Основные понятия, определения и сокращения 4 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 13Следующая ⇒

При создании высокоэффективных поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия важнейшим является принцип обеспечения сложной кинематической структуры транспортного движения многомерной замкнутой структуры технологических элементов. На рис 1.14 показаны варианты сложной структуры принципиальных кинематических схем транспортного движения с двумя и тремя элементарными движениями. Здесь структурные схемы составляются на основании двух элементарных движений: вращательного (ротация) R и поступательного (трансляция) T. Первая цифра у буквы обозначает номер системы координат, относительно которой реализуется движение, а вторая цифра обозначает ось системы координат. Однако, в целом, общее число элементарных движений кинематической схемы может быть не ограничено. При этом количество вариантов кинематических схем также может быть различным, так как оно является открытым к развитию множеством.

Можно отметить, что для роторных машин используется принципиальная кинематическая схема, состоящая из одного элементарного вращательного транспортного движения. Произведя добавления к этой схеме дополнительных движений можно получить любую сложную структуру транспортного движения элементов технологической системы. Однако синтез таких сложных структур представляет собой предмет дальнейших исследований.

Проектирование поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия следует вести на основании нового принципа, заключающегося в обеспечении соответствия (равенства) общего числа элементарных транспортных движений сложной структуры принципиальной кинематической схемы количеству классов подсистем сложной многомерной замкнутой рекуррентной структуры технологических элементов. Только когда число элементарных транспортных движений сложной структуры принципиальной кинематической схемы равно количеству классов подсистем структуры технологических элементов возможно создание принципиально-структурной модели. На рис. 1.15 представлена схема синтеза сложных принципиально-структурных моделей поточно-пространственных технологических модулей непрерывного действия, который реализуется на базе этого принципа. Здесь обозначено: Q - знак биективного соответствия, Ä - знак композиции элементов. С помощью таких схем (рис. 1.15) выполняется синтез конкретных вариантов принципиально-структурных моделей поточно-пространственных технологических модулей непрерывного действия (рис 1.16). На основе принципиально-структурной модели выполняется параметрический синтез поточно-пространственных технологических модулей. Данный принцип дает возможность создавать принципиально новые технологические системы с качественно новыми свойствами и новые классы технологических машин.

Принцип обеспечения параллелелизма функционирования подсистем (к-1)-го класса в подсистемах к-го класса сложной многомерной замкнутой структуры технологических элементов позволяет создать технологические системы высокой и сверхвысокой производительности. Цикловая производительность таких технологических систем будет определяться в соответствии со следующим выражением

(1.14)

Заметим, что когда реализованы описанные выше принципы проектирования поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия, необходимо обеспечить принцип последовательного фазового смещения процесса выполнения заданных основных и вспомогательных функций в подсистемах (к-1)-го класса подсистем к-го класса сложной многомерной замкнутой структуры технологических элементов. Выполнение этого принципа должно основываться на базе следующих временных зависимостей:

(1.15)

где m – число входов в подсистему (k-1)-го класса;

- длительность кинематического цикла в подсистеме k-го класса;

- длительность кинематического цикла в подсистеме (k-1)-го класса;

- количество технологических элементов в подсистеме (k-1)-го класса.

Реализация этого принципа дает возможность обеспечения поточности функционирования технологических систем по подсистемам и последовательности загрузки изделий в технологическую систему, а также непрерывности функционирования всех подсистем технологической системы. Таким образом, данный принцип обеспечивает качественно новые свойства создаваемым технологическим системам непрерывного действия.

Можно заметить, что отдельные принципы не позволяют реализовать совокупность качественно новых свойств технологических систем. Только совместное применение комплекса новых принципов обеспечивает возможность создания качественно новых технологических систем нового поколения. Так обстоит дело и с описанными выше принципами. При этом принцип обеспечения непрерывности функционирования всех подсистем сложной многомерной замкнутой структуры технологических элементов системы дает возможность создания технологий и технологических систем непрерывного действия с точки зрения транспортного движения технологических элементов. Причем непрерывность функционирования может быть выдержана только на основании комплекса разработанных выше принципов проектирования поточно-пространственных технологических систем. Кроме того, использование описанных выше принципов проектирования обеспечивает возможность создания принципиально-структурных моделей поточно-пространственных технологических модулей непрерывного действия, на базе которых создаются конкретные варианты технологических систем высокой и сверхвысокой производительности.

На рис. 1.16 в качестве примеров представлены некоторые варианты принципиально-структурных моделей поточно-пространственных технологических модулей: рис. 1.16,а – поточно-винтовой технологический модуль; рис. 1.16,б – поточно-спиральный технологический модуль. Здесь показано: - вход заготовок, - выход готовых изделий, R – радиус начальной окружности поточно-винтового технологического модуля, - шаг пространственной траектории технологического модуля; l – длина осевого или радиального перемещения предмета обработки в соответствующем технологическом модуле. Основные принципы создания таких моделей будут представлены в последующих главах данной работы.

С усложнением техносферы возникает проблема, связанная с необходимостью упорядочивания структуры сложных систем, которая может быть решена различными методами, так как ее развитие подчиняется действию общих и частных законов техники. Одним из перспективных путей развития техносферы и упорядочивания ее объектов является создание модульных структур на всех этапах жизненного цикла технических систем. При этом модульность проектирования подсистем и всей технологической системы есть своеобразная направленность развития технологических систем непрерывного действия. Модульность это свойство технологической системы, обеспечивающее возможность декомпозиции ее структуры на ряд связных модулей. Модульная структура предполагает реализацию модулей на всех иерархических уровнях технологической системы.

