Файл: Эрлих, М. Г. Структурный анализ при художественном конструировании промышленных изделий.pdf

4) трансформатор располагается вне силовой скобы (рис. 9, IV). Наибольшее распространение получила классическая струк­ тура. Несмортя на более выигрышные стороны конструктивной структуры II, ее использование все-таки ограничено относитель­ но большими размерами сварочных трансформаторов. Структура III фает возможность получить легко изменяемое рабочее прост­ ранство машин. Структура IV имеет преимущества при использо­ вании специальных схем питания и при сварке изделий со слож­

ной формой.

Рис. 10. Схемы конструкции машин со стоечной суоструктурой.

Для классического типа машин это следующие субструктуры: сто­ ечная (рис. 6, д), рамная (рис. 6, г), бескаркасная (рис. 6, е), ра­ ботающая по принципу фермы. Каждой соответствует один или не­ сколько вариантов конструкций машин (как материализованных структур). На рис. 10 приведены варианты конструктивного ре­ шения машин стоечного типа. Сопоставление приведенных схем со структурой данных машин показывает рациональность решения

21

первых трех и относительно большую трудоемкость последних. На рис. 11 даны основные варианты решения бескаркасных машин. Аналогичные примеры вариантов могут быть рассмотрены для других типов конструктивных структур.

Важно отметить, что среди классического варианта точечных машин наибольшее распространение получили стоечные и бескар­ касные структуры, на основе которых разработаны конструкции наименее трудоемкие при изготовлении.

Рис. 11. Схемы конструкций машин с бескаркасной субструктурой:

ls-1 — «Федерал»; 1в-2 — «Тохо»

Общая схема соотношений структурных уровней приведена на рис. 12.

Рассмотрение вертикального среза в структурах сварочных ма­

кая стабилизация осуществляется по степени конкретизации струк­ туры.

1. Активная структура — общая характеристика закономерно­ стей построения технических объектов данного типа. Эта струк­ тура наиболее стабильна в развитии объектов, так как именно она отражает главные (в нашем рассмотрении — физические) отноше­ ния ее элементов; да и элементы в настоящем материале — физи­ ческие данности. Закономерности, присущие активной структуре,

такого рода закономерности могут иметь широкое распростране­ ние); в них раскрывается о б щ а я т е н д е н ц и я развития данного класса изделий, указывающая на:

22

а) взаимное сходство между всеми входящими в класс суще­ ствующими и еще не существующими, но принципиально возмож­ ными решениями;

б) принципиальная свобода поисков соответствующих реше­ ний, несмотря на тот факт, что объективные способы реализации этих решений еще не найдены.

(пространственное) соотношение элементов (активной) структуры. Конструктивная структура несет с собой конкретные характери­ стики типа машины, как некоторого конструктивно определившего-

о ?=т

Рис. 12. Схема структурной классификации точечных машин:

ся образования, которое, однако, может еще уточняться далее, варьироваться, и еще более конкретизироваться в соответствую­ щих конструктивно-технологических пределах. В качестве после­ дующей конкретизации выступает конструктивная субструктура. Последняя является уточнением именно такого рода, о котором говорилось несколько выше.

3.Конструкции — как характеристика материализованного ре­

утверждаются технологические приемы построения созидаемого. Рассмотрение структурных уровней такого рода позволяет сде­

лать весьма существенный в методологическом отношении вывод:

23

эволюция машин осуществляется в основном на уровне конструк­ тивных структур (а также субструктур — как их разновидностей). Причем, стабилизация конструкций машин в рамках конструктив­ ной структуры одного типа приводит к формированию к о л и ч е ­ с т в е н н ы х изменений в созидаемом; тогда как стабилизация иных конструктивных структур приводит к к а ч е с т в е н н о м у из­

также художественно-конструируемый) объект как часть системы: т. е. не только сам объект выступает на уровне анализируемого системно-структурного образования замкнутого, а рассматривает­

(имеется в виду их потенциальные, «возможные» варианты), не­ которых в результате анализа конкретных условий производства и эксплуатации может быть выбрана наиболее оптимальная.

щается на возможность обеспечения удобства изменения паствора, вылета и т. д.). Такие требования чаще всего предъявляются к ма­ шинам, предназначенным для работы в ремонтных и походных мастерских, технологических лабораториях и т. д. В этом случае

части силовой конструкции. Дорогая рабочая сила и относительно невысокая стоимость металла делает оптимальной бескаркасную конструкцию точечной машины средней мощности.

