Основы проектирования и конструирования (стр. 20 из 53)

Эта схема ФПД, по существу представляет собой принципиальную схему ТО, в которой упрощенно-идеализовано показаны основные конструктивные элементы, обеспечивающие реализацию ФПД, и указаны направления потоков и основные физические величины, характеризующие используемые физико-технические эффекты. Принципиальная схема облегчает последующую разработку технического решения. ТР может быть описано с любой степенью детализации. Это как бы безразмерное описание ТО, которое может иметь самые различные реализации по параметрам.

Заключительной стадией разработки ТО является создание проекта, в котором указываются значения всех параметров, разрабатываются рабочие чертежи и другая конструкторская документация.

Ясно, что выбор функциональных структур, ФПД, технических решений - это задачи многовариантные. В каждом случае нужно выбирать наиболее эффективный вариант.

Литература к теме 3

6. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М.: Машиностроение, 1988. - 368с.

7. Автоматизация поискового конструирования. Под ред.А.И. Половинкина. - М.: Радио и связь, 1981. - 344с.

8. Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь-справочник. Под ред.А.И. Половинкина, В.В. Попова. - М.: НПО "Информсистема", 1995. - 408с.

4. Требования, предъявляемые к техническим объектам

При разработке технического объекта необходимо учитывать требования, которым должен удовлетворять проектируемый объект.

В 1950 г. немецкий инженер Ф. Кессельринг предпринял попытку собрать все требования, которые ставят перед собой конструкторы, с тем, чтобы в качестве декомпозиции процесса проектирования, т.е. разделения сложной задачи на ряд более простых, превратить проектирование в процесс последовательного удовлетворения одного требования за другим - подобно школьной задаче в нескольких действиях.

Список Ф. Кессельринга включал более 700 требований. Это был неполный список, сегодня известно более 2500 требований.

Кессельрингу не удалось решить поставленную задачу, поскольку многие требования противоречат друг другу. Например, требование повышения уровня автоматизации технического объекта противоречат требованию всемерного упрощения конструкции и т.д.

Таким образом, в каждом случае конструктор должен решать, какое требование следует удовлетворять, а каким следует пренебречь.

Тем не менее, существование списка требований и его пополнение чрезвычайно полезно, поскольку заставляет обратить внимание на те стороны объекта, которые подчас кажутся банальными, а на деле упускаются.

Ниже приведены некоторые примеры требований:

подчинять конструирование задаче увеличения экономического эффекта, определяемого в первую очередь полезной отдачей машины, ее долговечностью и стоимостью эксплуатационных расходов за весь период использования машины;

добиваться максимального повышения полезной отдачи путем увеличения производительности машины и объема выполняемых ею операций;

добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин уменьшением энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта;

увеличивать степень автоматизации машин с целью увеличения производительности, повышения качества продукции и сокращения затрат на рабочую силу;

увеличить долговечность машин;

обеспечивать длительный моральный срок службы, закладывая в машины высокие исходные параметры и предусматривая резервы развития и совершенствования машин;

закладывать в машины предпосылки интенсификации их использования повышением универсальности и надежности;

предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины;

стремиться к сокращению числа типоразмеров машин;

стремиться к устранению капитальных ремонтов за счет наличия сменных частей;

последовательно выдерживать принцип агрегатности;

исключать необходимость подбора и пригонки деталей при сборке, обеспечивая их взаимозаменяемость;

исключить операции выверки, регулировки деталей и узлов по месту; предусматривать в конструкции, фиксирующие элементы, обеспечивающие правильную установку деталей и узлов при сборке;

обеспечивать вас окую прочность деталей за счет придания им рациональных форм, применения материалов повышенной прочности, введения упрочняющей обработки;

в машины, узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие колебания нагрузки;

делать машины неприхотливыми к уходу, устранять необходимость периодической регулировки и т.д.;

предупреждать возможность перенапряжения машины, для чего вводить автоматические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие возможность эксплуатации машины на опасных режимах;

исключать возможность неправильной сборки деталей и узлов, нуждающихся в точной взаимной координации, введением блокировки;

заменять периодическую смазку непрерывной автоматической;

избегать открытых механизмов и передач;

обеспечить надежную страховку резьбовых соединений от самоотверачивания;

предупреждать коррозию деталей;

стремиться к минимальному весу машин и минимальной металлоемкости.

На этом пункте стоит остановиться особо. Целый ряд фактов говорит о том, что в части металлоемкости конструкции мы еще сильно отстаем в ряде отраслей машиностроения от развитых капиталистических стран.

Так, материалоемкость экскаватора ЭО-6121 на 9 тонн выше экскаватора фирмы Поклейн (ФРГ), башенный кран КБ-405-2 на 26 тонн тяжелее аналога, выпускаемого фирмой Рейнер (ФРГ), металлоемкость трактора T-130М выше американского аналога Д-7Р на 730 кг.

У "Камаза" на 1 т грузоподъемности приходится 877 кг собственного веса, а у "Магируса" (ФРГ) - 557 кг / 1 т.

На перевозку избытка собственного веса "Камаз" перерасходует на 1 машину 3 т/год.

Далее переходим к следующим:

всемерно упрощать конструкцию машин;

заменять, где это возможно, механизмы с прямолинейным возвратно-поступательным движением механизмами с вращательным движением;

обеспечивать максимальную технологичность деталей и узлов;

сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление заготовок с формой, приближающейся к окончательной форме изделия;

осуществлять максимальную унификацию элементов в применение нормализованных деталей;

экономить дорогостояще и дефицитные материалы;

придавать машине простые и гладкие внешние формы, облегчающие содержание машины в опрятном состоянии;

соблюдать требования технической эстетики;

делать доступными и удобными для осмотра узлы, нуждающиеся в периодической проверке;

обеспечивать безопасность эксплуатации агрегата;

непрерывно совершенствовать конструкцию машин, находящихся в серийном производстве;

при проектировании новых конструкций проверять все элементы новизны экспериментов;

шире использовать опыт исполненных конструкций, опыт смежных, а в нужных случаях и отдаленных по профилю отраслей машиностроения.

Разумное сочетание требований достигается оптимизацией конструкции. В некоторых случаях задачи оптимизации решаются достаточно просто. В других случаях решением таких задач приходится заниматься целыми институтами.

Изложенные требования не являются разрозненными, никак не связанными друг с другом случайными рекомендациями. Они являются отражением воздействия современной НТР на технику. В работе "НТР и преимущества социализма", [Мысль, 1975] отмечается: "Обобщение тенденции развития техники и научных разработок дает возможность отметить следующие особенности создаваемых рабочих машин:

А. В области использования сил природы - все большее использование физических, химических, биологических процессов, переход к комплексной технологии, новый видам движения материи, высоких и низких потенциалов (давлений, температур и т.п.).

Б. В области конструкционных и организационно-технических форм - повышение единичной мощности, интеграция процессов в одном органе, рост прочности связей, обеспечение динамичности конструкций, широкое использование искусственных материалов, интеграция машин во все большие системы-линии, участки, узлы, комплексы. Развитие динамичности достигается повышением стандартизации, унификации, универсализации, блочности и агрегатирования. Эта динамичность отражает многообразие функций техники. Прогресс же стандартизации, агрегатирования характеризует единство техники на естественнонаучной основе.