КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Примеры описания физических операций
Таблица 2
| Наименование ТО | АТ (чаще существует несколько взаимосвязанных потоков) | Е (наименование операций) | СТ |
| Светильник | электрический ток | преобразование | световой поток (тепловой поток)- |
| Электроплитка | электрический ток | преобразование | Теплота (свет) |
| Мельница | зерно+механическая энергия | соединение | мука |
| Грузовой автомобиль | топливо | преобразование | движение груза (теплота) |
| Электрический термометр | температура среды | преобразование и сравнение | электрический ток |
2.2.3. Функциональная структура (ФС) технического объекта
Напоминание: КФС – обуславливает физ. связь между отдельными элементами.
ПФС – обуславливает тем, что элементы реализуют различные физ. операции, образуя при этом поток преобразованного вещества, энергии, сигналов.
Большинство технических объектов (ТО) состоит из нескольких элементов (агрегатов, блоков, узлов). Каждый элемент может рассматриваться как самостоятельный технический объект (ТО). Между элементами существует два вида связей и соответственно два вида их структурной организации (конструктивная функциональная структура и потоковая функциональная структура). Во-первых, элементы имеют определенные функциональные связи друг с другом, которые образуют конструктивную функциональную структуру (ФС). (Такая структура содержит как наименования элементов, так и их функции). Во-вторых, между элементами имеются потоковые связи. При этом элементы ТО реализуют определенные физические операции, образуя поток преобразуемых или превращаемых веществ, энергии, сигналов или других факторов. Например, в гидроэлектростанции на входе имеется – поток воды, а на выходе – электрический ток; в вальцовом станке мукомольного предприятия на входе – зерно с определенными физическими параметрами, а на выходе продукт измельчения. В этом случае говорят, что между элементами существуют потоковые связи.
Такие потоки объединяют и связывают элементы технического объекта (ТО) и соответственно их физические операции (ФО). В сложных технических объектах (ТО) часто присутствуют несколько взаимосвязанных потоков. Взаимосвязанный набор физических операций (ФО), реализующих один определенный поток преобразований вещества, энергии или сигналов, либо несколько взаимосвязанных потоков называют потоковой функциональной структурой (ФС). Различают две разновидности потоковой функциональной структуры (ФС):
- конкретизированная потоковая функциональная структура. Она содержит наименования элементов, а также входные АТ и выходные СТ потоки;
- абстрагированная потоковая функциональная структура. Она содержит наименования операций Е, а также входные АТ и выходныеСТ потоки. Абстрагированную потоковую функциональную структуру называют также структурой физических операций.
Таким образом, существуют функциональные структуры технических объектов (ТО) двух видов: конструктивная функциональная структура ФС и потоковая ФС, которые дополняют друг друга. При решении различных прикладных задач используют или только конструктивную ФС, или потоковую ФС, или одновременно обе разновидности.
В потоковой функциональной структуре каждый элемент реализует определенную физическую операцию (ФО). То есть ТО должен иметь такую конструктивную ФС, чтобы обеспечить нужную потоковую ФС. Реализация физической операции происходит на основе одного или нескольких физико-технических эффектов. Под физико-техническими эффектами понимают различные приложения физических законов, закономерностей и следствий из них, физические эффекты и явления, которые могут быть использованы в технических устройствах.
Обобщенное качественное описание физико-технического эффекта (так же как и физической операции) можно представить в виде трех компонент:
ФТЭ = (А, В, С, ) ФО = (АТ, Е, СТ) (4)
где А - входной поток вещества, энергии или сигналов;
С - выходной поток;
В - физический объект, обеспечивающий преобразование А в С
Примечание: (сопоставьте – при описании физических операций (ФО) тоже использовались входной и выходной поток вещества, но вместо физического объекта использовалось наименование операции).
В таблице 3 приведены примеры описания физико-технических эффектов.
Примеры описания физико-технических эффектов
Таблица 3
| Наименование физико-технического эффекта | А (входной поток) | В (физический объект) | С (выходной поток) |
| Закон Гука | Сила | Твердое тело | Линейная деформация- |
| Закон Джоуля-Ленца | Электрический ток | Проводник | Теплота- |
| Термоэлектронная эмиссия | Нагревание | Оксидная суспензия | Поток электронов |
2.2.4. Физический принцип действия (ФПД)
Описание физического принципа действия (ФПД) включает наименования физических объектов В, а также входные А и выходные С потоки вещества, энергии или сигналов. Таким образом, во многих случаях физический принцип действия (ФПД) легко построить с помощью потоковой функциональной структуры (ФС) путем замены наименований элементов (что было – что стало: зерно мука) или физических операций на наименования объектов В.
