Конструктивно нормализованный

Исключение на начальной стадии проектирования анализа динамических процессов в машинных агрегатах может привести к критическим ситуациям, когда предпочтительные по функциональным характеристикам компоновочные схемы силовой цепи оказываются непригодными по динамическим качествам. Примерами таких ситуаций являются описанные в гл. I и II случаи: неустойчивость САРС машинного агрегата, обусловленная осцил-ляционной активностью механического объекта регулирования [21, 108], недопустимое нарушение эксплуатационных характеристик машинных агрегатов с ДВС вследствие критического характера взаимодействия двигателя ограниченной мощности с колебательной системой силовой цепи [22, 109]. Прогноз потенциальной возможности проявления таких динамических качеств целесообразно осуществлять на рассматриваемой стадии проектирования, используя как разработанные в гл. II критерии, так и неформальные оценки, учитывающие особенности динамического поведения машинных агрегатов с определенными классами конструктивно-компоновочных структур.

Выполнение обработки и вспомогательных процессов без непосредственного участия человека «раскрепощает» машины, открывает безграничные творческие перспективы для новых конструктивно-компоновочных решений, не привязанных к ограниченным возможностям человека. Поэтому появление первых металлорежущих автоматов ознаменовало революционные преобразования в конструкции и компоновке, реализации технологических процессов благодаря совмещению операций. Уже первые образцы автоматов фасонно-продольного точения мало походили на технологически идентичные токарные станки, а современные автоматы вообще не имеют одинаковых конструктивных решений с обычными станками. Поэтому развитие автоматостроения неизбежно ставило на повестку дня развитие методов структурного анализа и синтеза не только отдельных механизмов и устройств, но и машин-автоматов в целом.

В эпоху простого машинного производства, до его автоматизации, вариантность техпроцессов и конструктивно-компоновочных решений машин обычно весьма невелика. Так, все универсальные токарные станки подобны друг другу по своей компоновке, номенклатуре основных механизмов и т. д., потому что они в течение многих десятилетий совершенствовались с учетом условий совместной работы машины и человека, применительно к возможностям последнего.

Но если говорить образно, то токарная обработка была его нестареющей любовью всю жизнь. Еще молодым инженером исследовал он работоспособность токарных автоматов, закупленных в годы первой пятилетки за рубежом, систематизировал конструкции и пытался прогнозировать развитие; принимал участие в проектировании первых оригинальных отечественных одношшшдель-ных токарных автоматов. Именно применительно к токарным автоматам Шаумян создавал и свою теорию максимальных по производительности и оптимальных по экономичности режимов обработки. Ученый поддерживал связи с рабочими-новаторами, разрабатывавшими и внедрявшими высокопроизводительные методы скоростного и силового течения, неоднократно приглашал их для выступлений на кафедре. Именно в токарных автоматах применил он свое изобретение — шариковый передаточный механизм, создав ряд конструкций станков. Его лекции по диалектике развития конструктивно-компоновочных решений токарных автоматов и полуавтоматов,

Современный токарный автомат — это комплекс технологических и конструктивно-компоновочных решений, характеризуемый многопозиционностью, одновременным функционированием десятков, а в автоматических линиях — сотен механизмов и инструментов. Создание таких систем требует решения многих задач, в том числе автоматизации транспортирования и загрузки даталей, изменения их ориентации, накопления заделов, поворота и фиксации деталей, удаления отходов и т. д., и только при этих условиях может быть эффективным применение автоматического управления. Автоматически действующие средства производства только тогда перспективны, когда они выполняют производственные функции быстрее и лучше человека.

грамма распределения значений коэффициентов технического использования т]тех токарных многошпиндельных автоматов, встроенных в автоматические линии подшипникового производства. Как видно, несмотря на идентичность технологического назначения и конструктивно-компоновочных решений, коэффициенты Т1тех различаются для некоторых объектов в 2 раза. Это обусловлено различием в качестве изготовления, сборки и наладки машин; режимов обработки, технологических наладок и припусков на обработку; квалификации наладчиков и степени их заинтересованности в высопроизводительном использовании оборудования; сроками службы оборудования и качеством проведения планово-предупредительного ремонта и т. д. Поскольку надежность оборудования влияет на производительность и на количество обслуживающих рабочих, отклонения реальных показателей надежности от среднестатистических ожидаемых приводит к значительной разнице проектных и фактических показателей экономического эффекта.

выявляют варианты возможных конструктивно-компоновочных ре-* шений изделия и технологических вариантов изготовления (сборки) деталей (узлов, машин) на разрабатываемой линии;

выбор конструктивно-компоновочных решений для обеспечения свойств элемента, характеризующих его технологичность при ремонте.

Можно считать, что приведенные варианты конструктивно-компоновочных изменений обеспечивают заданный уровень технологичности при ремонте коробки передач, так как достигнуто приближенное ра-

Комплексная оптимизация теплоэнергетических установок имеет целью выбор параметров термодинамического цикла, конструктивно-компоновочных характеристик агрегатов и элементов установки, а также вида технологических схем, которым соответствует минимум расчетных затрат по установке. Существующие методы нелинейного программирования позволяют достаточно эффективно производить оптимизацию непрерывно изменяющихся параметров, к которым принадлежит подавляющая часть расходных и термодинамических параметров установки.

