А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

В статических системах (ТО второй группы) передача нагрузки осуществляется за счет того, что в конструкции создается поле напряжений, т. е. возникает потенциальная энергия (упругих сил), это поле и передает усилия, например, в стержне.

Одним из принципов авиационного конструирования является принцип передачи сил по кратчайшему пути ~31], который способству- 7. Принципы строения и закономерности развития технических систем 143 ет получению конструкции минимальной массы.

При разводке печатных плат и топологий микросхем также используют критерий минимума длины связей, что улучшает характеристики аппаратуры. На рис. 7.9 показаны два варианта передачи усилия от точки М к точке Х На схеме рис. 7.9, а потенциальная энергия, возникающая в стержне, необходима и достаточна для выполнения стержнем заданной функции. На схеме, приведенной на рис. 7.9, б, на участке АВСР возникает изгибающий момент.

Потенциальная энергия упругих сил в конструкции во втором случае будет больше, чем в первом. Изгиб стержня приводит к дополнительному накоплению потенциальной энергии, которая, в принципе, не нужна для передачи силы Рот точки М к точке Х Потенциальная энергия, возникающая от изгибающего момента, является избыточной для выполняемой функции. Ф р. А р Рис. 7хк схема конструкции для предачи усилия по прямой (а) и при обходе препятствия (О) С учетом этого, применительно к статическим системам принцип энергетической проводимости выражается в том, что в ТС не должно быть областей или компонентов, в которых накапливалась бы не используемая энергия.

Таким образом, в соответствии с рассматриваемым принципом, необходимо проверить, вся ли подводимая энергия расходуется в ТО на выполнение полезных функций. Если не вся, то постараться найти способ ее использования (утилизации). Например, глушитель в автомобиле предназначен для гашения звуковых колебаний. При этом теряется несколько процентов мощности. А можно ли использовать эту энергию, чтобы она не просто рассеивалась, а выполняла одновременно полезную работур Пример 7 7. Деревянная опалубка для бетонных конструкций.

Для сооружения бетонных конструкций часто используется деревянная опалубка. Однако после застывания бетон сильно сцепляется с опалубкой, чему во многом способствует пористая и шероховатая поверхность дерева, которая к тому жс хорошо смачивается водой. При разборке опалубки часть досок ломается, да и сам процесс становится весьма трудоемким. Причина — возникновение сильной энергетической связи между бетоном и опалубкой. Разорвать эту связь можно, если между ними ввести еще одно вещество, которое не должно прилипать ни к бетону ни к дереву.

Например, полиэтиленовую пленку. Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 7.ЕЗ. Принцип согласования — рассогласования Необходимым условием успешного 4ункционирования ТС является согласованное взаимодействие его с НС и согласование работы всех его компонентов мевгсду собой. Согласованию подлежат материалы, форма, размеры, структура, ритмика действия, потоки веществ и энергии, т. е. различные свойства и параметры, характеризующие как компоненты ТО, так и связи между ними грис. 7.10). ПО Виду ио качесигву Рис. 7ЛО.

КлассиФикация видов согласований Внешнее согласование — согласование рассматриваемого ТО с компонентами НС, т. е. с человеком, факторами внешней среды и ТО, в состав которого входит рассматриваемый объект. Согласование с внешней средой заключается в том, что ТО должен противостоять дестабилизирующим и вредным факторам со стороны окружаюших и взаимодействующих с ним компонентов. Это может выражаться в том, что ТС должна быть либо нечувствительной к этим воздействиям, т. е.

эти воздействия не оказывают никакого влияния на ее функциональные характеристики, либо некоторые характеристики в техническом устройстве изменяются таким образом, что парируются (компенсируются) те возмущения, которые вносит изменяющаяся среда, и, тем самым, обеспечивается его работоспособность в течение заданного времени. Кроме того, сам ТО не должен оказывать вредного воздействия на окружающие его компоненты НС. Внутреннее согласование — согласование между компонентами рассматриваемой ТС.

Одним из направлений согласования является создание систем с высокой живучестью и безопасностью, т. е. выход из строя какого-ли- 7. Принципы строения и закономерности развития технических систем 145 бо компонента ТО или связи между компонентами не должны приводить к разрушению других компонентов ТО или возникновению вредного воздействия на них, или на компоненты НС: окружающую среду, человека. Например, предохранитель должен быть согласован с допускаемой потребляемой мощностью, сечениями проводов.

