Противоречивых требований

Надежность изделия повышается с уменьшением напряженности деталей (повышением запасов прочности). Однако это требование вступает в противоречие с требованием уменьшения габаритных размеров и массы изделий. Чтобы удовлетворить эти противоречивые требования, необходимо рационально использовать высокопрочные материалы, упрочняющую технологию, дающую возможность увеличить прочность и износостойкость деталей. Практика показывает, что использование в конструкции унифицированных деталей, узлов, элементов и блоков массового производства резко повышает надежность изделия. Блочное построение систем, доступность всех частей изделия для осмотра, контроля, ремонта или замены резко сокращают стоимость и время ремонта.

Наличие большого разнообразия.материалов, методов изготовления заготовок и упрочнения деталей, возможность их дифференцированного применения облегчают задачу создания рациональных конструкций машин по сравнению с условиями, существовавшими до недавнего прошлого, когда противоречивые требования, вытекающие из резко различных условий работы отдельных частей машин, приводили к поискам материалов с сочетанием совершенно необычных для них свойств. В ряде случаев это приводило к невозможности осуществить принципиально новые конструкции машин, что, например, имело место на протяжении десятилетий в конструкциях газовых турбин.

него дня. Возрастание скоростей и нагрузок, необходимость повышения надежности машин, ужесточение требований к обеспечению безопасности обслуживающего персонала выдвигают зачастую противоречивые требования к конструкциям машин, узлов и отдельных деталей — требования, которые не могут быть удовлетворены в рамках применения традиционных машиностроительных материалов и традиционной технологии их обработки.

Речь шла о том, чтобы совместить по сути дела противоречивые требования:

Исходя из этого к дымовым газам можно было бы предъявить противоречивые требования: а) для предотвращения растворения кислорода в воде обеспечить по возможности полное сжигание газа при теоретическом (стехиометрическом) режиме горения, т. е. без избыточного воздуха; это предотвратило бы увеличение содержания кислорода в воде; б) для предотвращения растворения углекислоты в воде обеспечить полное сжигание газа при весьма больших избытках воздуха, поддерживающих парциальное давление углекислоты в дымовых газах ниже, чем в воде. Совершенно очевидно, что выполнение обоих этих требований нереально. Поэтому в практике эксплуатации контактных и контактно-поверхностных котлов приходится сталкиваться с положением, когда вода в котле постоянно насыщается агрессивными газами, повышающими ее коррозионную активность.

Тешюпередающие параметры и свойства ТТ во многом определяются используемой капиллярной структурой (КС). В зависимости от условий эксплуатации к КС предъявляются достаточно противоречивые требования, что иногда обусловливает появление сложных и дорогостоящих материалов. Поэтому перед разработчиками стоят задачи оптимизации, с тем чтобы создать КС, удовлетворяющую технологическим параметрам. В качестве таких структур используются пористые тела, насыпки, сетки, волокна, войлоки, канавки всевозможной формы и направления, пенистые материалы, пористые резины. По мнению некоторых специалистов, прогресс в области фитилей будет обеспечиваться так называемыми артериальными фитилями, однако в настоящее время они обладают рядом существенных недостатков, что сдерживает их использование. Материалами скелета КС служат, как правило, металлы, однако в ряде специфических условий применяются и другие материалы, например полимеры, окислы, стекло.

Капиллярно-пористые структуры благодаря своим разнообразным свойствам получили широкое распространение: капиллярные транспортеры жидкости, фильтры, тештопередающие элементы и т. д. Используются они также в качестве фитиля в тепловых грубах. В зависимости от условий эксплуатации к КС предъявляются достаточно противоречивые требования, что обусловливает появление сложных и дорогостоящих структур.

