А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Из этого примера хорошо видно, что между открытием и его практическим применением может быть весьма большой промежуток времени. В пределах одного ФПД наблюдается длительный процесс конструктивной эволюции, который сопровождается постоянным усложнением конструкции и, наконец, когда этот принцип получил широкое распространение, и был достигнут максимальный результат, он тут же начал вытесняться другим, более совершенным принципом — использованием полупроводниковых приборов для обработки электрических сигналов. История развития техники показывает, что ТО, основанный на определенном ФПД, отмирает в период своего наивысшего развития, т.
е. когда в максимальной степени реализованы его показатели качества. Например, к середине ХХ в. паровозы достигли предельного своего со- Раздел 2. Приемы и методы решения техничесхих задач 164 вершенства, т. е. предельною КПД, и сразу стали вытесняться тепловозами (новый принцип действия) с более высоким КПД. При создании новых ТО необходимо оценить на каком этапе конструктивной эволюции находится прототип, каковы перспективы его развития, какие изменения в науке и технике произошли с начала его создания, причем не только в рассматриваемой области техники, но и в смежных областях. Исследуются различные аспекты проблемы: какие достижения научно-технического прогресса не нашли своего отражения при создании существующих ТО, предназначенных для удовлетворения рассматриваемой потребности и что можно использовать из последних достижений науки и техники для разработки нового принципа действия, конструктивных и конструкторско-технологических решений лля создания нового ТО.
При решении задачи по совершенствованию ТО необходимо оценить конкурентоспособность других ФПД, установить, на каких этапах своего развития они находятся, найти область эффективного применения рассматриваемого принципа действия, оценить перспективность и целесообразность конструктивного совершенствования прототипа или прийти к выводу, что нужно переходить на другой ФПД и определить, на какой. В решении последней проблемы существенную помощь оказывают другие закономерности развития техники, рассматриваемые ниже.
7.3З. Динамизация технических систем В русском языке слово «динамика» имеет три значения: «1. Отдел механики, изучающий законы движения тел в зависимости от действующих на них сил. 2. Ход развития, изменения какого-нибудь явления... 3. Движение, действие, развитие ...». Прилагательные: «динамический, динамичный — богатый движением, действием» 1831.
Термин «динамизация», используемый в названии этого принципа развития ТС, отражает именно богатство движения, заложенное в ТО. Ю. П. Саламатов в работе (1201 дает следующую формулировку сущности динамизации ТС: «Жесткие системы для повышения их эффективности должны становиться динамичными, т. е. переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраиваюшемуся под изменения внешней среды», Он описывает проявление этой закономерности следующим образом: «С момента синтеза и на первых этапах развития ТС имеют обычно жесткие внутренние связи, и в них отсутствуют подсистемы для изменения режима работы в зависимости от изменения внешних условий. Из-за этого системы легко уязвимы, часто выходят из строя, недолговечны.
Поэтому этап динамизации (адаптации) неизбежен. Для механических систем он начинается обычно с перехода от неподвижных частей 7. Принципы строения и закономерности развития технических систем 165 к движущимся; жесткая связь (или конструкция) «ломается», и в этом месте вводится шарнир, жесткие элементы заменяются гибкими, гидро- и пневмоконструкциями; используется вибрация, периодическое изменение формы и др». История техники показывает, что придание свойства динамичности конструкции часто позволяло разрешать многие проблемы, возникающие при создании ТО, значительно улучшить показатели качества.
Например, для повышения маневренности сверхзвуковых реактивных самолетов, сначала были разработаны двигатели с поворотными соплами и системой струйного управления, позволяющие изменять вектор тяги, затем поворотные двигатели. Это позволило создать самолет с вертикальным взлетом и посадкой. Убираюшееся шасси для снижения лобового сопротивления, пропеллер с изменяющимся углом атаки лопасти, раскрывающиеся панели солнечных батарей на космическом аппарате, складывающийся зонтик, разводной мост, и т. д. — примеры динамичных конструкций.
