Основы проектирования и конструирования (стр. 15 из 53)
- количество покупных деталей (узлов) в изделии; 
- количество деталей (узлов), заимствованных из других изделий.Группа 8 Патентно-правовые показатели.
Показатель патентной защиты - показатель характеризует наличие в изделии составных частей, защищенных патентами. Показатель определяется количеством охранных документов, выданных на изделие и его элементы.
Показатель патентной чистоты.
Этот показатель характеризует возможность беспрепятственной реализации изделия за счет отсутствия в нем составных частей, подпадающих под действие охранных документов в стране предполагаемого сбыта. Показатель определяется в результате выполнения патентного обзора.
Группа 9 Показатели безопасности
9.1 а) Уровни звуковой мощности в октавных полосах частот или звукового давления в октавных полосах частот (ДБ).
9.1 б) Корректированный уровень звуковой мощности или эквивалентный уровень звука (ДБА).
9.1 в) Уровень шумовых характеристик по отношению к допустимым предельным значениям. (ГОСТ 12.1 003-83 ССБТ).
9.2 а) Логарифмические уровни вибростойкости в октавных полосах частот (ДБ).
9.2 б) Уровень вибрационных характеристик по отношению к допустимым предельным значениям. (ГОСТ 12.1 012-78 ССБТ).
Категория взрывобезопасности, диктуемая условиями эксплуатации технического объекта.
Группа 10 Показатели транспортабельности.
Степень соответствия массы изделия нормативной грузоподъемности транспортных средств.
Степень соответствия массы изделия нормативной грузоподъемности транспортных средств.
Трудоемкость подготовки изделия к транспортировке (н-ч).
Трудоемкость послетранспортной подготовки изделия к монтажу и эксплуатации (н-ч).
Группа 11 Экологические показатели
Удельный выброс отходов в атмосферу (кг/ч/ед. главного параметра).
Удельный выброс отходов в гидросферу (кг/ч/ед. главного параметра).
Удельный выброс отходов в литосферу (кг/ч/ед. главного параметра).
Относительная концентрация выбросов в атмосферу, гидросферу, литосферу по компонентам:
,где
- фактическая концентрация;ПДК - предельно допустимая концентрация компонента.
2.4 Выбор главного параметра
При расчете ряда перечисленных выше показателей технического уровня и качества технических объектов требуется использовать главный параметр этих объектов. Что же требуется выбрать в качестве этого главного параметра? Для правильного ответа на этот вопрос полезно рассмотреть несколько различных ситуаций.
Если технический объект имеет определенную производительность, то в качестве главного параметра выбирается производительность машины, аппарата, установки, технологической линии.
Если назначение аппарата определяется его объектом (хранение, транспортировка продукта), то в качестве главного параметра выбирается объем аппарата.
Если технологический процесс может осуществляться в емкостных аппаратах при разных давлениях (в разных схемах), то при сравнении эффективности за главный параметр может быть принято произведение объема аппарата на рабочее давление.
Если технический объект не имеет определенной производительности вследствие переменного состава продукции (различные виды резинотехнических изделий, изготавливаемые на вулканизационных прессах, разные детали из разных конструкционных материалов, обрабатываемые на металлорежущих станках и т.д.), в качестве главного параметра может быть выбрана определяющая конструктивная характеристика машины: высота центров токарно-винторезного станка, диаметр планшайбы карусельного станка, площадь стала продольно-строгального станка, диаметр шнека экструдера или листовой машины и т.д.
В аппаратах и машинах, производительность которых в решающей степени зависит от рабочей поверхности (поверхность теплообмена в теплообменных аппаратах, поверхность фильтрации в фильтрах) главным параметром будет величина этой поверхности.
2.5 Технический прогресс и сложность технических объектов
А.И. Половинкин, Б.С. Флейшман и др. попытались проанализировать динамику роста сложности технических объектов на всем историческом пути развития техники и прогнозировать появление новых классов технических систем в будущем.
Для оценки сложности была использована теоретикомножественная концепция, согласно которой сложность системы определяется количеством входящих в эту систему элементов.
