Технико-экономическое обоснование выбора проектного решения (стр. 5 из 6)
Для решения воспользуемся стандартом 1.1.3.
ЭП1 – 5.11. Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.
Недостаток 3 – пресс слишком энергоемок.
СУ – исследования показывают, что усилие прессования зубчатых шипов можно снизить, если статическое усилие сжатия заменить усилием ударного или вибрационного действия. НЭ–2 – существенно усложняется конструкция тормозного устройства. Технические противоречия: ТП–1 – если тормозное усилие пресса выполнить ударным, то снижается усилие прессования, но усложняется конструкция тормозного устройства; ТП–2 – если тормозное усилие сохранить обычным, то конструкция тормоза не усложняется, но усилие сжатия шипов велико.
ЭП1 – 5.7. Разделить объект на две части – тяжелую и легкую, передвигать только легкую часть.
ЭП2 – 5.14. Компенсировать действие массы объекта соединением его с объектом, обладающим подъемной силой.
Использовать стандарты 1.1.3, 1.1.7.
Недостаток 4 – большие габаритные размеры.
СУ – заготовки с нарезанными шипами подавать в пресс непосредственно из пакета с позиции нарезания шипов. НЭ–2 – уменьшается производительность. Технические противоречия : ТП–1– если заготовки подавать в пресс из пакета с позиции нарезания шипов, то уменьшаются габариты линии, но убывает ее производительность; ТП–2 – если при загрузке пресса заготовки подавать не из пакета, то производительность линии не уменьшается, но увеличиваются ее габаритные размеры.
Поскольку по условию задачи производительность линии требуется снизить, то можно считать, что данное техническое противоречие не обостренное. Недостаток 4 можно устранить обычным способом: подавать заготовки в пресс непосредственно из пакета.
20.3. Поиск новых идей решения
На данном этапе необходимо найти новые идеи решения поочередно всех задач.
Устранение недостатка 1. С целью базирования и фиксации пакета заготовок для нарезания шипов можно применить:
1) стол с направляющей линейкой и прижимом, пакет прижимать к упору и разворачивать вручную;
2) то же, но вместо стола использовать трубу прямоугольного поперечного сечения;
3) из ЭП2– 3.1 и стандарта 1.1.1 следует, что нужно использовать для базирования и перемещения пакета имеющееся даровое поле – гравитационное. Это можно сделать, если горизонтальное (традиционное) положение пакета при базировании и нарезании шипов заменить на вертикальное положение.
Используя стандарт 1.1.3, решаем, что стол или трубу следует закрепить на горизонтальном валу с целью разворота стола на 180° с помощью, например, пневмоцилиндра.
Устранение недостатка 2. Для смещения пакета заготовок вбок на половину шага зубчатых шипов можно предложить следующие варианты:
1) направляющую линейку стола смещать вбок между регулируемыми упорами пневмоцилиндром;
2) по стандарту 1.1.3, предлагается следующий вариант: если вал стола (трубы) снабдить парой винт-гайка, то при повороте вала на 180° стол сместится вбок на половину шага резьбы винта.
Устранение недостатка 3. Для снижения энергоемкости пресса можно применить ударную или вибрационную тормозную нагрузку. Предлагаются следующие варианты:
1) применить маховик с приводом, вращающийся навстречу подаче заготовок в пресс и кратковременно соприкасающийся с заготовками;
2) согласно стандарту 1.1.7 маховик должен соприкасаться с легкой промежуточной деталью, взаимодействующей с заготовками и выполненной из износостойкого материала.
Устранение недостатка 4: подавать заготовки в пресс непосредственно из пакета, расположенного горизонтально.
Итак, по задаче создано 8 вариантов разрешения технических противоречий. Проведем их анализ.
20.4. Анализ полученных вариантов идей
Анализ вариантов проводится с целью определения их совместимости в разрабатываемой технической системе и возможности нежелательных влияний на другие части системы (табл. 25).
