Современные средства и методы проектирования машиностроительных изд

ки веществ или энергий, а, напротив, только на числовые значения отдельных физических параметров свойств или состояний, при помощи которых описываются соответствующие виды энергий, вещества или сигнала.

Рис. 7.6. Пример операции 6 в оптике – изменение величины светового потока: а – при открытой диафрагме; б – при прикрытой диафрагме; 1 – диафрагма; 2 – световой поток

Под увеличением или уменьшением величин энергетических уровней следует понимать две операции, противоположные друг другу, у которых изменяется лишь величина (числовое значение) состояния. Параметрами состояния, например, могут быть путь, сила, давление, объем, температура, т.е. все составляющие энергии. Системы, у которых возрастание величины энергетического уровня или сигнала может регулироваться и у которых определяется отношение (коэффициент усиления) в пределах между регулируемой и выходной величиной, обычно называются усилителями. Примерами этого являются известные электрические, механические и пневматические усилители.

Под «Увеличением» или «Уменьшением» параметров веществ следует понимать операцию, при которой изменяется значение параметра свойства вещества (увеличивается или уменьшается). Например, изменениями значений параметров свойств веществ могут быть повышение или снижение электропроводности или изменение отражательной способности.

Под «Увеличением» или «Уменьшением» сигналов следует понимать операцию, при которой изменяется лишь значение

91

параметра состояния физической величины, образующей сигнал. Поскольку потоки сигналов с физической точки зрения, по существу, представляют собой потоки энергий, то для «Увеличения» или «Уменьшения» сигналов, в сущности, является приемлемым то же самое определение, что и для потоков энергий. Регулируемые операции «Увеличение» обычно характеризуются как усилители. В качестве примеров могут служить известные механические, электрические и пневматические усилители.

7. Изменение направления – Изменение направления.

Эти основные операции обеспечивают изменение направления векторной физической величины, значение которой остается неизменным. Изменение направления осуществляют: коленчатые равноплечные рычаги, передачи с коническими шестернями (рис. 7.7), зеркала и отражательные пластины, изогнутые трубопроводы или световоды и т.п.

Рис. 7.7. Пример операции 7 – коническая передача: а – прямое движение; б – реверс

Для реализации операций «Изменение направления» и «Проведение» в отдельных случаях могут быть использованы одинаковые физические эффекты и соответственно одинаковые конструктивные элементы. Например, световод может применяться для проведения светового пучка и для изменения направления пучка лучей; такую же двойную функцию может иметь резиновый шланг с жидкостью. Это объясняется тем, что конструктивные элементы имеют не одно, а несколько свойств.

92

8.Выравнивание – Колебание. Любой проводимый поток

влюбой момент времени имеет определенное направление (направление движения). Поток может или постоянно сохранять свое направление, или колебаться. Операции «Колебание» соответствуют два противоположных направления потока, причем переход от одного направления потока к другому происходит, соответственно, в определенный момент времени (момент обращения). Операцию, которая из колеблющегося потока вызывает возникновение потока с определенным направлением, следует называть «Выравнивание». Этой основной противоположной операции соответствует переход от сориентированного к колеблющемуся потоку, ее следует называть «Колебание». Узлы, в которых выравниваются потоки энергий и веществ, это, например, электрические выпрямители, муфты свободного хода, обратные запорные клапаны и др. Примером операции «Колебание» может служить операция шарнирного четырехзвенника с вращающимся приводным кривошипом и колеблющимся ведомым звеном (кривошипнокоромысловый механизм).

«Выравнивание» и «Колебание» представляют собой две операции, противоположные друг другу, которые служат для того, чтобы преобразовывать колеблющийся поток энергий или вещества в сориентированный поток или сориентированный поток преобразовывать в колеблющийся.

В этой связи основные операции «Выравнивание» и «Колебание» не идентичны сигналам или потокам сигналов, поскольку факт колебания или неизменности физической величины может соответствовать двум различным видам информации. Поэтому эти основные операции целесообразно применять для физических величин, а не для величин, используемых

втехнике связи.

9.Связь – Прерывание. Основная операция «Прерывание» аналогична действию выключателя: прерывает (останавливает) поток энергии, вещества или информации и, следовательно, прекращает их передачу от одного пункта к другому. Операция

93

«Связь», напротив, восстанавливает (возобновляет) движение или передачу энергии, вещества и сигналов в потенциально существующем потоке. Примеры реализации этих операций: действие выключателей, соединительных муфт, затворов (рис. 7.8), задвижки, запорные клапаны, сцепление (рис. 7.9) и т.п.

