Ярушин С.Г., Схиртладзе А.Г. - Проектирование нестандартного оборудования, страница 5

Многообразие этих промежуточных преобразований определяется разновидностями вещества, энергии и информации, а также возможными способами технической реализации 1воздействий) физических и химических процессов их преобразования. Например, способы передачи информации могут быть механиче- скими (с помогцью кинематических схем, контактОВ) или эиергетическими (магнитным полем, световым лучом и тд,), Графически функцию преобразования Ф(~) в оборудовании можно представить схемой (рис. 2.1). Под воздействиями, названными входными, понимаются такие воздействия на устройство (объект), которые необходимы для его функционирования, т.е. для формирования так~~ выходных воздействИЙ (параметров), ради которых и Создается устройство.

Не всегда бывает Очевидным, какие воздействия принять за входные„а Какие за выходные, Точно так же не всегда входы и выходы могут считаться однонаправленными, не всегда их легко О~делит~ От Остальных воздейс*вий, не ~~одя те или иные условности. Подобные затруднения в болыпинстве случаев несущественны, так как любая структурная форма Схемы, позволяющая выявить взаимосв~зи с достаточной для поставленных задач полнотой„является приемлемой, Отдельно выделим взаимосвязи технической системы с операторами, т.е.

людьми, управляющими оборудованием. Воздействия этой группы могут быль представлены в виде примерной схемы, изображенной на рис. 2.2, Звуковая Рие. 2.2. Взаимовоздейетвия оборудования и оператора Индикаторы, чувствительные элементы, датчики и органы управления рассматриВаются как промежуточные звенья между человеком и уст" ройс твом. Конструктивно эти звенья могут быль либо разделены, либо слиты с устройством.

Взаимосвязи между оператором и машиной — объект специалыюго изучения. Одно из новых важных направлений — так называемая инженерная ~си~оло~ия, рассмйтривйющйя комплекс проблем, связйнных с приспособлением индикаторов и органов управления к органам чувств и двигательному аппарату человека. Это направление проектирования в данном пособии почти не рассматривается, за исключением некоторых аспектов, например, при изложении темы: «Проектирование системы чеДОВек — мишинив.

Н~~~о~р~ нй многообрйзие облйстей применения оборудовйния, их отличие от остальных предметов, созданных человеком, состоит в том„ что их функционирование ~одна или несколько функций преобразования) или реализуемая технология Определяются одним из глаголов действия: например, разрезать, сварить, нагреть, расплавить, термостатировать, охладить, распылить, разделить, растВОрить, Очистить, Отфильтровать, Осве" тить, закрепить, сориентировать, удалить, перенести, штабелировать, смешать, размолоть, спечь„наполнить„слить, зафиксировать и т.д. и т,п. В тйбл. 2.1 приведены примеры различного оборудовйния, используемого соотве*ственно для преобразования Вещества нли энергии и отличающегося Выполняемыми функпиями, исходным и конечньем состоянием.

Второе объединяющее свойство любого оборудования состоит в том, что оно находится в определенном взаимодействии с окружающей средой. Под внешним окружением понимается вся та материальная среда, которйя, нйходясь Вне Оборудования„оказывает нй него кйкие-либо воздействия или испытывает их со стороны оборудования, В качестве окружающей среды могут выступать объекты неживой и живой природы и другие объекты, когорые нахОдятся в функциональном или Вьшужденном Взаимодействии с рассматриваемым оборудованием и оказывают заметное влияние иа его проектно-конструкторское решение.

30 Таблица 2.1 Слиток ПорОшок с заданными характеристиками: форма, размеры и т.д, распыление Труба с заданными 1 ЕОМЕТРИЧЕСКНМН И физическими параметрами Станок для намотки труб из композипи" онных матерналов Калибровка, отрезка, Скрепка с заданной формообразование формОЙ Станок для изготов- ления скрепок Преобразование зкергии Опилки, мелкие ПЗЕПКН ДРЕВЕСИНЫ Воздуха Преобразование све- тОВОЙ знерГии В злектрическукз Поток фотонов Солнечная батарея Преобразование кн- нетическОЙ знерГНИ возлушноГО потока в механическ~чо Направленное дви- ЖЕНИЕ ВОЗДушНЫХ масс Ветряная мельница 31 Взаимодействие оборудования с окружающей средой может происходить по нескольким каналам связи, которые легко разделить на две группы.

