123553 (598586), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

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.

В. В области принципов воздействия на предмет труда - максимально возможное, прямое использование сил природы, тенденция к изменению фундаментальных основ перерабатываемых веществ и получение конечного продукта.

Литература к теме 4

1. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2х кн. - М.: Машиностроение, 1988.

5. Эволюция процессов конструирования

Первоначально орудия производства изготовлялись ремесленниками. Конструирование как профессия появилось лишь после того, как технические объекты стали достаточно большими и сложными.

Поэтому эволюцию процесса создания новой техники нужно рассматривать, начиная с ремесленного производства.

Среди старых кустарей и ремесленников редко встречалась такие, которые помимо обладания профессиональным мастерством, были еще и грамотны. Поэтому огромную ценность представляет книга одного из них - Джоржа Стэрта "Колесная мастерская", в которой дан очерк тележного производства XIX в. Достаточно нескольких цитат, чтобы понять те скрытые причины и процессы, которые управляют действиями кустаря. Начнем с описания точной подгонки форм к условиям эксплуатации. "… мы удивительно точно знали особые нужды наших соседей. Изготовляя телегу или тачку, водовозку или плуг, или что-нибудь еще, мы выбирали такие размеры, такие формы кривых (а почти каждая деревянная деталь была изогнутой), чтобы они соответствовали особенностям почвы на той или иной ферме, крутизне того или иного холма, темпераменту того или иного клиента и даже его пристрастиям при выборе лошадей".

Далее Стэрт рассуждает о том, зачем колесам телеги придается развал и чашеобразная форма.

"Какой смысл в развале и чашеобразности колес? К стыду своему, я должен признаться, что этот вопрос мучил меня много лет даже после того, как я убедился в многочисленных преимуществах этой странной формы и в том, что колеса без развала могут не пройти и мили…"

Стэрт обсуждает много вариантов ответа на поставленный вопрос.

Вряд ли Стэрт отыскал все причины чашеобразности колес, а также множества прочих изгибов, дуг и скруглений, из которых состоит повозка. Для наших целей достаточно отметить, что форма каждой детали в повозке определяется не одной, а многими причинами и что изделие в целом возникает в результате тонкой отладки целого с оптимальным использованием каждой его части. Заметим также, что когда кустарь воспроизводит или изменяет какую-либо форму, он едва ли точно отдает себе отчет, почему поступает именно так, а не иначе; он знает лишь, как ему следует это сделать.

Говоря о том, почему колеса имеют всегда одни и те же размеры, Стэрт замечает:

"По сути дела, сама необходимость определила линии повозки, которая не должна быть не слишком высокой, ни слишком низкой; не одно поколение фермеров экспериментировало, чтобы отыскать эти невидимые линии, а колесники научились заставлять каждую телегу катиться в соответствии с ними.

Здесь, как в капле воды, отразились все те условия, благодаря которым телега стала красивой - такой же красивой, как скрипка или лодка. Необходимость определила законы построения каждой детали и десятками способов заставила добиться согласованности.

Тележник был вынужден во всем сохранять верность этим законам, всегда знать, каким требованиям должны удовлетворять колеса, оглобли, оси, кузов телеги, все ее детали. Нужно отметить особый характер этих знаний. Их не найти ни в одной книге. Они не научны. Я не встречал никого, кто мог бы похвастать, что знает тележное производство не только эмпирически. Я сам - типичный тому пример. Я знал, что задние колеса должны быть высотой пять футов и два дюйма, а передние - четыре фута и два дюйма, что "боковины" нужно резать из четырехдюймовой сердцевины лучшего дуба и т.д. Это я знал, и чем дальше, тем уверенней, но я редко знал, почему. То же и большинство ремесленников. Весь свод их знаний представлял собой путанную сеть деревенских предрассудков, некоторые основания которых были известны в одной местности, а другие - в другой и т.д.

В крестьянском дворе, в пивной, на рынке все снова и снова заводился разговор о тех или иных деталях; приобретенные знания сводились воедино в деревенской кузнице или мастерской ремесленника. Возчики, кузнецы, фермеры, колесники - тысячи ремесленников из века в век передавали своим детям или подмастерьям те крупицы понимания, что им удалось собрать. Но по большей части понимание деталей было весьма туманным, а весь свод знаний был чем-то таинственным, частью народной мудрости, он принадлежал коллективно всем людям, но ни одна отдельная личность никогда не владела им целиком".

Приведенные цитаты позволяют отметить следующие характеристики ремесленного производства:

Ремесленник не вычерчивает эскиз своего изделия, - а часто и просто не в состоянии сделать это и не может удовлетворительно объяснить, почему он принимает то или иное решение.

Изменение формы кустарного изделия происходит в результате бесчисленных неудач и успехов в процессе многовекового поиска методом проб и ошибок. Этот медленный и дорогостоящий последовательный поиск "невидимых линий" удачной конструкции может в конечной итоге привести к удивительно точно уравновешенному изделию, которое в очень высокой степени удовлетворяет потребителя.

Хранилищем всей важной информации, собранной в ходе эволюции промысла, является в первую очередь сама форма изделия, которая остается постоянной и изменяется только для исправления ошибок и при возникновении новых потребностей.

Другими словами, вопрос изменения конструкции решаются не на уровне изделия в целом, а на уровне отдельных компонентов этого изделия.

Принципиальная разница между эволюцией форм в кустарных промыслах и принятым сегодня способом разработки формы для изделий машинного производства путем создания чертежей в определенном масштабе заключается в том, что здесь поиск методом проб и ошибок отдален от производства, что эксперименты и изменения проводятся на масштабном чертеже, а не на самом изделии.

В результате:

Стало возможным задавать размеры изделия до его изготовления, а это позволило разделить труд по изготовлению отдельных частей изделия между несколькими исполнителями.

Возникшее с появлением масштабных чертежей разделение труда дало возможность увеличить размеры изделий (необходимость изготовления крупных изделий, требующих одновременного труда нескольких рабочих, собственно и привела к появлению чертежей в первую очередь в судостроении и строительству) и темы их изготовления. Для этого приходится заранее задавать такие размеры, которые ремесленник не стал бы фиксировать, обеспечивая себе возможность маневрирования при взаимной пригонке изделия и частей, при внесении тонких изменений в соответствии с конкретными потребностями данного клиента. Поэтому разделение труда влечет за собой потерю индивидуальности изделия.

Естественно, теперь основная часть трудностей и радостей творчества уходит из производственной сферы и становится уделом тех, кто изготовляет чертежи. Проектно-конструкторские работы выделяются в особую профессию. Этот происходивший некогда переход кустарного промысла к проектированию во многом сходен с происходящим ныне переходом от проектирования к проектным исследованиям.

Когда геометрические аспекты производства были сведены в чертеж, у проектировщика появилось гораздо более обширное "поле представления", чем было у ремесленника. Конструктор может видеть все изделие целиком, манипулировать им, и ничто - ни неполнота сведений, ни боязнь дорогостоящей переделки самого изделия - уже не мешает ему вносить в конструкцию даже принципиальные изменения.

Таким образом, появилась объективная возможность решать вопросы изменения конструкции не на уровне отдельных компонентов изделия, а на уровне изделия в целом.

Характеристики

Список файлов книги