Важным моментом при создании новых технологий и технологических систем является реализация принципов мехатроники и адаптроники. Это особенно эффективно для технологических систем непрерывного действия, в условиях, когда имеются транспортное и технологическое движения, которые должны быть связаны по определенным закономерностям. При этом принципы адаптроники дают возможность технологическим системам приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям и устойчиво реализовывать заданные функции.

Можно отметить, что кроме приведенных принципов, при создании высокоэффективных технологических систем, широко должны быть использованы известные принципы, применяемые в технике. Это, прежде всего принципы технологии машиностроения, автоматизации производственных процессов, оптимизации, эргономики, маркетинга и другие. На базе композиции известных принципов возможны случаи создания новых способов и технологических систем нового поколения. При этом комплексное использование известных и новых принципов проектирования дают предпосылки к созданию принципиально новых вариантов технических решений по синтезу поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия.

Таким образом, приведенные новые и известные принципы проектирования позволяют создавать технологические системы с качественно новыми свойствами и возможностями. Эти технологические системы именуются поточно-пространственные технологические системы непрерывного действия (ППТС).

Контрольные вопросы по лекции:

1. Назовите основные принципы создания роторных и роторно-конвейерных технологических машин.

2. Назовите основные принципы создания высокоэффективных технологических систем непрерывного действия.

3. Назовите основные варианты моделирования пространственных технологических зон технологических систем непрерывного действия.

ЛЕКЦИЯ 4.

СХЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И КЛАССЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Цель занятия: формирование у магистрантов комплекса знаний об общих закономерностях и тенденциях развития современного машиностроительного производства на базе технологии и технологических систем непрерывного действия.

Основные задачи занятия: 1. Ознакомление студентов с особенностями математической модели схемы технологического воздействия с линейными параметрами воздействия.

2. Ознакомление студентов с особенностями математической модели схемы технологического воздействия с поверхностными параметрами воздействия.

3. Ознакомление студентов с особенностями математической модели схемы технологического воздействия с объемными параметрами воздействия.

Совокупное технологическое преобразование заготовки в изделие в процессе технологического воздействия можно анализировать, используя некоторые положения теории множеств и топологии. В этом случае, заготовку необходимо рассматривать как некоторое фиксированное множество , между точками и подмножествами которого определено предельное отношение или отношение близости , а изделие – как множество , в котором также определены отношения близости. При этом состояние ПО в период технологических преобразований можно описать множеством D, состоящим из множеств топологических пространств ПО в фиксированные моменты времени :

(1.16)

где D – множество топологических пространств;

- текущее значение множества топологического пространства ПО в момент времени .

В этом случае, свойства множества топологических пространств представляется множеством:

(1.17)

где C – множество свойств множества топологических пространств ПО;

- текущее множество свойств топологического пространства ПО в момент времени .

Следует отметить, что совокупное технологическое воздействие N орудий и средств обработки на ПО реализуется во временной последовательности, которое также представляем множеством:

(1.18)

где N – множество технологических воздействий операторов на операнд;

- текущее множество технологического воздействия в момент времени .

В свою очередь, текущее множество состоит из множеств технологических воздействий материального, энергетического и информационного характера:

(1.19)

- множество элементов технологического воздействия материального характера в момент времени ;

- множество элементов технологического воздействия энергетического характера в момент времени ;

- множество элементов технологического воздействия информационного характера в момент времени .

Здесь:

(1.20)

где - элемент множества ;

- элемент множества ;

- элемент множества .

Следует заметить, что для представления конкретного множества различных методов и видов технологического воздействия орудий и средств обработки на ПО необходимо элементы множеств упорядочить и составить в множества упорядоченных троек . Этот процесс математически реализуется с помощью декартова произведения. В связи с этим, технологическое воздействие представляем новым упорядоченным множеством:

(1.21)

где - упорядоченное множество элементов технологического воздействия в момент времени .

Декартово произведение (1.21) может быть отождествлено с множеством всех последовательностей вида , в которых . Такие последовательности называются кортежами длины равной трем и имеют обозначение

(1.22)

Выражение (1.22) является обобщающим для всех видов технологического воздействия орудий и средств обработки на ПО. С помощью обобщающего выражения (1.22) можно описать любое технологическое воздействие орудий и средств обработки на ПО. Для реализации конкретного технологического воздействия орудий и средств обработки на ПО, например термообработка, физико-химические методы обработки или обработка резанием, задаются кортежи соответствующие данному типу обработки, а элементы выбираются в соответствии с режимами технологического воздействия. При этом часть кортежей принимают значения пустого множества.

Рассматривая процессы технологических преобразований заготовки в изделие, можно отметить, что заданные свойства ПО получают в результате целенаправленного технологического воздействия орудий и средств обработки на ПО в момент времени . В то же время, именно свойства ПО, например физико-механические свойства, геометрическая форма и размеры ПО, являются характеристическим образом технологического воздействия , которое является прообразом свойств. В этом случае, абстрагируясь, процесс технологических преобразований ПО в ППТС можно представить как отображение прообразов и на (в) образ . Тогда можно записать выражение для взаимно-однозначного (биективного) отображения:

(1.23)

где f – отображение действующее из множества в множество .

Весьма важно отметить, что выражение (1.23) совместно с уравнением (1.22) является общим для всех типов технологических преобразований заготовки в изделие.

Можно усмотреть, что зависимости для определения топологии формообразования поверхности резанием являются частным случаем предлагаемых выражений (1.22) и (1.23). Рассмотрим этот факт более подробно.

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 65; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!