Таблица 25
Анализ последствий использования новых технических решений
| Отрицательные последствия, влияющие на другие подсистемы | Положительные последствия, влияющие на другие подсистемы |
| Вариант 1. Стол с направляющей линейкой и прижимом: | |
| Ручной труд | Можно обрабатывать детали |
| Вариант 2. Стол в виде трубы прямоугольного сечения: | |
| Ручной труд, неудобно обслуживать | Можно обработать короткие детали |
| Вариант 3. Стол (труба) на поворотном валу: | |
| Ручная загрузка пакета | Позволяет базировать, фиксировать и перевертывать пакет |
| Вариант 4. Направляющая линейка, смещаемая вбок: | |
| Усложняет конструкцию | Позволяет правильно базировать |
| Вариант 5. Вал снабдить парой винт-гайка: | |
| Нет | Позволяет правильно базировать |
| Вариант 6. Маховик с приводом в контакте с заготовками: | |
| Подгорание древесины | Уплотняет шиповое соединение |
| Вариант 7. Маховик в контакте с промежуточной деталью, контактирующей с заготовками в прессе: | |
| Нет | Уплотняет шиповое соединение |
| Вариант 8. Стол (трубу) фиксировать горизонтально для подачи заготовок в пресс: | |
| Нет | Упрощает загрузку пресса |
20.5. Синтез работоспособных технических решений
Из вариантов идей, анализ которых приведен в табл. 25, попытаемся составить несколько вариантов проектных решений задачи. Цель этого этапа – составить как можно больше работоспособных вариантов системы.
При разработке вариантов проектных решений широко пользуются методом инверсии. В устройствах иногда бывает выгодно поменять узлы (детали) ролями, например, перемещаемый узел сделать неподвижным, ведущую деталь сделать ведомой. Целесообразно бывает инверсировать формы деталей, например, наружный конус заменить внутренним, выпуклую поверхность – вогнутой [48]. Каждый раз конструкция при этом приобретает новые свойства.
 |
Вариант 1. Линия включает суппорт 1 с фрезой 2, столом 3 и устройством для нанесения клея (рис. 38). Над столом смонтирован вал 4, соединенный с кассетой 5 для заготовок в виде трубы прямоугольного поперечного сечения. Пресс содержит подающие вальцы 6, тормозную колодку 7, взаимодействующую с заготовкой и расположенную между упорами, ограничивающими ее ход. Маховик 8 с приводом может кратковременно взаимодействовать с колодкой. Вал 4 имеет винтовую нарезку, взаимодействующую с гайкой. За прессом смонтировано пильное устройство 9.
При работе линии пачку заготовок немерной длины загружают в кассету. Заготовки падают на стол, и торцы их выравниваются. После этого заготовки зажимают прижимом. Включают суппорт, шипы нарезаются и смазываются клеем. Кассету с помощью вала поворачивают на 180о над столом, при этом винтовая нарезка вала смещает кассету вбок. Нарезают шипы на противоположных торцах заготовок. Кассету ставят в горизонтальное положение, и заготовки поштучно подают в пресс. Маховик ударной нагрузкой упрессовывает шипы. Образуется непрерывная склеенная лента, которую распиливают по длине пильным устройством 9.
Вариант 2. Решение отличается от варианта 1 тем, что заготовки вручную базируют по направляющей линейке и крепят на столе каретки, которую вручную перемещают относительно фрезы и клеенаносящих дисков. Стол с помощью эксцентриков может подниматься на половину шага шипов. После нарезания шипов заготовки вручную подают в пресс.
Вариант 3. Решение отличается от варианта 2 тем, что в прессе маховик кратковременно взаимодействует непосредственно с заготовкой.
Вариант 4. Решение отличается от варианта 2 тем, что стол каретки выполнен ступенчатым, причем одна ступенька выше другой на половину шага шипов.
Вариант 5. Решение отличается от варианта 4 тем, что стол выполнен плоским, но для поднятия пакета заготовок на половину шага шипов под пакет кладут прокладку.
Предложенные варианты представляют собою область допустимых решений.
20.6. Оценка вариантов и выбор решения
На этом этапе сначала уточняется область эффективных решений, а затем выбирается окончательный вариант решения задачи, рекомендуемый для дальнейшей конструкторской проработки.
Будем считать, что достижение удачного результата обеспечивают следующие критерии:
А1 – увеличение надежности работы линии;
А2 – снижение энергопотребления;
А3 –повышение уровня автоматизации;
А4 – точность и стабильность базирования;
А5 – простота и удобство наладки станка;
А6 – простота системы управления.
Варианты Yi и критерии Аj занесем в табл. 26 и произведем ранжирование вариантов.