Первая группа включает в себя потоки вещества, энергии и сигналов, передаваемых от окружающей среды к оборудованию ~техническому объекту) А,. К ним относятся вынужденные физико-химические воздействия окружающей среды, в которой работает оборудование: температура, давление, вакуум, влажность, химический состав; наличие и характери- тельность микроорганизмов, насекомых„грызунов и т.п. Вторая группа — это потоки, которые передаются от рассматриваемого оборудования окружающей среде С„. Взаимосвязи любого оборудования как технического объекта с внешним окружением можно показать в виде схемы «рис.

2.3). К потокам воздействия Оборудования на окружающую среду С. относятся: выделение тепла, паров, масла и СОЖ, отходы технологического процесса «стружка, пыль, газы и др.), токи СВЧ, электромагнитные и другие излучения, шум„вибрации и др. 2.2.2. Функциональная структура Любое оборудование в силу объективных причин не может быть ни аморфным материальным образованием, ни хаотичным набором разнородных злементов, а представляет собой строго организованное материальное образование, состоящее из ряда функциональных злементов «агрегатов, блоков, узлов). К ним относятся: корпус, приводы, узлы подачи, рабочий орган, система управления, пульт управления и тд. Функциональные элементы объединены между собОЙ в пространстве строго упорядоченным и взаимообусловленным образом. Отсюда следует„что оборудование, независимо от области применения, габаритов, содержания выполняемых функций, способов их реализации, степени автоматизации и т.д.„ обладает функциональной структурой «ФС).

Под структурой понимают совокупность функциональных составляющих и их отношений, необходимых для достижения техническим объектом заданных целей, Можно считать, что структура — это способ организации целого из саставньи частей, В объекте отражается одна из структур, которая отвечает поставленной цели, Например, ходовая часть транспортной машины может быль вьпюлнена по колесной и гусеничной схеме с обеспечением требуемой скорости движения в определенных дорожных условиях. РМС. 2.4. ФУНКЦМОй ИЬНЫГ УЗЛЫ М КОМНОНОИКО МНОГОИОЗМЦМОННОРО ОГРЕ~О~~НОГО СЛЗОНКО: 1 — СНЛОЙКО; 2 — СМЛОНОН ЗОЛОТКО; 3 — МНОГОМ4ПМйдСЛЬНОН ГОЛОНКО,' 4 — ООКОВЯЯ СУИОНМНО; 5 — ОдйОМ~НМНдСЛЬНОН РОС~НОННОК ~~ОНКО; 6- СМЛОМОЙ С~МОЛ; 7 — ОМОРНОК нлмй~О; 8- МОВОРО~йный делм~нельный с~нОл; 9 — ~нумбО Структурв техийческото объектв кик сйстемы зввисит От хвриктерв соедййеййя й способв Вввймодействия подсйстем, Рвссмвтриввкзт следующие структури ~51~: 1, Вьзход предществукзщей подсйстемы ~~ляется ВходОМ последуьощей подсистемы.

2. Вьиод предшествующей подсистемы является Входом нескольких ПОДСИСТЕМ. 3. ВыхОд подсистемы является ее ВхОдОм, НВ рйс. 2.5 ДВИВ структурв сйстемы, в которОЙ Вход В подсйстемы В й С' яви~ется ВЫХОДОМ предьщущйх сйстем. Подсйстемв А В этом примере является более рииией по Времейй подсйстемой, йо иеобяввтельио бо~~е ! простой или более сложиОЙ.

