А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Вид энергии, управляющего сигнала ~ Измеритель параметра состояния — — -Н Термометр, амперметр Фреза ~ Инструмент, РО ') Трансформатор, редуктор ~ Преобразователь 1 Ограничитель выпазняемой функции Упор, предохранительный клапан ~ С вЂ” Е.-контур Электродвиг ~ Фильтр сигнала Г ' Преобразователь одного вида энергии ~ в другой способствует вовлечению в рассмотрение других ФПД для выполняемой операции, активизации мышления по привлечению аналогий для 9.
Функциональный анализ технических объектов поиска возможных технических решений. Например, термин «измеритель параметра состояния» может привести к мысли об измерении другого параметра для организации функции контроля или управления. А термин «вид энергии, управляющего сигнала» направляют на поиск возможностей использования другого вида энергии или управляющего сигнала. Следует отметить, что, в отличие от иерархической модели, ПФС проще для анализа.
Она может быть представлена в виде линейного графа или линейного графа с обратными связями. В процессе проектирования конструкции инженер решает ряд задач, в результате чего в структуре ТО формируются компоненты, которые, с одной стороны, обеспечивают выполнение ГПФ, отражающей назначение ТО, и, с другой стороны, — компоненты, обеспечивающие конструктивную целостность объекта, выполнение дополнительных требований, указанных в проектном задании, а также диктуемых технологией производства и эксплуатации. В общем случае в конструктивной схеме ТО можно выделить компоненты, которые предназначены для выполнения следующих функций (рис.
9. Г0): ° определение требуемого взаимного расположения частей конст- рукции технического устройства и их соединение между собой; ° выполнение заданных технических требований; ° обеспечение технологичности конструкции (технологические функции). ГПФ Рис. 9ЛО. Иерархическая модель конструктивных функций ТО Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 236 Для анализа функций компонентов, обеспечивающих конструктивную целостность технического устройства, А. И. Половинкиным 190) была предложена модель, которую он назвал конструктивная функциональная схема (КФС).
В этой модели в вершинах графа располагаются функциональные компоненты технического устройства, а ребра отражают конструктивные связи между ними. Конструктивные связи в КФС двусторонние, поэтому граф КФС неориентированный (в отличие от иерархической модели и ПФС). Для статических объектов это могут быть компоненты, функционирование которых направлено на выполнение ГПФ. Для ТО, осуществляющих преобразование потоков энергии и сигналов, вьщеляются компоненты, обеспечивающие конструктивную целостность ТО. Здесь важно установить какие функциональные компоненты обеспечивают целостность структуры ТС и как они связаны между собой.
В табличной модели приводится описание функций выделенных компонентов и связей между ними, дается оценка уровня выполнения функций и рассматриваются возможные варианты конструкторско-технологических решений. При формулировании функций конструктивных компонентов следует ориентироваться на рекомендации, изложенные в разд. 9.1. Однако, не всегда удается сформулировать функцию по схеме: <Действие> <Объект функции> <Обстоятельства>. Здесь чаще используется отглагольная форма существительного 1см. табл. 9.1), например, возможны формулировки: «Предназначен для ...», «Служит для ....». Пример 9.3.
Построение КФС иереходиой фермы. Переходные фермы (рис. 9.11) устанавливаются между отсеками летательного аппарата. Фитинги Стержни Рис. 9.11. Эскиз переходной фермы 9. Функцнональный анализ технических объектов 237 В них могут располагаться выступающие части двигательной установки, часть днища топливного бака, элементы разделения ступеней. ГПФ переходной фермы являются: определение взаимного положения торцевых шпангоутов соседних отсеков и передача осевых усилий на заданное расстояние между ними.
Для проведения функционального анализа составляется табличная модель (табл. 9.3) и молель связи конструктивных элементов в виде графа (рис. 9.12). Шпангоут Фитингн Стержни Фитинги Шпангоут Рнс. 9.12. Коттструктивнея схема фермы тпайика 9.3. Тнблнчная модель для конструктнвной функциональной схемы переходной фермы т Компонент Выполняемая функция ~;Шпангоут '1. Определение положение фермы относительно шпентоуга соседнего отсека. 2. Воспрнятнс нзгнбеюьчето моменте от внешних нвтрузок. 3. Придание ферме пространственной жесткосм „Стержень ~ Передача осевых усилий нв заданное расстояние ~ Фнтннтн Г 1. Передача н распределение осевых нагрузок от стержня к шпангоуту.
2. Определение положения стержней между собой н относнтельно шпангоута, 3. Обеспечение возможности автоматической сварки фнтннта со стержнями Рабочим органом в этой ТС являются стержни — именно онн выполняют ГПФ. Остальные компоненты выполняют вспомогательные и дополнительные функции. Для опенки уровня выполнения функций нужно проанализировать соответствует ли выбранный материал, форма, размеры каждого компонента уровню действующих нагрузок, рационально ли выбраны виды соединений. В этой конструкции НЭ является большое число элементов и, соответственно, — соединений, что приводит к увеличению затрат на их изготовление н сборку. Попытки улучшения ТО могут быть направлены на изменение его структуры. Здесь можно наметить следующие мероприятия по совершенствованию конструкции.