Описание физического принципа действия (ФПД), как правило, содержит изображение принципиальной схемы ТО, в которой в упрощенной форме показаны основные конструктивные элементы, обеспечивающие реализацию физического принципа действия, и указаны направления потоков и основные физические величины, характеризующие используемые физико-технические эффекты. Принципиальная схема облегчает последующую разработку технического решения.
2.2.5. Техническое решение (ТР)
Оно представляет собой конструктивное оформление физического принципа действия (ФПД) или функциональной структуры (ФС). Техническое решение конкретного технического объекта (ТО), как правило, описывается в виде двухуровневой структуры через характерные признаки технического объекта (ТО) в целом и его элементов. При этом используют следующие группы признаков:
- указание (перечень) основных элементов;
- взаимное расположение элементов в пространстве;
- способы и средства соединения и связи элементов между собой;
- последовательность взаимодействия элементов во времени;
- особенности конструктивного исполнения элементов (геометрическая форма, материал и др.);
- принципиально важные соотношения параметров для технического объекта в целом или отдельных элементов.
В зависимости от вида рассматриваемого технического объекта (ТО), элементом может быть часть детали, деталь, узел, блок, агрегат, техническая система (ТС), комплекс технических систем (ТС).
При описании технических решений (ТР) некоторых технических объектов (ТО) может использоваться только часть признаков.
Техническое решение (ТР) конкретного технического объекта (ТО) может быть описано с любой степенью детализации. Для этого используют иерархический набор двухуровневых описаний технических решений (ТР), то есть сначала описывают техническое решение (ТР) устройства в целом, затем техническое решение (ТР) каждого блока, затем – каждого узла и т. д. Описание технического решения (ТР) дополняют его графическим изображением. Во всех патентных и авторских свидетельствах на устройства дается описание технического решения (ТР) прототипа и нового решения.
Пример описания ТР для ТО, которым является велосипед.
Велосипед состоит из след. элементов:
- переднего колеса 1, на ось которого опираются концы передней вилки (2);
- передней вилки 2, соединенной с рамой шарниром 3, обеспечивающим поворот вилки вокруг вертикальной (или близкой к вертикальной) оси;
- руля 4, жестко соединенного с вилкой;
- рамы 5, сваренной из металлических трубок, и имеющихся сзади вилок 7, 10, концы которых соединены между собой;
- седла 6, жестко соединенного с верхним узлом рамы;
- педалей 9, соединенных цепной передачей 8 с задним колесом;
- заднего колеса 11, на ось которого опираются концы вилок 7,10.
При вращении педалей 9 вращающий момент посредством цепной передачи 8 передается от оси педалей на заднее колесо, которое служит движителем и обеспечивает движение велосипеда. Руль 4 обеспечивает управление движением на поворотах.
Если требуется более детальной движение велосипеда, то аналогично описывают ТР выделенных элементов. Например, переднее колесо состоит из оси, опирающейся через два шарикоподшипника на втулку; металлического обода с резиновой пневмошинной; 36 спиц, соединяющих с предварительным натяжением втулку с ободом.
ТР представляет собой как бы безразмерное описание ТО и может иметь самые различные реализации по параметрам. К параметрам относят размеры ТО и его элементов, количественные характеристики входных и выходных потоков и другие измеряемые свойства. Например асинхронный электродвигатель при одинаковом техническом решении имеет десятки модификаций по размерам, силе тока, напряжению, частоте, частоте вращения, мощности и т.д.
2.2.6. Проект
В отличие от технического решения (ТР), которое может иметь любую степень детализации, проект должен содержать указания значений параметров технического объекта (ТО) и всех его элементов. Он содержит всю необходимую информацию для изготовления и эксплуатации технического объекта (ТО). В зависимости от сложности технического объекта (ТО) описание проекта может составлять от нескольких до сотен томов. В данном курсе под проектом будем подразумевать рабочие чертежи и конструкторскую документацию.
Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 207; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |