Файл: Эрлих, М. Г. Структурный анализ при художественном конструировании промышленных изделий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 22
Скачиваний: 0
ния технических объектов идет на протяжении всей их истории. Здесь уместно сопоставить решение того или иного изделия чело веком с природными формами развития живого. «Каждая часть органического мира так прекрасно прилажена к жизненным усло виям, что представляется столь маловероятным, чтобы она внезап но возникла такой совершенной, как невероятно предположение, чтобы какой-нибудь сложный механизм был изобретен человеком прямо в самой своей совершенной форме».1
□ □
в |
г |
Рис. 5. Классы активных структур объектов (схематическое изображение активной структуры объектов):
а) стоечная; б) консольная; в) С-образная; г) рамная
Эта эволюция определяется в принципе развитием конструк тивных приемов, расчетных методов, становлением производств, изготавливающих и потребляющих технические объекты. На нее влияет также развитие объектов других видов, различных произ водств, систем знаний, взглядов людей — в том числе и эстетиче ских.
Обратимся к рассмотрению некоторых вопросов эволюции сва рочных машин.
При проектировании первых сварочных машин (см. рис. 6, а) использовались малые усилия (около 75 кг) и ток до 5000 А. Эти машины имели относительно небольшие кронштейны, служившие одновременно токоподводами. На форме машин существенно ска залась технология их изготовления — литье. Корпуса машин мас сивны, все углы завалены, применяются плавные переходы форм. Предпринималась попытка объединить в некоторых моделях меха ническую и электрическую системы (контура); для этой цели кор пус изготавливался из меди, к нему подключали колодки.
В 1920—1930 гг. отмечался значительный прогресс в сварочном машиностроении: возросла мощность машин, улучшилось качество электродов, были усовершенствованы режимы сварки, началиши роко использоваться пневматические и электромоторные приводы
1 Дарвин Ч. Собр. соч., т. I, М., изд. Лепковского, стр. 93.
14
Рис. 6. Схема эволюции точечных машин — классическая структура (машины изображены без дверей):
а) 20-е годы; б) 30-е годы; |
в) |
40-е годы; г) 60-е годы — ма |
шины завода «Электрик»; д) |
60-е годы — ВНИИЭСО СИАКИ; |
|
е, ж) 60-е годы «Федерал»; |
з) |
схема пространственного рас |
положения электрического и механического контуров в маши нах классического типа
давления, а также электромагнитные контакторы.1 Эти изменения сказались на конструкции и форме машин (см. рис. 6,6): увеличи лись относительные размеры кронштейнов, электрический и меха нический контуры дифференцировались в большей степени — (кронштейны выполнялись из чугуна и стали, токоподводы из ме ди). Увеличился корпус. В нем, кроме трансформатора, размешен контактор и другие элементы. Корпус еще представлял собой мас сивную литую конструкцию с боковыми проемами для доступа внутрь. Для более равномерной загрузки к его крышке крепился верхний кронштейн. Характер пластики формы машин сохранился,
так как они по-прежнему изготавливались методом литья. |
' |
Дальнейшая эволюция точечных машин была связана |
с разви |
тием технологии производства: внедрением сварки, штамповки, зиговки и других прогрессивных методов. Это позволило упростить процесс изготовления объектов, уменьшить их, металлоемкость. В течение 1940—1950 гг. корпуса серии МТП завода «Электрик» сваривали из трубчатых стоек, соединенных между собой швелле рами. К передним стойкам корпуса приваривали толстый стальной лист, к нему крепили кронштейны. Сзади лист усиливали верти кальными ребрами, что увеличивало его жесткость; этот элемент корпуса воспринимал основную часть нагрузки. Горизонтальные связи вовлекали в работу задние стойки. Интересно, что в этих проектах наметилась дифференциация механического контура на несущую систему и кожух. Трубчатые стойки использовались в ка честве ресиверов для сжатого воздуха; такая универсализация функций была весьма прогрессивна. Это решение позволило полу чать скругленные переходы формы машин.
Это соответствовало стилевым тенденциям того времени: по внешнему виду эти машины весьма, близки, изготавливавшимся
ранее — с литым корпусом. В последующих, |
модернизированных |
проектах этой серии от передних трубчатых |
стоек отказались — |
передний лист стал привариваться к вертикальным швеллерам, об ращенным корытом наружу. Сами же швеллеры маскировались накладными тонкостенными листами и только задние стойки ис пользовались как ресиверы; основную часть нагрузки воспринима ли швеллерные стойки. Форма изделия полностью повторяла ста рую. Наиболее четко такая структура выражена в объектах серии МТ завода «Электрик» (1960 г.). Швеллерные стойки (рие. 6,г) не маскируются. В связи с отказом от ресивера задние трубчатые стойки заменены гнутой коробчатой конструкцией.