В отличие от магнитомягких радиочастотных материалов к ферритам СВЧ диапазона предъявляются противоречивые требования. Ферриты, применяемые в миллиметровом диапазоне волн'

При проектировании систем виброизоляции возможны противоречивые требования. Так, при обработке металла резанием необходимо приложить к заготовке некоторое усилие, и поэтому узел крепления резца должен быть достаточно жестким. С другой стороны, необходимо изолировать резец от внешних воздействий, которые ведут к потере точности обработки, но для этого узел крепления резца должен быть по возможности мягким. Аналогичные задачи возникают при виброизоляции промышленных контрольно-измерительных комплексов.

При наличии ограничений в выборе параметров сужающего устройства,, например при заданной величине потери давления, при минимальных заданных прямых участках трубопровода и т. д., следует при расчетах также стремиться к обеспечению минимальной погрешности сужающего устройства. Так, требование иметь потерю давления на сужающем устройстве не более заданной величины обычно приводит к большим значениям т. С другой стороны, наличие у сужающего устройства вставок диаметром DB из стойкого материала -и хорошо обработанной внутренней поверхностью как раз обеспечивает минимальную погрешность а при больших значениях т (рис. 1-7 и 1-8). Таким образом, в некоторых случаях могут быть удовлетворены противоречивые требования. Однако следует помнить, что для диафрагм при т>0,56 значительно возрастает зе расчетного значения е, особенно при больших значениях Ар/р.

Экономичность опреснительных установок определяется двумя главными факторами: дополнительным расходом топлива в энергетической установке, связанным с работой опреснителей, и затратами на амортизацию. При этом, как правило, стремление снизить расход топлива за счет усложнения опреснителей ведет к увеличению их стоимости. Отысканию условий, при которых наилучшим образом удовлетворяются эти противоречивые требования, посвящен § 18. Здесь мы рассмотрим только методы оценки расхода тепла и топлива на опреснительную установку и укажем пути, которые позволяют достигнуть наименьших значений этих расходов. В связи с этим термин «экономичность» в дальнейшем изложении будет характеризовать лишь расход тепла и топлива.

2. Одним из простейших и эффективных мероприятий по повышению надежности является уменьшение напряженности деталей (повышение запасов прочности). Однако это требование надежности вступает в противоречие с требованиями уменьшения габаритов, массы и стоимости изделий. Для примирения этих противоречивых требований рационально использовать высокопрочные материалы и упрочняющую технологию: легированные стали, термическую и химико-термическую обработку, наплавку твердых и антифрикционных сплавов на поверхность деталей, поверхностное упрочнение путем дробеструйной обработки или обработки роликами и т. п. Так, например, путем термической обработки можно увеличить нагрузочную способность зубчатых передач в 2. . .4 раза. Хромирование шеек коленчатого вала автомобильных двигателей увеличивает срок службы по износу в 3. . .5 и более раз. Дробеструйный наклеп зубчатых колес, рессор, пружин и прочее повышает срок службы по усталости материала в 2. . .3 раза.

С учетом этих противоречивых требований, отыскание оптимальных значений углов а и у представляет собой довольно сложную задачу. На основании теоретических и экспериментальных исследований принимают: для кулачков с поступательно-движущимся толкателем а г=: 30° или у 2s 60°, для коромысловых кулачковых механизмов а ^ 45° или у ~^ 45°.

Авиация — одна из самых молодых и наиболее интенсивно развивающихся областей техники, сосредоточившая в себе многие характерные особенности современного научно-технического прогресса: комплексное использование разностороннего инженерного опыта и теоретических исследований, быстрое совершенствование и смену конструкций различных типов и групп машинного оборудования, удовлетворение жестких и нередко противоречивых требований (например, к весу и прочности самолетов, к величинам их максимальной и посадочной скоростей) и пр.

Для достижения оптимальных механических характеристик полимерных композитов, содержащих минеральные наполнители, необходимо выполнение противоречивых требований к поверхности раздела полимер — наполнитель (гл. 2):

Для обеспечения надежной работы скользящих контактов необходимо выполнение двух противоречивых требований —• устойчивой проводимости и минимального износа.