Применение «жучков» вместо калиброванных предохранителей может не только привести к повреждению прибора, проводки,но и является пожароопасным. Пример 7.8. Одна нз причин пожара от электропроводки. Часто в средствах массовой информации сообщается о пожарах в зданиях из-за неисправностей электропроводки. Однако электропроводка защищена от короткого замыкания предохранителем, который обесточивает сеть при коротком замыкании.

Почему же тогда происходит возгорание? Сечения проводов должны быть согласованы как с мощностью потребителей электроэнергии (по потребляемому току), так и с максимальным током предохранителя. Представим себе, что произойдет, если, например, к настольной лампе подвели удлиненный провод меньшего сечения. Лампа небольшой мощности, ток тоже небольшой — провод функционирует нормально, не греется, т.

е. согласование с потребителем энергии есть. Однако если в настольной лампе произойдет пробой изоляции, то по этому проводу потечет большой электрический ток. Сечение провода уменьшено, поэтому он будет иметь большое сопротивление. Следовательно, значение тока будет меньше тока срабатывания предохранителя. Провод начнет нагреваться, он может раскалиться так, что проводка будет гореть, зажигая легковоспламеняющиеся материалы, с которыми он находится в контакте.

Если бы сечение провода было согласовано с предохранителем, то через провод пошел бы ток, от которого сработал бы предохранитель. Согласование по качеству — согласование по проявляемым свойствам рассматриваемых компонентов. Например, материалы, работающие в агрессивной среде, как правило, не должны образовывать электрохимической пары, (например, если это металлические зубные протезы), а иногда должны образовывать такую пару (например, если это устройство защиты от коррозии в морской воде — протекторная зашита).

Согласование по количеству — согласование связей по фазовым переменным и параметрам, характеризующим те или иные свойства компонентов (см. примеры 7.5 и?.8). Например, мощность трансформатора должна быть согласована с суммарной мощностью потребителей энергии (внутреннее по функционированию); скорость резания должна быть согласована с характеристиками обрабатываемого материала, материалом режущей части инструмента и его геометрией (внутреннее и внешнее).

При производстве интегральных микросхем концентрация легирующей примеси р или л 146 Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач типа должна быть согласована с температурой и временем диффузии для формирования проводящих областей требуемой конфигурации. Компоненты ТО должны быть согласованы по сроку службы, например, в космическом аппарате (КА) сроки службы научной аппаратуры, служебных систем, источников энергии должны быть одинаковы и равны сроку активного существования КА. По всем системам ведутся работы, направленные на повышение ресурса их работы, но для конкретного КА избыток долговечности по отдельным системам и агрегатам не нужен. Это противоречит принципу соответствия функции и структуры и, как правило, приводит к дополнительным затратам. При проектировании ТО для обеспечения требуемых выходных функциональных характеристик стремятся к определению оптимального соотношения между внутренними параметрами ТО, которые характеризуют каждый его компонент.

Если изменяется значение хотя бы одного выходного параметра, то необходимо изменить и внутренние параметры (компонентов и связей) ТО вследствие их взаимосвязи. Например, мощность токарного станка связана с максимальным диаметром обрабатываемой заготовки„жесткостью элементов конструкции и диапазоном скоростей вращения шпинделя. В любом ТО должна быть гармония в соотношениях параметров. Это можно проследить на параметрах нормализованных деталей, полуфабрикатов, узлов изделий, имеющих определенное функциональное назначение, но различающихся количественными значениями выходных параметров.

Например, для гаек установлены определенные соотношения между диаметром и шагом резьбы, высотой гайки, и размером под ключ. Размеры элементов сечений стандартных профилей (уголки, тавры, двутавры, швеллеры) также находятся в определенной пропорции между собой при изменении площади их поперечного сечения. Приведенные примеры относятся к так называемому статическому согласованию. При создании ТО большое значение имеет динамическое согласование — согласование ритмики работы всех частей ТС: периодичности действия, частотное согласование.

Характеристики

Список файлов книги