Для упрощения технологии, а также уменьшения трудоемкости изготовления в ряде проектов (ВНИИЭСО, фирмы «Сиаки» и др.) от задней несущей части отказались и усилили швеллеры силовой скобы (рис. 6,6). Трансформатор, контактор и другие узлы маши
1 По-существу вопроса, |
здесь проявилось: во-первых, параллельное |
эволю |
|
ции сварочных машин, развитие внешней среды |
(внешней структуры по отноше |
||
нию к внутренней — самой |
сварочной машине); |
во-вторых, — влияние |
внешней |
структуры на внутреннюю. |
|
|
|
16
ны закрыли коробчатым кожухом |
с навесными дверями. В этих |
|||||
машинах |
м е х а н и ч е с к а я |
к о н с т р у к ц и я |
д и ф ф е р е н ц и |
|||
р о в а н а |
на н е с у щ и е и кожух . |
|
объектов: она |
|||
Обратим внимание на стоимость изготовления |
||||||
складывается в основном из двух |
(наиболее крупных) компонен |
|||||
тов— стоимости |
материалов |
и |
трудозатрат на |
их |
изготовление |
|
(производство). |
При определенных соотношениях может оказаться |
|||||
относительно более выгодным больший расход материалов при уменьшении трудоемкости изготовления. Так, в проекте машины американской фирмы «Федерал» (рис. 6, е) отказались от стоечной и рамной конструкций и перешли к бескаркасному методу сборки всего корпуса с использованием гибки листовой стали; гнутые бо ковины усилены в передней части полосами. Интересным момен том здебь является анализ работы корпуса машины на прочность. Соотношение высоты загруженной вертикальной части механиче ского контура к глубине (рис. 6,(3) не превышает 4: 1. Однако из сопромата известно, что при таком отношении распределение на пряжений по сечению балки отклоняется от закономерностей, по лучаемых при чистом изгибе, т. е., напряжения концентрируются в передней части стоек корпуса, в то время как задняя недогруже на. Это означает, что металл в конструкции используется нерацио нально. Тем не менее, здесь — свои выгоды: уменьшилось количе ство деталей корпуса, снизилась трудоемкость изготовления маши
ны, а отсюда и ее себестоимость.
Та же фирма разработала машину с корпусом, работающим по принципу фермы (рис. 6,ж). Конструкция, сваренная из про катных профилей, отличается рациональным распределением на грузок, а отсюда и металла. Усилия воспринимают здесь все эле менты корпуса. И еще одна деталь — сам корпус является частью унифицированной системы, на основе которой можно собирать ма шины для односторонней, многоточечной, рельефной сварки. Тру доемкость изготовления такого корпуса больше, чем при рамной,
стоечкой и бескаркасной системах. |
классической |
конструктивной |
||
Весь этот ряд мы относим |
к |
|||
структуре. В настоящее время |
выпускаются машины, |
имеющие |
||
иные, по сравнению с классической, |
конструктивные |
структуры. |
||
Так. в проекте фирмы «Кука» (рис. 7, а) силовая скоба |
разделена |
|||
на вертикальную и горизонтальные части. Между |
кронштейнами |
|||
устанавливается трансформатор, этим достигается минимальное сопротивлене электрического контура. Однако механический кон тур находится в недостаточно выгодных условиях, так как узлы крепления кронштейнов к вертикальной стойке работают в неудо влетворительных прочностных условиях (одновременно на кру чение и на срез). Корпус изготавливается способом гибки. По структуре к этой машине близка разработка французской фирмы «Лангэпэн» (рис. 7,6). Отличие состоит лишь в том, что трансфор матор вынесен за вертикальную ось механического'.контура и раз^ мещен в корпусе; это удлиняет токоподводы и увеличивает потреб
ляемую мощность по сравнению с машиной фирмы «Кука». Но са мым главным преимуществом обеих машин является возможность легкого изменения рабочего пространства.
Машина фирмы «Мессер-Грисхайм» (рис. 7, в) является проме жуточным вариантом между классической структурой и структу рой с расположением трансформатора в верхнем кронштейне. Здесь трансформатор помещен над корпусом и закрыт цельным гнутым верхним кронштейном. Корпус — бескаркасный, выполнен гибкой. Технологически машина проста.
Рис. 7. Схема конструкций точечных машин с нетрадиционной структурой:
а) фирмы «Кука»; б) фирмы «Лангэпэн»; в) фирмы «Мессер Грисхайм» (верхний кронштейн условно изображен приподня тым; г) фирмы «Лангэпэн»; д) ВНИИЭСО
В проектах завода «Электрик» (производства 1940 г.) и фирмы «Лангэпэн» (1960 г.) трансформатор расположен в передней части верхнего кронштейна (рис. 7,г). Преимущество данной структуры заключается в том, что вырезы в скобе для токоподводов выпол няются в ее наименее нагруженной зоне — т. е. в передней части кронштейна, а электрический контур, а также общие габариты ма шины минимальны. Применение трансформатора ограничено его размерами; если в продольной плоскости верхнего кронштейна трансформатор превышает размер самого кронштейна, то такая структура непригодна.
Во ВНИИЭСО предложена схема точечных машин (рис. 7,д\, в которых механический контур выделен в самостоятельную кон-
18