Практическая работа №7.

Сопоставительный функциональный анализ технических систем.

Теоретическая часть.

В основе перехода от используемых к улучшенным вариантам технических объектов (Т.О.) лежит закон их конструктивной эволюции.

Исходя из этого, при сопоставительном (сравнительном) анализе рассматриваемого Т.О. и его аналогов, открывается возможность найти ответы на следующие вопросы:

1. Чем вызван переход к новому улучшенному техническому решению (Т.Р.)?

2. Какие существенные признаки отличают новое Т.Р. от его аналога?

3. Какие показатели были улучшены в новом Т.О.?

4. Какими изменениями было достигнуто улучшение показателей и получение положительного эффекта?

5. с помощью какого эвристического приёма было достигнуто улучшенное Т.Р.?

Эвристическими приёмами называются способы или правила решения творческих задач, указывающих " в каком направлении нужно искать" или как " преобразовывать" имеющийся аналог, чтобы получить искомое Т.Р.

Аналогами называют наиболее близкие к искомому объекты того же назначения, сходные по технической сущности и достигаемому результату при их использовании.

Показателями Т.О. называется та совокупность его критериев прогрессивного развития и качества, по которым осуществляется выбор лучшего из нескольких альтернативных вариантов Т.О.

Положительный эффект – это новый, более высокий результат, который общество получает при использовании более прогрессивного Т.Р. по сравнению с тем результатом, который оно получает от объекта – аналога.

Признаки, каждый из которых, отдельно взятый, необходим, а все, вместе взятые, достаточны для того, чтобы отличить данное Т.Р. от всех других и характеризовать его в том качестве, которое проявляется в положительном эффекте, называются существенными.

2. Методика проведения сопоставительного функционального анализа технических решений.

Студенту выдаётся задание по сопоставительному анализу выбранных им двух Т.Р., имеющих наибольшее количество совпадающих существенных признаков и соответствующих его специальности. Наиболее удобно это сделать, подобрав в патентном отделе института описания соответствующего изобретения и одного из его аналогов.

Работа выполняется в следующей последовательности.

В соответствии с описаниями Т.О. или технологического процесса, а также их аналогов осуществляется их сопоставительный анализ и строятся функциональные структуры.

Далее, при выявлении различий в функциональных структурах рассматриваемых Т.Р., необходимо записать ответы на поставленные в разделе 1 вопросы в указанной последовательности.

При анализе функциональных структур могут выявиться следующие различия:

1. Изменилось количество и наименование входящих элементов;

2. Изменилось количество и наименование функциональных связей;

3. Произошло перераспределение функций между элементами;

4. Произошли изменения по комбинациям 1-2, 1-3, 2-3, 1-2-3.

3. Пример проведения сопоставительного анализа.

В качестве примера для проведения сопоставительного анализа выбрано устройство для накатывания резьбы на трубах по а.с. № 1074640 (Рис. 1).

Устройство содержит полый корпус 1, неподвижно закрепленный на пиноли 2 станка. Резьбонакатный инструмент 3 закреплен в шпинделе 4 проходящем внутри пиноли 2. В корпусе 1 размещена гильза 5 с внутренним конусом на одном конце и буртом 6 на другом.

Бурт 6 контактирует с торцом 7 расточки корпуса 1. Внутри корпуса 1, между гильзой 5 и пинолью 2, помещён упругий элемент, выполненный в виде цанги 9, наружный конус, которой контактирует с внутренним конусом гильзы. Между торцом проточки гильзы 6 и резьбовым кольцом 10 цанги 9 размещена пружина 11. Усилие пружины 11, регулируемое кольцом 10, втягивает цангу 9 в корпус гильзы 6 до ликвидации зазоров между лепестками цанги. Обрабатываемая труба 12 закрепляется соосно резьбонакатному инструменту 3.

В качестве аналога рассматриваемого Т.Р. принята головка для накатывания внутренней резьбы по а.с. № 727291 (Рис.2).