Пример такой системы (силовой передачи) заимствован из работы Л.Б. Чернова ~5О1. Силовая передача гусеничной машины состоит из трех подсистем." двигателя„коробки передач и бортов передачи. Подсистема А в этом примере представляет собой двигатель, передающий первичному валу коробки передач крутящий момент определенной величины. Подсистема В представляет собой коробку передач„которая трансформирует получаемый от двигателя крутящий момент и с помощью промежуточных звеньев си~овой передачи ~ер~дае~ его ~едущему ~лем~~~у б~р~~~ой передачи, Подсистема С представляет собой бортовую передачу, которая трансформирует крутящий мо~ен~, получаемыЙ От коробки передач, н передает его ведомому элементу бортовой передачи, который, В свою Очередь, соединен с ведущим колесом.

Этот же объект можно рассматривать совместно с подсистемой главной передачи и также с другими частями силовой передачи (сцепление и др.). По аналогии Л.Б. Черновым рассмотрены и другие формы структуры систем. На рис, 2.6 приведена структура системы, состоящей из двух подсистем А и В, каждая из которых имеет некоторое число одинаковых элементов.

В этом случае связи между подсистемами проходят через каждый ~ле~ент. Примером такоЙ структуры сис~~~ы может быть п~д~~~~~~ скольжения, состоящий из подсистем Вала и Втулки. Общим элементОм такой системы может быть длина шейк вала и втулки. Можно принять за элемент и диаметральный зазор, зависящий от точности размера диаметра Вала и Отверстия. 34 Может быть и такая структура системы„состоящей из двух подсистем, В котОрой числО элементОВ и их содержание В каждоЙ подсистеме раэиые фис.2.7). В ~ер~~Й подс~с~е~е Ш~~т~ ЭЛементов, Во Второй — пять.

Вэаимосвяэи име~от Место ТОЛЬко Между некоторыми ЭЛе~ента~~ ~В~ДОЙ подсистемы, а также между Отдельньпии элементами разньхк подсистем. 35 кйрдйннзя передача, ГлйвнзЯ передача и ведущее колесО. Вторая пОдсистемз, состОящзя из пяти элементОв, может представлять сОбой тормОзнОС устройство, в ~о~ор~~ элементами Являются тормозной рычаг, главный Тормозной цилиндр„трубопроводы, Тормозные рабочие цилиндры и тормозные колодки.

Примем, что элемент ЭзП1 представляет собой ведущее колесо (тормозной барабан)„а элемент Э5П: — тормозные колодки. Взаимосвязь между этими элементами представляет физическое взаимодействие сопрягйемых поверхностей, определяющих эффективность торможения при Определенном давлении тормозной жидкости. ; 2.3. КлассиФикация оборудования В зависимости от аида и характера назначения оборудования, его частей, целевых функций и состояния оно подразделяется на классы и подклассы.

Полная классификация оборудования Отсутствует, поскольку Определены пока еще не все классификационные признаки. Рассмотрим известньге признаки. Техническое оборудование может бьп'ь классифицировзнО по: + функции ~рабочему действию), например: системы фиксации, придания формы, вращения, подъема; Ф типу операнда, например; системы преобразования материи, энергии, информации, биологических объектов; Ф лрин~~нлу Осум~ес~лйлелия ~~бочеео дейс~лзля, например: оборудоМЕХЗНИЧЕСкомь ™ДРЗВЛИ ~ЕСКОМ~ ПНЕРМЗТИ ческОм, электронном, химическОм Оптическом, акустическом принципах; + харакиеру функционирования, например: мощностные, скоростные~ Импульсные~ + хйрйкл~е~» лйзнпчения, например: оборудование производящее, управляющее, Обслуживающее, Обеспечивающее; Ф сиосО6У ~мОРЯдочеиия 6Олее Йизких Яюайей сйслым, например: по действиям, технологии изготовления; Ф с~иеиени ОриРинОльнос~ии, например; доработанное, модифицированное, оригинальное оборудование; + ~ни~у ироизаодс~ивО, например," оборудовйние для применения В условиях единичного, опытно о, серийного или массового произВодстВа, С точки зрения характера фуикций различают специализированное, многофункциональное и универсальное оборудование.