1. Конструктивно объединить функциональные компоненты или упразлнить некоторые из них, передав нх функцию другому компоненту. Например, упразднить фитинги, передав их функцию шпангоуту, т. е. объединить фитннг со шпангоутом, или передать их функцию стержню. 2. Передать некоторые функции в НС. Например, упразднить шпангоут, — не делать один из шпангоутов, т.
е. стыковать раму с соседним отсеком по фитингам. 3. Изменить связи между компонентами, т. е. рассмотреть другие возможные виды соединений. Раздел 2. Приемы н методы решения технических задач 2зб заст вс Гайк Пружина проволока Рис. 9ЛЗ. Эскиз обратного клапана Для проведения функпионального анализа составляется табл. 9.4. Таблица 9.4. Табличная модель обратного клапана Функция нэ Определяет положение штуцера и пружины. Соединяет клапан с трубопроводом -(( (В положении «Открыто» создаст гид- ( ~ равлическое сопротивление Перемешает клапан и при (жимает его к селлу 2 ~ Прухсина 3 !Гайка опорная ) Передает усилие от пружи- ~ ны на клапан.
Направляет пружину Втулка направ ~ ляюшая , 'Направляет движение клапа-( Подвижное соединение работает в (на в корпусе ,рабочей среде, требуется высокая 'точность сопряжения, продукты из' носа засоршот трубопровод 5 ~ Тарегп клапана! Открывает магистраль при повышении давления во , входной полости и закрыва- ' ,1 ' ет во всех остальных случаях ~ 6 Эластичная ,вставка ~ Герметизирует соединение (тарель-штуцер 7 ; 'Уплотненно ( Герметизирует резьбовое со- ~единение Пример 9.4.
Обратный клапан. Обратные клапаны широко применяются в пневмо- и гидросистемах летательных аппаратов, а также в бытовой технике, например, в газовых баллонах для их заправки. ГПФ обратного клапана — пропускать рабочую среду из полости А в полость Б при повышенном давлении в полости А и не пропускать в обратном направлении при повышенном давлении полости Б 1рис. 9.13), 9. Функциональный анализ технических объектов 239 Окончание табл. 9.4 Наименование ~мпп~ компонента Функция 8 Штуцер Соединяет клапан с входным трубопроводом нэ ~ Прелотвращает самопроиз- ~ вольное оппанчивание шту- ~ цера от корпуса 9 1 Контровочная проволока Следует отметить, что некоторые из перечисленных функциональных компонентов обеспечивают конструктивную целостность клапана, а некоторые — выполнение ГПФ.
Но этн функциональные компоненты конструктивно связаны с теми, которые обеспечивают целостность системы. КФС в виде графа, представленного на рнс. 9.14, отражает только конструктивные связи. ! ! ) ! ! ! Рис. 9Л4. Конструктивная функциональная схема обратного клапана КФС в большинстве случаев имеет сетевую структуру. На схеме, изображенной на рис. 9.14, видно, что число связей в КФС значительно больше, чем компонентов. И если для простых объектов это может быть не столь важно, то при анализе ТС, которые имеют большое число компонентов, получается громоздкая, плохо обозримая модель, которую сложно анализировать.
В этом случае можно объединить несколько компонентов в одну функциональную группу, т. е. применить иерархический подход к моделированию конструктивных связей. КФС направляет внимание на выбор КТР деталей и узлов: материалов, формы, взаимного расположения конструктивных элементов и видов соединений, Раздел 2. Приемы и методы решения технических задач 240 Виды и количество соединений существенно влияют на трудоемкость процессов сборки и производственные затраты. К посадочным поверхностям, как правило, предъявляются более высокие требования по точности изготовления, чем к другим поверхностям.
В рассмотренном примере для совершенствования конструкции можно применить следующие приемы: удаление„объединение и разъединение конструктивных элементов. Например, в клапане, приведенном на рис. 9.13, можно рассмотреть следующие изменения: 1) упразднить направггяющую втулку, передав ее функции корпусу; 2) эластичную вставку перенести со штуцера на тарель клапана; 3) упразднить гайку опорную, передав ее функции тарели и т. д. Необходимо помнить, что любое, даже весьма незначительное изменение в конструкции ТО приводит к изменению системных свойств, которые могут проявляться как в благоприятном, так и в неблагоприятном отношении.
Взаимосвязь функций обратного клапана в виде иерархической модели показана на рис. 9.15. Его ГПФ состоит из двух функций, которые концентратор напряжений Сжать пружину Рис. 9Л5. Схема взаимосвязи функций обратного клжмна (иерархическая модель): а — для функции герметизировать полости; б — для функции соединить полости 9. Функциональный анализ технических объектов 2б1 должны выполняться в разные моменты времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