Рис. 7.8. Пример операции 9 – действия затвора фотоаппарата: а – закрыт; б – открыт

аб

Рис. 7.9. Пример операции 9 – схема работы сцепления:

а– педаль сцепления отжата; б – педаль нажата.

1– маховик; 2 – кожух; 3 – мембранная пружина; 4 – выжимной подшипник; 5 – вилка; 6 – нажимной диск; 7 – ведомый диск

Следует заметить, что для реализации операций «Связь – Прерывание» и «Увеличение – Уменьшение» в отдельных случаях могут быть использованы одинаковые конструктивные (функциональные) элементы, которые обеспечивают реализа-

94

цию двух основных операций (например, задвижка на трубопроводе и т.п.). В обычном словоупотреблении эти обе операции зачастую называются просто «Выключение».

10. Соединение – Разъединение. Основные операции «Со-

единение – Разъединение» имеют отношение к неоднородным потокам (энергий, веществ и сигналов) с различными значениями физических величин (масса, плотность, окраска, агрегатное состояние, амплитуда, длина волны, геометрическая форма, размеры и т.п.). Операция «Соединение» реализуется, например, смесителями механических компонентов, частот электрических сигналов, карбюраторами и насосами, в которых соединяется энергия и вещество и т.п. Операции «Разъединение» реализуются в сепараторах, центрифугах, различных фильтрах, спектроскопах, сортирующих устройствах (табл. 7.2), гидравлических двигателях или турбинах, радиаторах водяного отопления, разъединяющих энергию и вещество и т.п.

Операции, при которых вещество и энергия разделяются или соединяются, реализуются гидравлическими двигателями. Шестеренчатый насос (рис. 7.10, а) или шестеренный гидромотор (рис. 7.10, б) являются точными примерами операций «Соединение» или «Разъединение» вещества и кинетическойэнергии.

аб

Рис. 7.10. Пример реализации элементарной функции «Соединение» и «Разъединение» потока энергии и вещества:

а– гидравлический шестеренчатый насос;

б– гидравлический двигатель

95

Наглядным примером операции «Соединение» и «Разъединение» для светового потока служит призма (рис. 7.11).

Рис. 7.11. Пример элементарной функции «Соединение» (а)

и«Разъединение» (б) для светового потока

11.Объединение – Разделение. Основные операции

«Объединение – Разделение» обеспечивают соответственно объединение нескольких однородных потоков энергии, веществ или сигналов в один поток или, напротив, разделение одного потока на несколько однородных потоков. Устройства, реализующие операции «Объединение – Разделение», взаимодействуют с такими потоками энергии, веществ и сигналов, в которых параметры потока, кроме количества энергии, вещества или сигналов, до и после устройств «Объединения – Разделения» остаются неизменными.

Примеры реализации операций «Объединение – Разделение» передачи с распределением энергии, вещества или сигналов: в тройниках и разветвлениях в водопроводных, тепловых, газовых, электрических и измерительных сетях; дифференциалах (рис. 7.12), а также операции сварки, пайки и резки материалов и т.п.

Можно еще проводить различие между такими операциями, при которых вещества соединяются без особого участия со стороны (сыпучий материал, жидкости), и между такими частными операциями, при которых вещество разделяется, но в смысле положения в пространстве располагается концентрированно (разделять). Можно проводить различие между такими частными операциями, при которых вещество разделяется и располагается отдельно в пространстве (распределять).

98

Примерами накопителей веществ могут служить резервуары, баки, газовые баллоны, бункеры, элеваторы и др. Примерами накопителей сигналов являются дисководы, флешкарты, магнитные запоминающие устройства, фотопленки, полупроводниковые и другие запоминающие устройства.

Р

Рис. 7.13. Примеры накопления и высвобождения механической энергии пружинами: а, в – сжатие (накопление);

б, г – растяжение (выдача)

Далее, в накопителях веществ и сигналов еще целесообразно проводить различие между активными и пассивными накопителями. Активные накопители – это такие, которые вместе с веществом и сигналом, подлежащим накоплению, накапливают также еще энергию, так что вещество или сигналы по вызову могут выбираться без затрат энергии со стороны.

Примерами активных накопителей веществ являются уровни жидкостей, расположенные над нулевым уровнем (смывные бачки). Примером активного накопителя сигналов может служить заряженный конденсатор. Пассивными накопителями сигналов являются, например, перфокарты и перфоленты.

Таким образом, «Накоплением» и «Выдачей» следует называть все операции, которые служат для того, чтобы сохранять (накапливать) ограниченный или неограниченный по времени поток энергии, вещества или сигнала, с тем, чтобы после определенного времени или после любой длительности по времени снова иметь его в распоряжении.

100