![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическая часть. Известно, что в инженерной деятельности существует определённый разрыв между знаниями в физике и их практическим использованием в технике
Известно, что в инженерной деятельности существует определённый разрыв между знаниями в физике и их практическим использованием в технике. Задача заключается в том, чтобы создать эффективную связь между достижениями мирового естествознания и их техническим приложением. Данный метод базируется на методологических принципах анализа технических систем, разработанных Р. Коллером [3]. Любая техническая система (Т.С.) характеризуется наличием в ней организованных потоков энергии, вещества или информации (сигналов). По наличию этих характерных потоков все Т.С. можно разделить на 3 класса: - машины, характеризуются потоками и преобразованием энергии; - аппараты, характеризуются потоками и преобразованием вещества; - приборы, характеризуются потоками и переработкой информации (сигналов). В современных сложных Т.С. присутствуют, как правило, два или три указанных вида потока одновременно. В Т.С. могут изменяться только свойства и состояния потоков энергии, вещества и информации. Изменение свойства связано с изменением единицы измерения физической величины и является качественным изменением. Изменение состояния связано с изменением числового значения (количества) физической величины и является количественным изменением. Сложные процессы изменений в Т.С. свойств и состояний потоков можно свести к конечному числу элементарных функций или основных операций. Все потоки или процессы преобразования энергии, вещества и информации можно свести к определённым физическим, химическим, биологическим эффектам и явлениям, которые и реализуют элементарные функции. Под элементарной функцией понимается описание того, какая физическая величина, благодаря какому процессу (действию), в какую другую физическую величину должна быть преобразована. Описание элементарной функции содержит 3 компонента: “что”, ”как”, ”во что” преобразуется. Этим компонентам соответствуют:
В процессе преобразования “входа” в “выход” изменяется либо числовое значение физической величины (происходит количественное преобразование), либо размерность физической величины (происходит качественное преобразование). При большом разнообразии “входов” и “выходов” элементарных функций различных Т.С., разнообразие операций (“действий”) несоизмеримо меньше. Исключив описание элементарной функции (т. е. “входов” и “выходов”), получим основную операцию (“действие”) и наоборот, если в основной операции опишем “вход” и ”выход” в виде свойств и состояний определённых видов энергии, вещества или сигнала, то получим описание некоторой элементарной функции. Любую Т.С. и её элементы по Коллеру можно выразить или описать через 14 пар (приложение 3) основных операций, связанных свойствами инверсии действий, т.е. они, являются противоположными друг другу.
2. Методика проведения функционально – физического анализа Т.С. Студенту выдаётся задание по анализу и совершенствованию выбранного им технического объекта (Т.О.). Суть работы состоит в углублённом изучении конструкции и структуры элементов Т.О., их функциональной взаимосвязи, характера передаваемых элементами Т.О. и преобразуемых в нём потоков энергии, вещества и информации (сигналов), с их описанием в виде “входов” и “выходов”. При этом необходимо понять и уточнить следующее: - из каких элементов состоит Т.О.; - какие функции выполняет каждый элемент Т.О.; - в чём заключается проблемная ситуация; - какие потоки (вещество, энергия или информация) преобразуется при функционировании каждого элемента Т.О. (описать “действие”); - какой единицей измерения характеризуются потоки на “входе” и ”выходе” (приложение 4); - какой основной операцией (Коллера) можно выразить “действие” (функцию) элемента Т.О. (приложение 3); - на основе какого физико-технического эффекта (ФТЭ) реализуется функция (“действие”) каждого элемента Т.О. (дать математическое описание физико-технического эффекта); - какими недостатками характеризуется реализуемый каждым элементом физико-технический эффект. Все полученные данные анализа сводятся в таблицу, после чего на бальной основе осуществляется, исходя из выявленных недостатков, оценка эффективности реализуемых физико-технических эффектов по реализации функций элементов Т.О. Конструктивный элемент(ы) Т.О., имеющие худшие оценочные показатели выбираются для дальнейшего совершенствования на основе количественных изменений параметров реализуемого физико-технического эффекта или его качественного преобразования (замена одного ФТЭ на другой из соответствующего фонда ФТЭ ([1] – приложение 3)). 3. Пример функционально – физического анализа технологической системы. В качестве примера Т.С., для её функционально – физического анализа, выберем схему удаления припуска на операции чернового растачивания отверстия цилиндрической заготовки - Рис.1.
Рис. 1 В массовом высокопроизводительном автоматизированном производстве наиболее часто на черновых операциях используется схема резания (рис.1а), которую можно считать традиционной, когда большой неравномерный припуск удаляется за один проход, часто с разделением между несколькими резцами или по глубине, или по подаче. Эта схема имеет ряд недостатков: - определяющее влияние сил резания на точность обработки; - увеличенный допуск на размер обрабатываемой поверхности; - дополнительные операции (переходы) на предварительном этапе обработки неточной заготовки. Выявив участвующие в процессе резания элементы и определив их функции, построим граф операционно-режимной структуры (рис. 2).
Рис. 2
Результаты анализа графа операционно-режимной структуры процесса резания по схеме (рис. 1а) сведём в таблицу 1.
Таблица 1
Количественный анализ реализуемых при резании ФТЭ показал, что возможна альтернативная схема резания с разделением припуска между резцами и по подаче, и по глубине (рис. 1б), при этом, формообразующий (чистовой) резец работает с опережающим врезанием при постоянных и оптимальных глубине и силе резания (t и Py – const), а черновой резец, срезая оставшуюся переменную часть припуска, не может влиять на точность обработки. Его главный угол в плане должен быть равен 90˚, а вершина, по условию наладки, зависая в предварительно прорезанной чистовым резцом торцевой канавке, не касается обработанной поверхности, что исключает: - возникновение в процессе работы чернового резца радиальной составляющей силы резания Py; - влияние переменной по величине главной составляющей силы резания Pz на точность обработки. Из анализа графа операционно-режимной структуры (рис. 3) и альтернативной схемы резания (Рис.1б) следует, что использование альтернативной схемы резания может обеспечить: - значительное снижение влияние сил резания (Py и Pz) через упругую систему (станок – приспособление – заготовка – инструмент) на точность операций черновой обработки; - уменьшение допуска на размер обрабатываемой поверхности; - сокращение числа операций (переходов) в структуре технологического процесса механообработки. В тоже время, альтернативная схема резания (Рис.1б), не снижая производительности обработки, требует: - дополнительного количества режущего инструмента; - специальной настройки режущего инструмента на обработку поверхности.
Рис. 3
4. Содержание отчёта. 4.1 Выбор и краткое описание объекта (Т.С.) для функционально – физического анализа. 4.2 Описание проблемной ситуации. 4.3 Построение конструктивно – функциональной или операционно – режимной структуры (графа) объекта (Т.С). 4.4 Составление таблицы по итогам функционально – физического анализа графа. 4.5 Пример совершенствования Т.С. в виде эскиза, её краткое описание и построение (в случае изменения) соответствующего графа, а также оценка возможности
Контрольные вопросы. 5.1 Сущность метода функционально-физического анализа Т.С.? 5.2 Что понимается под элементарной функцией? 5.3 Что понимается под основной операцией? 5.4 На основе чего осуществляется совершенствование Т.С. после его анализа?
|