Оптимизация конструктивно-компоновочных характеристик элементов установки и параметров тепловой схемы, имеющих дискретный характер изменения, представляет собой сложную задачу нелинейного дискретного программирования. В настоящее время отсутствуют универсальные и достаточно строгие методы решения задач этого класса. Анализ ряда приближенных методов решения задачи нелинейного дискретного программирования показал, что наиболее целесообразен алгоритм направленного последовательного поиска, сочетающий в себе метод покоординатного спуска и элементы случайного поиска (см. § 1 главы 2). Нарушения нелинейных технических ограничений, возникающие при изменении дискретных параметров, в этом алгоритме устраняются в результате соответствующей корректировки непрерывно изменяющихся параметров с помощью вспомогательного алгоритма поиска допустимого решения. В некоторых частных случаях для решения задачи нелинейного дискретного программирования целесообразно применение идей метода динамического программирования (см. § 2 главы 2).

Под конструктивной преемственностью следует понимать такое направление в конструировании машин, при котором тождественные или различные по своему функциональному назначению конструкции машин, являясь производными одной из конструкций, выбранной за основание, образуют конструктивно нормализованный ряд машин. При этом конструктивные связи между основанием и производными машинами предопределяются унифицированными деталями, узлами и механизмами, которые выполняют в этих машинах тождественные функции и характеризуют переход одних и тех же основных (господствующих) признаков с одной конструкции на другую.

Как следствие, основание и все его производные образуют конструктивно нормализованный ряд, включающий все типо-размеры соответствующего типа машин на основе обратимости одной из конструкций ряда, принятой за основание в различные производные.

В результате преобразования — обратимости базовой конструкции — основания ряда можно получить различные конструкции машин на основе конструктивной преемственности, практическим выражением которой яв<-ляются унифицированные детали и узлы, свойственные как основанию ряда, так и всем его производным, образующим, как уже подчеркивалось, конструктивно нормализованный ряд различных типо-размеров машин.

На фиг. 10, а .вверху изображены индивидуализированные конструкции шипорезных станков легкой модели, а внизу станки того же назначения, но входящие в один и тот же конструктивно-нормализованный ряд. На фиг. 10, б изображены в той же последовательности шипорезные станки тяжелой модели. Сравнительные данные по конструктивной преемственности шипорезных станков представлены на фиг. 11.

Конструктивная преемственность шипорезных станков, входящих в конструктивно нормализованный ряд, осуществлена на том принципиальном положении, что все специфические конструктивные особенности станков, связанные с конструктивными формами различных типов шипов, необходимо перенести со станков в целом на те из его узлов, которые связаны с работой профилирующего инструмента. В данном случае оказывается достаточным индивидуализировать конструкции только отдельных узлов, а не станков в целом, как это делалось ранее. Параллельно с осуществлением конструктивной преемственности станков была произведена и их модернизация. Для увеличения производительности все станки были спроектированы двусторонними и применена одна и та же более совершенная кинематическая схема подачи материала на подъемном столе снизу вверх с унифицированным кулачковым механизмом привода, заменившая существующие индивидуализированные конструкции. 2*

Для дополнительной иллюстрации принципа и практики применения еекционности при конструировании машин известный интерес представляет конструктивно нормализованный секционный ряд прядильных машин — ватеров. При .обычных методах освоения машин переход от ватера с одним числом веретен к другому являлся трудоемким процессом. Он требовал ? каждом отдельном случае специальной конструкторской разработки, прог ектирования и изготовления соответствующей оснастки. 1

в конструктивно нормализованный ряд ФЗОО, разработанный применительно к осуществлению трех конструктивных схем турбин: ВО, ГО и ГФ.

С целью возможности применения более производительных методов при изготовлении конденсационных и теплофикационных паровых турбин Невским заводом имени Ленина еще в 1945 г. был разработан конструктивно нормализованный ряд турбин мощностью 4000—6000 кет, со скоростью 6000 об/мин для начальных параметров пара 35 am при 435°, включающий восемь типо-размеров паротурбин (АК-6—основание ряда и АП-6, АТ-6, АКв-6, АК-4, АП-4, АТ-4 и АР-4 — его производные) при самой широкой унификации их основных узлов и деталей. Нужно подчеркнуть, что .в данный 'конструктивно нормализованный ряд были включены турбины

Основание конструктивно нормализованного ряда паротурбин выбрано-не только в силу преобладания в нем основных признаков, свойственных всем конструкциям данного ряда, в частности по расходу пара, температуре, удельному весу и др., но и вследствие преобладания турбины типа АК-6 в производственной программе завода. Все остальные турбины, которые входят в конструктивно нормализованный ряд как производные основания — турбины АК-6, выпускаются в сравнительно небольших количествах.

Рассматриваемый конструктивно нормализованный ряд отличается тем, что непосредственными производными основания АК-6 являются, строго говоря, только четыре конструкции турбин: АП-6,,АТ-6, АКв-6 и АК-4* ибо конструкция АК-4, в свою очередь, служит основанием для турбин АТ-4 и АР-4.

В разработанный конструктивно нормализованный ряд турбин высокого давления были включены конденсационные турбины ВК-25, ВК-50-и В К-100 и турбины с отбором пара ВТ-25 и ВПТ-25 на 3000 об/мин для начальных значений параметров пара 90 am при 480°.