關(guān)于武警新式水壺嘴漏水改造

范海東，胡　建，劉衛(wèi)東

武警后勤學(xué)院研究生管理大隊(duì)

關(guān)于武警新式水壺嘴漏水改造

范海東，胡建，劉衛(wèi)東

武警后勤學(xué)院研究生管理大隊(duì)

新式水壺是2007年配發(fā)部隊(duì)的，它具有質(zhì)輕、易攜帶等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在使用中，官兵反映它有漏水現(xiàn)象。論文通過觀察法、調(diào)查法，利用物理原理、機(jī)械原理對(duì)水壺裝熱水后漏水問題進(jìn)行細(xì)致的分析，找出水壺漏水原因。最后，從材料和形狀兩方面進(jìn)行分析，找到既經(jīng)濟(jì)又可以解決問題的方案。

新式水壺；壺嘴；改造

一、新式水壺性能分析

新式水壺是舊式水壺的升級(jí)版。它的優(yōu)點(diǎn)有：1、新式水壺較舊式水壺外形美觀大方，易于攜帶，固定于身體一側(cè)不會(huì)因上下顛簸而與身體劇烈碰撞。2、新式水壺嘴是內(nèi)旋式壺蓋（如圖1），可有效防止外界灰泥進(jìn)入，干凈衛(wèi)生。3、新式水壺質(zhì)輕，減少負(fù)載。他的缺點(diǎn)有：1、瓶?jī)?nèi)裝熱水時(shí)，隔溫效果不好，發(fā)燙，難以碰觸。2、金屬材質(zhì)較好，不易損壞。3、容易漏水?？梢园l(fā)現(xiàn)，新式水壺雖然去除了舊式水壺的弊病，比較干凈衛(wèi)生，但是卻產(chǎn)生了新的問題——漏水。下面針對(duì)水壺嘴漏水這個(gè)問題進(jìn)行深入分析。

二、水壺嘴漏水原因分析

通過對(duì)漏水水壺的觀察發(fā)現(xiàn)，水壺漏水原因主要是是螺紋滑扣。

圖3　

圖4　

圖5　

水壺主要是通過水壺嘴外沿與水壺蓋的底層白色軟質(zhì)塑料擠壓而實(shí)現(xiàn)封閉效果的（如圖1、圖2）。這個(gè)擠壓的力來自水壺嘴螺母和水壺蓋內(nèi)置螺塞之間的相互嚙合力。內(nèi)裝冷水時(shí)，變化不大，也沒有出現(xiàn)漏水問題。但是當(dāng)裝熱水時(shí)，由于熱脹冷縮原理，水壺蓋發(fā)生了變化。塑料遇熱會(huì)發(fā)生軟化，而且水壺蓋的內(nèi)置螺塞中間是空心的（如圖1），當(dāng)外部受到擠壓時(shí)，由于硬度不足，直接導(dǎo)致軟化的螺塞內(nèi)經(jīng)減小。同時(shí)，水壺蓋的螺紋也會(huì)在力的作用發(fā)生變形，使得水壺在運(yùn)動(dòng)中，在各種不規(guī)則力的作用下，水壺蓋內(nèi)置螺塞與水壺嘴螺母發(fā)生滑扣，導(dǎo)致水壺中熱水濺出。

為了進(jìn)一步解釋漏水原因，下面是水壺蓋和水壺嘴嚙合時(shí)的截面圖。取圖3中一點(diǎn)“o”，如圖所示。為了清楚解釋原因，在受力分析時(shí)，不考慮次要原因，可以假設(shè)螺紋與螺栓中心線垂直且。

如圖4是水壺沒有裝水時(shí)螺紋的狀態(tài)及受力圖。此時(shí)，螺紋嚙合良好，內(nèi)置螺塞硬度足夠大，不易變形，水壺封閉良好。如圖5、圖6、圖7是裝熱水時(shí)，內(nèi)置螺栓塞軟化發(fā)生變形圖。隨著擰緊力的加大，以及內(nèi)置螺塞軟化程度的加重，內(nèi)置螺塞內(nèi)經(jīng)以及螺紋變形程度也會(huì)加重（如圖5、6、7），當(dāng)變形達(dá)到圖7位置時(shí)，螺紋滑絲。

三、改進(jìn)措施

水壺蓋發(fā)生變形，主要是由于塑料的耐熱性不夠好，如果可以找到更好的材料代替它，問題迎刃而解。經(jīng)過調(diào)查分析，此種塑料的性價(jià)比較高，無法找到更好的塑料：如果將其改為金屬材質(zhì)，塑料和金屬的一體化問題很難解決，為了解決問題，只能在形狀上尋求突破。經(jīng)過分析研究，我們想了兩種方案。

第一，將水壺的內(nèi)置螺塞改成塑料實(shí)心的，（如圖8）但是這有一個(gè)問題，那就是實(shí)心螺塞受熱膨脹后，螺紋間也容易因貼合過緊而難以擰開。

第二，對(duì)照空心螺塞，在空心螺塞（圖9）中間加一個(gè)十字架形狀的支撐物。這樣既可以有效防止因螺紋貼合過緊而擰不開，也可以防止空心螺塞受熱軟化后內(nèi)徑減小而漏水（圖10）。

由此可見，第二種設(shè)計(jì)（圖10）是最佳的方案。

圖6　

圖7　

圖8　

圖9　

圖10　

四、意義

針對(duì)于水壺漏水問題，之所以如此設(shè)計(jì)，其意義在于：可以用最小的成本、最小的代價(jià)解決部隊(duì)確實(shí)存在且影響戰(zhàn)斗力的問題。

劉衛(wèi)東，教授。