Технологическая точность тем самым должна выражать, как общее правило, единство противоречивых требований •— высокую функциональную-точность и низкую себестоимость машины, что может быть достигнуто, в частности, и на основе теории размерных цепей.

выдвигает, как уже подчеркивалось, ряд специфических, зачастую» противоречивых требований к конструкциям, которые должны быть максимально учтены на стадии проектирования. Конструктору необходимо выбрать основной принцип и схему построения машин, учесть наличие и свойства применяемых материалов,, обеспечить их наилучшее распределение в конструкции, предусмотрев технологические возможности производства, и т. д. При этом конструктор стремится предвидеть все последующие условия работы конструкции с возможными экстремальными ситуациями, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации. Для отыскания наилучшего решения необходимо рассматривать большое количество вариантов, число которых увеличивается с усложнением конструкции, расширением арсенала средств, находящихся в распоряжении конструктора. Поэтому сейчас принципиально меняется сам процесс проектирования, который строится, как указывалось выше, на основе широкого применения электронно-вычислительной техники. Проектирование должно-стать по сути дела диалогом между конструкторами и ЭВМ. Только ЭВМ с ее огромной памятью и быстродействием может обобщить разноречивые требования, перебрать возможные варианты и выбрать из них наилучшие. С помощью ЭВМ конструктор может затем «проиграть» разнообразные эксплуатационные ситуации. Оценив таким образом общий ресурс будущей машины и выявив ее слабые звенья, он может тут же внести необходимые изменения, пользуясь постоянной информацией ЭВМ. После окончательной отработки конструкции ЭВМ отпечатает рабочие чертежи деталей и выдаст программы их изготовления. При разработке универсальных алгоритмов и программ машинного проектирования'легко учитываются и экономические факторы, которые в большинстве случаев играют решающую роль при создании нового изделия.

Комплекс перечисленных, часто противоречивых, требований предопределил разработку принципиально нового способа двухдуговой сварки нахлесточных швов в раздельные ванны с комбинированной защитой дуг, при котором первая дуга,; проплавляющая необходимое число слоев, горит в С0а, а вторая, обеспечивающая требуемую форму усиления,— под флюсом. Дуги расположены на расстоянии 140—170 мм, скорость сварки 60—65 м/ч. При сопоставимой глубине проплавления швов удельные тепловложения такого процесса сварки на 30—40 % ниже по сравнению, например, с одно-или двухдуговой сваркой под флюсом. Высокая стойкость швов против образования пор достигается конструкцией соединения.

Наличие разнообразнейших «связей» с самолетом, окружающей средой и гиростабилизатором с астрокоррек-цией делает астрокупол в рассматриваемом случае средоточием сложнейших противоречивых требований. Требования аэродинамики заставляют делать его возможно меньше выступающим за обводы самолета и придавать ему обтекаемую форму. Требования со стороны оптической головки ведут к необходимости увеличивать размеры

Задача выбора параметров на стадии проектирования обычно является многокритериальной. Ее решение связано с необходимостью удовлетворения противоречивых требований, предъявляемых к механизму в процессе проектирования.

Форма меридиональных обводов .является одним из важнейших параметров, определяющим все основные показатели ступени, и обусловливается множеством часто противоречивых требований: обеспечения минимальных потерь энергии наряду с компактностью, высокой прочностью и технологичностью изготовления элементов и т. п. Потери энергии в РК в значительной мере определяются принятым законом изменения площади проходного сечения межлопаточных каналов. Характер изменения площади зависит от меридионального профиля проточной части, причем возможности воздействия на его изменение выбором конструкции значительно более широкие, чем в осевой ступени, где меридиональный профиль имеет относительно малую осевую протяженность и в большинстве случаев близок к коническому или цилиндрическому. Из общих соображений следует, что площадь проходного сечения должна плавно изменяться от входа РК к выходу, обеспечивая конфузорное течение рабочего тела.