Пример 7.18. Самолеты с изменяемой стреловидиостью крыла. Появление сверхзвуковых самолетов с изменяемой стреловидностью крыла вызвано двумя противоречащими требованиями: получить очень большую скорость полета и обеспечить малую скорость приземления )96). Крыло с большой стреловидностью обладает наименьшим сопротивлением при скоростном полете, но не обеспечивает достаточной подъемной силы при взлете и посадке. Пример 7.19. Убирающееся шасси самолета.
«Доля сопротивления неубирающегося шасси в общем сопротивлении самолета составляла 20...25 %. Получить значительный выигрыш в скорости путем полного нли частичного убирания шасси в полете, конструкторы стремились даже ценой некоторого увеличения веса самолета (на !...2 %) и усложнения конструкции. Эта задача была решена к 1935 — 1936 годам. Вначале было применено свободнонесущее шасси с обтекателями (сопротивление от шасси уменьшилось примерно на 30 %), позже стали убирать главные стойки, а затем и хвостовое колесо, пришедшее на смену костылю. Применение убирающегося шасси позволило повысить максимальную скорость самолета на 15...20% без увеличения мощности двигателя» )96), Пример 720. Винты изменяемого шага.
Самолетные винты фиксированного шага, применявшиеся до 30-х годов ХХ в., рассчитывались на определенный режим полета. На других режимах КПД винта снижался. При скорости 200...250 км/ч потери бььти несущественными, с ростом же скоростей полета увеличивалась разница между максимальной и взлетной скоростями и резко возрастали потери тяги винтомоторной группы. Чтобы избежать этого сначала создали двухшаговый винт, лопасти которого могли устанавливаться на малый шаг при взлете и подъеме и на большой шаг при максимальной скорости полета.
Затем появились винты с непрерывно изменяющимся шагом и, наконец, винты — автоматы, лопасти которых автоматически устанавливаются Збб Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач так, что двигатель все время работает с наиболее выгодным числом оборотов. Винты изменяемого шага получили распространение на скоростных самолетах, обеспечив прирост максимальной скорости на 7...10 %, потолка на 18...20 %, тяги на взлете на 40...45 %.
При этом увеличилась скорость подъема самолетов и выросла дальность полета за счет уменьшения расхода топлива [9б]. Динамизация ТС способствует не только улучшению управляемости ее отдельными частями, но и является одним из способов создания универсальных ТО: Г Эмил дииииизииии Г Пример , Ограниченно динамичная система Вертикально фрезерный станок ~' Система со сменными рабочими ор- ' Фрезерный станок с набором инструментов ~ ганами ~ Система с программным принпипом ~ Фрезерный станок с программным управлением ! упрааяения |Увеличение количества одновременно управляемых ~координат ~ Система с изменяемыми рабочими органами ' Фрезерный станок с магазином инструментов ~ Фреза с изменяемой геометрией режущих кромок В развитии механических систем можно выделить два направления динамизации: динамизация веществ и полей.
Динамизация веществ начинается с разделения вещества на части и введения связи между ними. Здесь возможна такая последовательность переходов; один шарнир у много шарниров — з гибкое вещество — ь жидкость -+ газ -+ поле. Динамичность — свойство, характеризуюшее структуру объекта, поэтому оно может проявляться как в компонентах, так и в связях между ними. Придание свойства динамичности ТО обусловлено двумя обстоятельствами: потребностями в обеспечении приспособляемости (адаптации) объекта к изменяющимся внешним условиям и в улучшении управляемости объектом. Динамизация эффективна как прием решения технических задач. Например, для увязки размеров и обеспечения взаимозаменяемости в конструкциях в качестве компенсаторов погрешностей увязываемых размеров применяют регулируемое звено или упругий элемент. С одной стороны, динамизация — важное направление конструктивной эволюции ТС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
