1.8. Описание функций элементов и построение функциональной системы технического процесса, материала и физического принципа действия [10]
Ранее говорилось об элементах описания технического объекта, входные, выходные и возмущающие функции которых имеют два вида связи соответственно два вида их структурной организации, одиночный и потоковые связи. В технических системах часто имеется несколько взаимосвязанных потоков. Каждый элемент технического объекта представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования соответственно. На рис. 1.6 приведены уровни ТО и схема разложения ТО по иерархическому принципу.
Рис. 1.6. Схема иерархии ТО
Ребрами ориентированного графа соответственно являются: входные и выходные функции: А1 - i - С1 - i - функциональная структура ФС;
А т 1 - j - С т 1 - j - технологические операции соединения элементов объекта (функциональная структура ФО);
А˜т 1 - z - С˜т1 - z - физико – технический эффект ФТЭ.
Пусть физический смысл возникновения подъемной силы, действующей на мяч при ударе отвечает эффекту Магнуса: - возникновение подъемной силы, действующей на тело, вращающееся в набегающем на него потоке газа. Вращающееся твердое тело образует в неограниченной массе вязкой жидкости окружное невихревое движение (рис. 1.8) с интенсивностью Г = 2 ∙S ∙ ω, где S и ω – площадь сечения и угловая скорость вращения тела. Структурная схема Магнуса представлена на рис. 1.9.
Пример Имеется технический объект – мяч (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Конструктивная схема изучаемого объекта – мяч:
1 – резиновая камера, наполненная воздухом; 2 - ниппель; 3 – Покрышка; 4 – Шнуровка
1
Вращательное движение
Рис. 1.8.. Схема эффекта Магнуса: (1 - пограничный слой)
Рис. 1.9. Структурная схема ФЭ эффекта Магнуса
На рис. (рис. 1.10).покажем уровни изучаемого технического объекта в соответствии с иерархией (Гл. 1, рис. 1.2.).
Рис. 1.10. Схема иерархии изучаемого ТО
Расчленим изучаемый объект на неделимые элементы и составим уровни расчленения (рис. 1.11.).
Рис. 1.11. Схема расчленения изучаемого объекта на неделимые элементы
На рис. 1.12 приведена схема последовательно – соединенных элементов. Каждый элемент схемы соединен физической операцией ФО1, ФО2, ФО3, ФО4. Найти варианты уменьшения числа физической операций.
Рис. 1.12. Схема элементов в объекте мяч, каждый из которых соединен функциональной операцией
Решение. Схема ФС представляет собой многоуровневую систему по горизонтали сверху вниз:
Рис. 1. 13. Уровни расчленения изучаемого ТО
Вывод по примерам:
Важный практический момент – износ покрышки. Это результат динамического взаимодействия материала покрышки с покрытием, например поверхностью игрового поля. Конфликтующая пара: мяч - поверхностью игрового поля. В момент касания поверхности поля мяч неподвижен. Вследствие большого момента инерции он не может мгновенно раскрутиться и какое - то время скользит. В это время происходит истирание поверхности покрышки. Следуя принципу идеальности, нужно при минимальных усложнениях системы использовать имеющиеся ресурсы в рассматриваемом объекте. Здесь целесообразно найти сформулировать идеальный конечный результат.
Из рис. 1.13. видно, что существует теоретическая возможность получить одну физическую операцию (одна звездочка) вместо трех, как показано на рис. 1.11. В предлагаемой задаче форма, герметичность рабочего объема с газом, стабильность заданных физических характеристик, - можно обеспечить, например изготовлением сплошной герметичной камеры без ниппеля и покрышки со шнуровкой из многослойного композиционного материала. Для этого потребуется разработка специального технологического регламента. Все зависит от степени индустриализации производства.