。（注：圖示為接頭擰出狀態，且未示出左側管子組件）（注：圖示為接頭擰出狀態，且未示出左側管子組件）北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題 該接頭是一種新

5、型的液壓管路接頭，廣泛應用于各種機型，但在該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應用于各種機型，但在使用中發生了頻繁的液壓油滲漏故障。使用中發生了頻繁的液壓油滲漏故障。描述系統當前存描述系統當前存在的主要問題在的主要問題北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題主要缺點在什主要缺點在什么情況下出現么情況下出現1、未裝機件地面試驗時，從未發生；2 安裝在飛機上，無論在地面還是飛行中，均有發生；3 將飛機上的故障件拆下用于地面試驗，仍會發生；高壓管的泄漏發生概率明顯高于低壓管；5 鋁合金管的泄露發生概率高于鋼管。北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題 目前液壓油滲漏問題主要是從管路接頭材料方面考

6、慮，但無法徹底解決滲漏問題初步思路或類似初步思路或類似問題的解決方案問題的解決方案及存在的缺陷及存在的缺陷北京慧達創新科技有限公司 版權所有描述問題明確要解決的問明確要解決的問題題對新技術系統的對新技術系統的要求要求技術系統技術系統IFR如何改善液壓管路接頭的密封設計，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。北京慧達創新科技有限公司 版權所有解決問題的流程矛盾分析描述問題資源分析系統分析及裁剪效應庫及專利庫方案評價物場分析小人法因果分析進化樹分析北京慧達創新科技有限公司 版權所有系統分析v組件模型接頭連接 傳遞振動管子管子螺

7、母管套液壓油鎖緊向外徑向壓緊施壓軸向壓緊管子端頭連接向內徑向壓緊機體結構支撐振動北京慧達創新科技有限公司 版權所有系統分析1.內圈和管子端頭之間的密封不足。2.機體結構對管子的振動有害。3.管子傳遞到管子端頭的振動有害。 通過組件模型分析，我們描述了系統中的組件都有哪些，以及它們之間的相互關系，并得出導致滲漏可能的三個功能因素：北京慧達創新科技有限公司 版權所有因果分析1內圈不足內圈密封面積不足管子端頭壓緊力過度管子端頭變形有害管子端頭不足油滲漏有害螺母擰緊力過度扳手力矩缺乏管子端頭內壁支撐缺乏管子端頭內部空間不足密封性強度北京慧達創新科技有限公司 版權所有因果分析2管子振動有害機體結構不可控

8、管子端頭振動有害管子端頭變形有害振動北京慧達創新科技有限公司 版權所有根據組件分析我們知道，油滲漏的原因是：內圈密封不足。通過因果分析，引起內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。因果分析北京慧達創新科技有限公司 版權所有資源分析管子端頭變形有害管套、螺母壓緊力變形形式變形參數變性能前序操作：安裝過程后序操作：漏油北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾技術矛盾1 根據因果分析,內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，將導致零件尺寸增加從而導致重量增加。技術矛盾1: 改善的參數: 靜止物體的面積 惡化的參數:靜止物體的重量北京慧達創新

9、科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾 通過查找創新原理，選擇適用于本項目的14號原理：曲面化原理。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案1 采用鋸齒形內表面的管套，滾壓管子端頭使管子在工具和管套內表面的擠壓下產生塑性變形，使兩者貼合面緊密貼合。北京慧達創新科技有限公司 版權所有v技術矛盾2 根據因果分析,管子端頭產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。技術矛盾2: 改善的參數: 物質的量 惡化的參數:靜止物體的重量 矛盾分析技術矛盾北京慧達創新科技有限公司 版權所有 通過查找創新原理，選擇適用于本項目的35號原理：物理或化學參數改變

10、原理。矛盾分析技術矛盾北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案2通過技術矛盾的創新原理給我們的提示，改變金屬的物理或化學參數，最直接的方法是改變材料。因此方案2為采用更高強度的管子。北京慧達創新科技有限公司 版權所有v技術矛盾3 根據因果分析,管子端頭產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。技術矛盾3: 改善的參數: 強度 惡化的參數:可制造性 矛盾分析技術矛盾北京慧達創新科技有限公司 版權所有 通過查找創新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質量原理，以及10號原理：預先作用原理。矛盾分析技術矛盾北京慧達創新

11、科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案3通過技術矛盾的創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。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案4通過技術矛盾的創新原理給我們的提示，預先作用原理，管子端頭取消波浪形狀，采用內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，當恢復常溫時，管套與管子形成緊密連接。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案5通過技術矛盾的創新原理給我們的提示，預先作用原理，采

12、用內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。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾技術矛盾4 根據因果分析,管子端頭缺乏內部支撐的原因是端頭內部空間不足。如果我們改變管子端頭的形狀、增加內部空間，將導致體積的增大。技術矛盾4: 改善的參數: 形狀 惡化的參數:靜止物體的體積北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾 通過查找創新原理，選擇適用于本項目的7號原理：嵌套原理。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案6在管子端頭設置擴口，以增加內部空間、設置內部支撐北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾技術矛盾5 根據因果

13、分析,管子端頭變形的原因是缺乏內部支撐。如果我們設置支撐端頭的形狀結構，將造成重量增加。技術矛盾5: 改善的參數: 形狀 惡化的參數:靜止物體的重量北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾 通過軟件查找創新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質量原理。北京慧達創新科技有限公司 版權所有矛盾分析技術矛盾v備選方案7管子端頭設置喇叭形擴口，將接頭端頭的喇叭形改為錐形，連接后插入管子端頭內部形成內部支撐。管套內表面取消凹槽、前端設置喇叭口，管套的喇叭口壓在管子端頭喇叭口的外錐面。北京慧達創新科技有限公司 版權所有物場分析管套3與接頭1之間作用力不足，引入新的物質：如：接頭1纏繞生膠帶、麻

14、絲等物質；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等。管套接頭機械場管套接頭機械場機械場生膠帶/石棉墊圈北京慧達創新科技有限公司 版權所有物場分析v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：如：接頭1纏繞生膠帶、麻絲等物質；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等（如下圖所示）。北京慧達創新科技有限公司 版權所有進化分析選用“物體表面特性進化路線”v備選方案9：原先產品的管套3與管接頭4內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內錐表面與管套3的接觸面也同樣可以采用“表面特

15、性進化”路線（現在為光滑接觸，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） 平滑表面帶有突起的表面粗糙表面帶有活性物質的表面北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價v方案列表序號名稱方案描述1采用鋸齒形內表面的管套采用鋸齒形內表面的管套，滾壓管子端頭使管子在工具和管套內表面的擠壓下產生塑性變形，使兩者貼合面緊密貼合。2采用新材料采用更高強度的管子3對管子端頭進行局部熱處理對管子端頭進行局部熱處理，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。4采用冷縮裝配工藝管子端頭取消波浪形狀，采用內徑小于管子外徑的管

16、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，當恢復常溫時，管套與管子形成緊密連接。5采用記憶合金管套采用內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。6管子端頭擴口在管子端頭設置擴口，以增加內部空間、設置內部支撐北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價v方案評價與決策: 運用工程經驗及同類實例的應用情況對備選方案進行評價與決策。北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價方案1，采用鋸齒形內表面的管套。直接優點：增加密封部位的接觸面積；間接優點：降低管子端頭的加工難度，允許采用更高 強度的管子材料。應用情況：國外在同類系統中有應用。評價： 北京慧達創新科技有限

17、公司 版權所有方案評價方案2，采用新材料。優點：增加管子的強度；缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。應用情況：需結合方案1或方案4、5。評價： 北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價方案3，對管子端頭采用局部熱處理。優點：增加管子端頭的強度；缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。應用情況：需結合方案1或方案4、5。評價： 北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價方案4，采用冷縮裝配工藝。優點：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。應用情況：在襯套、軸承等安裝上有應用。評價： 北京慧達創新科技有限公司 版權所有方案評價方案5，采用記憶合金管套。優點：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。應用情況：在燃油、環控等大直徑、低壓管道