Примеры функционального анализа и построения конструктивно-функциональных и операционно-режимных структур

Методика проведения анализа технических систем.

Студенту выдается задание по анализу выбранного им техничес­кого объекта в соответствии с его специальностью. Для определе­ния соответствия выбранного Т.О. соответствующей специальности студент может использовать перечень типовых Т.О.,С.О. и композиций, приведенных в разделе 4 настоящего методического указания. Целесообразно выбирать реальные Т.О., в том числе являющиеся предметом курсового и дипломного проектирования. Исходным для проведения анализа Т.С. является наличие у студента описания устройства и принципа функционирования выбранного Т.О., а также, при необходимости, его чертежа или схематического изо­бражения с обозначенными позициями конструктивных элементов.

Работа выполняется в следующей последовательности.

В соответствии с описанием Т.О. его разделяют на соответ­ствующее число элементов, каждый из которых имеет вполне оп­ределенную функцию по обеспечению работы Т.О. в целом или его отдельных элементов. Предельное детальное разделение Т.О. воз­можно до неделимых (в функциональном смысле) элементов.

Одновременно с разделением Т.О. на элементы выделяют объекты окружающей среды (О.С.) (объекты производства), с которыми рассматриваемый Т.О. находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на его конструкцию. К объектам О.С. относятся в первую очередь объекты, воспринима­ющие действие Т.О., а также такие, как подводимая энергия, уп­равляющие сигналы, объекты, на которые действуют отработанные вещества или неблагоприятные излучения и т.п.

Для последовательного описания (в виде таблицы) функций элементов выделяют главные элементы. К главным элементам от­носятся рабочие органы и другие элементы, которые непосредствен­но взаимодействуют с предметом обработки и объектами О.С.

При описании функций конкретного элемента целесообразно в скобках указывать обозначения других элементов и объектов О.С., с которыми данный элемент находится в функциональной связи.

Построение К.Ф.С. начинают с изображения в виде прямоуголь­ников вершин графа, которыми являются наименования элементов Т.О. и О.С., при этом он представляет из себя структуру с двухуровне­вой иерархией. Сам Т.О. или объекты О.С. составляют верхний горизонтальный уровень графа. Остальные уровни составляются из выделенных в соответствии с описанием Т.О. функциональных эле­ментов.

После этого строят направленные ребра графа. Ребра выходят из вершин элементов, чьи функции они описывают, и заканчиваются в вершинах - элементах, работу которых они обеспечивают, или в вершинах-объектах О.С., взаимодействующих с рассматриваемым элементом. Из каждой вершины - элемента выходит столько ребер, сколько функций имеет элемент.

При построении К.Ф.С. принимают следующие обозначения:

E₀ - главный элемент (если их несколько, то E₀₁, E₀₂...);

E₁, E₂...E_n – остальные элементы Т.О.;

V₁, V₂ ... V_n – объекты О.С.;

Ф₀,Ф₁…Ф_n - функции элементов (нумерация индексов соответст­вует нумерации элементов).

3.1. Построение конструктивно-функциональной структуры.

В качестве примера для анализа и построения К.Ф.С. выбра­но устройство для загрузки заготовок, например, к резьбонарезно­му станку, по авторскому свидетельству N988524. (Рис. 1).

Рис.1 Эскиз устройства для загрузки заготовок.

Устройство содержит основание 7, силовой цилиндр 3с толка­ющим механизмом и направляющий лоток 1. С целью обеспечения загрузки заготовок 13 в направляющий лоток 1непрерывным пото­ком, толкающий механизм выполнен в виде ползушки 4с подпружиненными тормозными элементами 5и смонтированных на ползушке двуплечих рычагов 14, одни концы которых через серьги 2 связаны с корпусом силового цилиндра 3, а вторые - установлены с возмож­ностью контактирования с заготовками 13 при этом шток 6 силового цилиндра 3 выполнен полым и закреплен на основании 7, а направ­ляющий лоток 1размещен внутри штока 6. Основание 7 обеспечивает точное размещение устройства на столе 15 резьбонакатного станка. Тормозные элементы 5 ползушки 4 подпружинены упругими элемен­тами 8, усилие которых регулируется резьбовыми пробками 9. Двуплечие рычаги 14 установлены на осях 10ползушки 4и одним концом через оси 11соединены с серьгами 2, которые, в свою оче­редь, через оси 12 соединены с корпусом силового цилиндра 3.Ра­бочей средой, приводящей в действие силовой цилиндр, является сжатый воздух.

Начнем анализ Т.О. с выявления объектов окружающей среды (О.С.) и его главных элементов, при этом необходимо иметь ввиду следующее:

- функция главного элемента (Г.Э.) как правило, совпадает с фун­кцией, самого Т.О.;

- О.С, для Г.Э., как правило, совпадают с объектами, на которые направлено действие Т.О. Полученные результаты сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 - Элементы О.С. и Г.Э.

Т.О.	О.С. (V)	Г.Э. (Eо)	Функция Г.Э. (Ф0)
Устройство для загруз­ки заготовок	Заготовка (V1) корпус резьбонакатного стан­ка (V2) рабочая среда (V3)	двуплечие рычаги	Подают (загружают) заготовки в рабочую зону резьбонакатного станка

Структурный анализ - это анализ технической системы, основанный на выявлении взаимодействий между элементами, входящими в компонентную модель. Информация, полученная в процессе структурного анализа, используется при построении функциональной модели [3].

В результате структурного анализа рассматриваемого устройства были выявлены взаимодействия между его элементами. Эти взаимодействия представлены в виде матрицы взаимодействий. По горизонтали и по вертикали перечислены элементы ТС, а на пересечениях столбцов и строк плюсами отмечены имеющиеся полезные взаимодействия, направленные на выполнение главной функции системы (Табл. 2).

Структурная модель является "путевой картой" выбора пар элементов при выявлении их функций в процессе проведения функционального анализа системы.

Таблица 2 – Структурная модель устройства для загрузки заготовок

Элементы

V1

V2

V3

E0

E1

E2

E3

E4

E5

E6

E7

E8

E9

E10

E11

E12

V1

+

V2

+

V3

+

E0

+

E1

+

E2

+

E3

+

+

E4

+

+

+

+

E5

+

E6

+

+

+

E7

+

+

E8

+

E9

+

E10

+

E11

+

E12

+

Дата добавления: 2017-01-14