河南通宇集团-新源动力

    摘要：洒水车管接头是洒水车设计制造过程中金属水管连接的主要部件，受制造成本的限制和洒水车水管多向性的需求，洒水管接头是目前使用最广泛，且最经济的部件。

河南通宇新源动力有限公司是一家以生产环卫车辆为主体的制造企业，为适应市场需求，公司洒水车年产量较大，对洒水车的管接头的使用也较多，但在现在技术水平和制造工艺情况下，洒水车的管接头在洒水作业的时候经常出现渗水、漏水现象。公司生产制造过程中多采用加长螺纹长度的办法来解决该问题。但由于洒水车作业条件较差，车辆震动较大，在长期的使用中，麻丝在震动中会慢慢出现松动和断裂，最后仍出现渗水、漏水现象。

经过长期观察和思考，结合TRIZ理论，在将洒水车作为一个整体系统的前提下，通过分析系统所存在的物理矛盾和技术矛盾以及使用40个创新发明原理，针对存在的矛盾冲突，依据技术矛盾原理、物—场理论原理得出6个备选解决方案，经过优化分析确立了最终方案。

一、问题描述

    管接头的作用：洒水车管接头主要用于连接管道，将水输送到喷嘴的位置，进行喷洒作业，要求管接头与管路的连接要有良好的密封性和可靠性。 

管接头出现的问题：洒水车在测试和使用过程中，管接头与管道容易出现漏水现象，售后服务比较麻烦。

     主要研究解决洒水车管接头易漏水的问题 

问题发生的条件： 

1.罐体盛有整罐水的时候 

 2.进行喷洒作业的时候 

二、解题过程

A.系统分析：

最终理想解（IFR）

（1）设计的最终目的是什么？

     保证管子与管接头连接处不漏水

（2）IFR是什么？

     不要管接头 

（3）达到IFR的障碍是什么？

     不用管接头，无法实现多向输水

（4）出现障碍的结果是什么？

     使用管接头后，管子与管接头处漏水

（5）不出现这种障碍的条件是什么？

     有物体改善水管与管接头连接的密封性

（6）创造无障碍条件的可用资源是什么？

     管子、管接头

    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，并得出导致漏水可能的两个功能因素： 

    1.管接头丝端与管子接头丝端径向压紧力不足。 

     2.机体对管子的振动有害。 

B.因果分析

根据组件分析我们知道，管子端头泄露的原因是：管接头与管子端头螺纹径向压紧力不足。 

通过因果分析，管接头与管子端头螺纹径向压紧力不足的根本原因是： 

1管接头与管子端头螺纹间隙过大； 

2管子端头存在有害变形； 

3管子端头螺纹长度不足。 

C.资源分析 

(1)拟采用的创新理论——技术矛盾 1

    通过查找矛盾矩阵，选择适用于本项目的35号原理：物理或化学参数改变原理。

物理或化学参数改变原理：改变聚集态（物态）；改变浓度或密度；改变系统柔性；改变温度。

备选方案1

根据第35号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1为采用更高强度的钢管。

备选方案2

根据第35号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为采用高强度尼龙管。

拟采用的创新理论——技术矛盾 2

    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。

改善的参数: 强度     

恶化的参数:可制造性 

通过查找矛盾矩阵，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。

局部质量原理：将物体、环境或外部作用的均匀结构变为不均匀的；让物体的不同部分各具不同功能；让物体的各部分处于执行各自功能的最佳状态。

预先作用原理:预先对物体（全部或至少部分）施加必要的改变；预先安置物体，使其在最方便的位置开始发挥作用而不浪费运送时间。

备选方案3

通过技术矛盾的创新原理（局部质量原理）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。

备选方案4

通过技术矛盾的创新原理（预先作用原理）给我们的提示，管子端头取消螺纹连接，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。

备选方案5

通过技术矛盾的创新原理（预先作用原理）给我们的提示，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。

拟采用的创新理论——技术矛盾 3

如果我们增加管接头与管子端头螺纹的长度，将导致管接头系统复杂。

改善的参数: 可靠性    

恶化的参数: 系统的复杂性 

通过查找矛盾矩阵，选择适用于本项目的35号原理：物理或化学参数改变原理。

物理或化学参数改变原理：改变聚集态（物态）；改变浓度或密度；改变系统柔性；改变温度。得出的方案与备选方案1相同

拟采用的创新理论——物质场

备选方案6

经查找，最接近要求的新物质为液态胶。

三、最终方案确定

方案1：采用新材料（更高强度的钢管）

优点：增加钢管的强度；

缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。 

方案2：采用新材料（高强度尼龙管）

优点：不生锈；柔软、易安装；具有震动阻尼性；内表面光滑；能耗小；

缺点：增加管子固定的复杂性。

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。

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：可靠性不高，容易受环境影响。 

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：可靠性不高。  

方案6：引入新物质

优点：操作简单，节省成本，拆卸方便；

缺点：固化等待时间长。 

最终解决方案：

根据以上分析，选择引入新物质（液态胶）为现阶段最佳方案。 

              采用新材料（高强度尼龙管）为后续试验改进方案。 

  方案验证：根据试验求证，此方法确实解决了现有漏水情况。