Головка содержит полый корпус 1, который через жестко соединенную с ним резьбовую втулку 2 и проходящую внутри нее упорную втулку 3 размещен на шпинделе 4, проходящем внутри пиноли станка (на рисунке не показано). В шпинделе 4 закреплен резьбонакатный инструмент 5. Между торцом внутренней расточки корпуса 1 и упорной втулкой 3, жёстко закрепленной на шпинделе 4, помещён упругий элемент 6. На внутренней поверхности выступа 7 корпуса 1 выполнены канавки 8, в которых расположены тела качения 9, кон- тактирующие с канавками 10, выполненными на наружной поверхности ограничительного элемента 11. Для установки тел качения 9 в корпусе 1 выполнены отверстия 12, заглушенные резьбовыми пробками 13. Обрабатываемая труба 14 закрепляется соосно резьбонакатному инструменту 5.

 

Выявленные объекты окружающей среды (О.С.) и главная функция рассматриваемых Т.О. сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

О.С. Функция рассматриваемых Т.О.

V₁ – обрабатываемая деталь Обеспечивает накатывание

V₂ – пиноль станка внутренней резьбы на

тонкостенных трубных заготовках.

Результаты сопоставительного функционального анализа рассматриваемых Т.О. сводятся в таблицу 2.

ВЫВОД ПО РАБОТЕ

Из сопоставительного анализа конструктивно-функциональных структур следует, что имеют место изменения как по количеству входящих элементов и функций, так и по структуре их взаимосвязей.

1. Переход к новому улучшенному техническому решению был вызван тем, что при накатывании в трубной заготовке резьбы, из-за недостаточной жесткости её стенок, происходит увеличение её наружного диаметра и запрессовка в ограниченный элемент из-за значительных радиальных усилий деформирования резьбы. При обратном же ходе головки, для распрессовки заготовки из ограничительного элемента, необходимо прилагать значительные осевые усилия, порядка 500-800кГс.

2. К существенным признакам, отличающим новое Т.Р. от аналога, относятся выполнение ограничительного элемента в виде цанги, введение новых элементов – гильзы и пружины, обеспечение взаимодействия между гильзой и корпусом.

3. В качестве показателя, который был улучшен в новом Т.Р. по сравнению с аналогом, можно отметить такой функциональный критерий прогрессивного развития техники, как надёжность.

4. Повышение надёжности работы и достижение положительного эффекта, выразившегося в значительном уменьшении нагрузки на основных элементах устройства за счёт снижения осевых усилий распрессовки детали из ограничительного элемента, было достигнуто за счёт следующих изменений:

а.- новое конструктивное выполнение ограничительного элемента в виде цанги;

б.- введение нового элемента – гильзы, которая с помощью пружины сжимает цангу, выполняющую функцию ограничительного элемента при накатывании резьбы на детали;

в.- обеспечение взаимодействия полого корпуса и гильзы при обратном ходе, что способствует разжатию цанги и её свободному сходу с обработанной детали;

г.- наличие резьбового кольца на цанге для регулировки величины рабочего усилия пружины, обеспечивающей силовое замыкание конуса цанги с корпусом гильзы.

5. Из приведённого сопоставительного анализа может быть выделен следующий эвристический приём:

Выполнять элемент (ограничительное кольцо) таким образом (в виде цанги), чтобы с изменением условий его работы (при накатывании резьбы и при выпрессовке детали) он выполнял свои функции с наибольшим эффектом (был сплошным и жестким при накатывании резьбы и разжимным при выпрессовке детали).

СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ Т.Р. Таблица 2

Далее строятся графы КФС (рис.3, 4).

Граф структуры устройства по а.с. № 1074640

Ф₇¹ Ф₁ Ф₂

Ф₃

Ф₆¹ Ф₄

Ф₈

Рис. 3

Граф структуры головки по а.с. № 727291 (аналог).

Ф₁

Ф₃²

Ф₈ Ф₇

Ф₆²

Ф₄

Ф₆³ Ф₅²

^{Рис. 4}

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Эскизное изображение рассматриваемого Т.О. и его аналога.

3. Описание Т.О. и его аналога в соответствии с их эскизными изображениями.

4. Таблицы анализа функций рассматриваемого Т.О. и его аналога.

5. Графы функциональных структур рассматриваемого Т.О. и его аналога.

6. Выводы по работе в соответствии с вопросами, указанными в разделе 1 данных методических указаний.

Контрольные вопросы.

1. Что называется аналогом технического объекта?

2. Что называется показателями Т.О.?

3. Что называется положительным эффектом?

4. Что называется существенными признаками?

5. Зачем нужны обобщенные эвристические приёмы?