Результаты анализа приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1
Эволюция сложности технических объектов
| Этап | Уровень сложности | Среднее количество элементов, № | Время возникновения, t |
| 1 | а) Сложные предметы | 10 | 15-10 тысячелетие до н.э. |
| б) Превращающиеся предметы, меняющие свойства при термообработке | 1 | 7 тысячелетие до н.э. | |
| 2 | Простые системы элементов | 10-102 | 1000 лет назад |
| 3 | Простые системы механизмов | 10-103 | ХV - ХIХ века |
| 4 | Простые системы машин | 104 | ХХ в. |
| 5 | Автоматические системы, однозначно реагирующие на ограниченный набор внешних воздействий | 104-105 | ХХ в. |
| 6 | а) Сложные системы с массовым случайным взаимодействием элементов | 104-107 | ХХ в. |
| б) Сложные решающие системы | 104-109 | середина ХХ в. | |
| в) Самоорганизующиеся, превращающиеся сложные системы, имеющие гибкие критерии различения сигналов и гибкие реакции на внешние воздействия | 108-1010 | конец ХХ в. |
Построенная по данным таблицы 2.1 функциональная зависимость сложности технических объектов от времени их появления представляет собою круто восходящую экспоненту, экстраполяция которой позволяет ожидать дальнейшего быстрого роста сложности техники. Поэтому А.И. Половинкин прогнозирует появление в перспективе еще двух классов технических систем:
самоорганизующиеся предвидящие сложные системы, способные к росту, развитию, содержащие 108-1030 элементов;
парадоксальные (перевоплощающиеся) системы, способные управлять пространством и временем, изменять космические формы своего бытия, содержащие 1030-10200 элементов.
Не ставя перед собой задачу оценки обоснованности указанного уровня сложности прогнозируемых систем, отметим лишь, что, по расчетам американского ученого У. Эшби, вся видимая часть Вселенной содержит 1073 атомов.
В.С. Поликарпов, ссылаясь на данные Д. Рорвика, считает, что все вещество Вселенной в пересчете на атомы водорода составляет 1078 атомов. Таким образом, создание парадоксальной системы, соответствующей прогнозу А.И. Половинкина, потребовало бы уничтожения Вселенной.
Но вернемся к земным масштабам. Рассмотрим теоретически достижимую сложность и размеры технических объектов применительно к электронным, и механическим системам. Масса Земли составляет 5976×1021кг.
Наиболее компактными размерами, обеспечивающими получение самых сложных технических систем, обладают сегодня большие интегральные схемы. В 1см3 полупроводникового кристалла, являющегося носителем такой схемы, размещается 104 элементов. Самым распространенным химическим элементом на Земле, используемым в качестве полупроводника, является кремний, содержание которого составляет 15,2% массы планеты, или 908,35×1021кг. Учитывая, что плотность кремния 2330 кг/м3, нетрудно подсчитать, что, использовав весь кремний, имеющийся на Земле, можно было бы получать электронную систему, содержащую 3,9×1030 элементов. Объем такой электронной системы составит 3,9×1020м3, что составляет около 10% объема земного шара.
Необходимо оговориться, что теоретически можно представить себе более высокую плотность упаковки элементов, Природа дает нам такой пример. Человеческий мозг содержит в 1 см3 107 элементов (нейронов). Таким образом, работы по микроминиатюризации в области электроники имеют перспективу.
В этом случае можно представить перспективную возможность получения электронных систем с числом элементов порядка 1030 элементов, не оказывающую заметного влияния на поведение нашей планеты в Космосе.
Характеристики некоторых механических систем приведены в таблице 2.2
Таблица 2.2
Характеристики механических систем
| Технический объект | Объем, ТО (по габаритным размерам) V, cм3 | Масса ТО G, кг | Количество элементов, n | Плотность упаковки,  | Удельная масса,  |
| часы "Луч" | 0,46 | 51 | 102 | ||
| часы "Молния" | 4,7 | 51 | 11 | ||
| Ретурный цилиндр пресса вулканизационного | 5,5×103 | 24 | 31 | 5,6×10-3 | 4,3 |
| Главный цилиндр пресса вулканизационного | 7,9×104 | 351 | 29 | 3,6×10-4 | 4,4 |
| Пресс вулканизационный 100´250´ГЭ | 4,8×105 | 1433 | 195 | 4×10-6 | 3 |
Из таблицы 2.2 следуют выводы:
Даже в самых компактных механических системах плотность упаковки ниже, чем в электронных системах, как минимум, на 2-3 порядка.