Методы и приемы конструирования

1.4.1 Методы конструирования

Конструирование машин является областью проектирования, которое связано с поиском новых структур, систем и отдельных элементов машин.

Несмотря на различие задач, решаемых на отдельных этапах конструирования машин, начиная с синтеза общей структуры машин при разработке технического предложения и кончая изготовлением рабочих чертежей, имеются общие методы их решений.

К таким методам относятся:

- конструктивная преемственность;

- трансформация и инверсия;

- эвристика

Конструктивная преемственность при проектировании выражается в использовании всего опыта, накопленного в машиностроение вообще и в химическом машиностроении в частности. Такой подход оправдан тем, что каждая машина, каждая сборочная еденица – как правило, результат творчества нескольких накоплений конструкторов, причем в новых конструкциях используют наиболее удачные и прогрессивные решения. По этой причине, например, при выборе общей схемы машины технологическое задание обычно ореинтируют конструктором на определенный отечественный или зарубежный прототип (аналог), технические показатели которого находятся на высоком уровне.

Конструктивная приемственность предусматривает критический подход проектанта как к техническому заданию, так и к машинным аналогам, рекомендованным в качестве прототипа.

Для оценки тенденций конструирования машин заданного технологического назаначения рекомендуют строить графики или составлять таблицы отрожающие динамику изменения основных параметров машины по годам (например, удельные энергозатраты, производительность, металлоемкость, эффективность и т.д.). При использовании этого метода важное значение имеет ознакомление со справочниками – альбомами, архивом собственных разработок конструкторского бюро, изучение отечественной и зарубежной технической литературы и патентной информации, а также с данными поисковых научно – исследовательных работ отрасли. Конструктор должен ознакомится также с актами контрольных испытаний оборудования, анологичного проектируемому, отзывами и рекомендациями предприятий – потребителей этого оборудования.

Конструктивная приемственность не является простым или маштабированным переносом той или иной системы конструкции, так как проектант учитывает возможность использования в разботки всякой конструкции новых, более совершенных технологических средств (комплетующих изделий, конструкционных материалов, технологии изготовления, методов упрочнения и пр.).

На начальных стадиях проектирования особое внимание необходимо уделять выбору структуры и основных параметров проектируемой машины. Это обусловлено тем что принятые на стадии проектирования решение в дальнейшем практически определяют все основные свойства изделия. Как отмечено, параметрический синтез должен обеспечивать получение оптимальных параметров создаваемого оборудования.

Кругозор конструкора не должен быть ограничен техническими решениями, характерными для химического машиностроения. Необходимо постоянно знакомится с опытом передовых отраслей и машиностроения, новыми конструкциями решения типовых узлов и деталей, способами повышения или прочности, надежности, технологичности и пр. То- есть «при создании новой машины конструктор должен смотреть вперед, оглядываться назад и озираться по старанам», как сказал известный советский инженер Орлов П.И.

Метод трансформации и инверсии, предпологающий преобразование или обращение функции системы или ее элементов, широко используют при конструировании оборудования. Рассмотрим этот метод на примере. Так при выборе способа фильтрования в зависимости от направления движущй силы процесса (перепад давлений по сторонам фильтрующей перегородки) фильтрование может происходит вверх, когда движущая сила направлена вверх, или вниз, когда движущая сила совподает с направлением силы тяжести частиц суспензии. Фильтрование вниз предпочтительно для суспензий с крупными частицами твердой фазы, которые быстро оседают на фильтрующей перегородки и образуют пористый зернистый слой, исключающий засорение фильтрующий ткани мелкими частицами. В зависимости от способа фильтрования барабанные вакуум - фильтры имеют внешние и внутрение питание.

В химической промышленности широко используют валковые машины, которые состоя из двух цилиндрических волков (рабочие органы машины), совершающие принудительное вращение навстечу один другому. Такую машину в зависимости от режима и дополнительной оснастки можно использовать для измельчения кусковых материалов (волковая дробилка), прессование или прокатки сыпучих или вальцевание вязких материалов с получением непрерывной плитки или листа.

В отношениях инверсии (обращения) находится две конструкции измельчителей типа бегунов,

в одной из которых чаша 1 с размещенными в ней котками 2 неподвижна, а вдругой вращающая. В первом случаи котками приводится от центрального вала 4 и совершает сложное движение: переносное вращательное вокруг вертикальной оси и относительное вращательное вокруг оси водила 3. Материал измельчается раздавливанием и истеранием кусков, подаваемых в чашу, под действием силы тяжести котка. Во втором варианте когда вращается чаша оси катков неподвижны и на них не действует центробежная сила катков. Такая система привода позволяет использовать центробежные силы возникающие в измельчаемом материале, для его перемещения от центра чаши к переферии. В этом случаи упрощается использование пружин для увеличения силы нажатие на каток, что способствует повышения эффективности измельчителя.

Эвристика (от греч. слова - находить) – метод генерации идей, основный на использовани определенной системы наводящих вопросов. Цель такого подхода – побуждение творческой активности конструктора и его эффективная и целенаправленное включение в поиск новых решений. Предпологают, что при использовании этого метода проектант хорошо знаком с техническим заданием на оборудование, принципом его действия, конструкцией расчетной схемой, технической литературой, эксплуатационными данными и пр.

Обсуждают недостатки конструкции прототипа, устанавливают пути их улучшения, например, интенсификацией, модификации, унификации и т.д.

К эвристическому методу поиска новых идей относится так как называемая мозговая отака. Цель мозговой отаки при конструировании – стимулировать быстрое генерирование большого числа новых решений. С этой целью отбирают группу компетентных лиц, перед которой ставят определяемую задачу при чем оговаривают, что для решения принимают любые идеи, критика которых запрещается. При проведении сеанца мозговой отаки (приблизительно 0.5 часа) идеи возникают в слух и фиксируют, которые в последствии класифицируют по направлениям, а предположения оцениваются специалистами.