Для активной структуры характерна определенная стабиль­ ность, это, однако, совсем не исключает возможности разработки новых конструктивных структур, субструктур и конструкций. Именно с этой точки зрения структурная классификация представ­

24

ляет большой интерес: она позволяет упорядочить процесс отбора

Оптимизация проектирования при использовании структурного анализа обеспечивается за счет: а) упорядочения условий прове­ дения анализа, в том числе и с точки зрения сбора информации пс имеющимся образцам машин; б) уменьшения вероятности получе­ ния нерационального решения.

Структурный анализ позволяет по-новому рассматривать дея­

к р е т и з а ц и я — это становление объекта, где основную роль вы­ полняет ведущая технико-функциональная идея, выраженная в активной структуре. Конструктивная структура фиксирует, за­ крепляет определенные технико-функциональные отношения, как требования, исходящие от конкретного производства. Игнорирова­ ние такого рода структурных «фиксирующих» закономерностей может.привести к случайным, нерациональным решениям. Примером в этом отношении может служить машина для контактной сварки фирмы «Лангэпэн» (рис. 7,г). Обладая оптимальной конструктив­ ной структурой с трансформатором в верхнем кронштейне, она имеет нерациональную конструкцию, фактически повторяющую стоечный вариант классического типа. Рассмотрим это более под­ робно. Конструкция корпуса машины состоит из вертикальной стойки, выполненной из швеллеров, к которым сзади крепится кар­ касный шкаф для размещения регулятора времени, контактора и других устройств. Такая конструкция обладает относительна большой трудоемкостью. Более оптимальным решением представ­ ляется здесь бескаркасный вариант, в котором стойка одновремен­ но служит шкафом для регулятора и контактора. Анализ конструк­

несен в сторону за силовую конструкцию, увеличивается сопроти­ вление электрического контура. Пример машины фирмы «Кука»> обладающей близкой конструктивной структурой, показывает, что возможно более оптимальное решение.

Рассмотрение эволюции машин, анализ структурно-конструк­ тивной матрицы как системы возможностей новых конструктивных решений объектов, а также сопоставление этих вопросов с иссле­ дованиями направлений развития отдельных элементов конструк­ ций— должны составлять важную часть прогнозирования в тех­ нике относительно технико-функциональных и художественно-кон­ структорских аспектов проектирования объектов. Прогрессивные технологические приемы во-многом определяют выбор тех или

25

иных конструктивных субструктур и конструкций так же как и тенденции изменения размеров основных элементов при их совершёнствовании. Так, для настоящего времени характерно уменьше­ ние габаритов трансформаторов за счет совершенствования техно­ логии их изготовления, повышения качества конструкционных ма­ териалов (трансформаторной стали изоляторов и т. д.).

В последнее время намечается также уменьшение габаритов блоков управления вследствие разработки интегральных схем, кон­ такторов за счет замены игнитронов тиристорами. В соответствии с тенденцией постоянного повышения стоимости рабочей силы, все это позволяет сделать вывод о перспективности на ближайшее бу­ дущее конструктивной структуры с трансформатором в верхнем кронштейне бескаркасного исполнения. Однако большие габариты трансформаторов не позволяют использовать этот вариант для машин с малым вылетом; также это затруднительно для исполь­ зования в машинах с радиальным ходом электрода и в других кон­ струкциях. Поэтому, предпочтительна такая система унификации, которая позволила, бы применять различные конструктивные

структуры.

Здесь мы подходим к наиболее важному моменту, обусловли­ вающему необходимость структурного анализа с точки зрения ра­ бот по у н и ф и к а ц и и и а г р е г а т и р о в а н и ю . Основное пре­ имущество последнего заключается в том, что появляется возмож­ ность закономерного анализа многопозиционного использования одних и тех же элементов в различных конструкциях машин' Именно этому структурный анализ и может служить в практиче­ ском отношении в очень большой степени, так как одновременный анализ всей системы объектов обеспечивает выделение взаимосвя­ занных частей и нахождения взаимозаменяемых узлов, т. е. эле­ ментов с наибольшим перекрестным использованием. Важно также то, что при таком подходе упорядочивается рассмотрение функцио­ нирующих пространств1 проектируемых объектов. Это является актуальным при координации размеров унифицируемых и агрега-

ренцированное» пространство, образуемое конструкциями, обеспе­ чивающими размещение узлов и деталей машины в принципиально различных зонах (рис. 7,г); внешнее (относительно несущей кон­ струкции) используемое пространство (рис. 7,а).

Для машин классического типа характерно «универсальное» пространство, в котором располагаются следующие основные узлы: трансформатор, контактор, регулятор времени. Машины с транс­

1 Под функционирующими пространствами понимаются такие пространства (участки, зоны, плоскости для навешивания различных аппаратов, узлов для крепления трансформаторов, блоков управления и т. д.) машины, которые орга­ низуют расположение вспомогательных систем.

26