МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ТА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ГІДРОАЕРОМЕХАНІКИ

Обов’язкове домашнє завдання

з навчальної дисципліни

"Історія інженерної діяльності"

на тему:

“Використання законів розвитку технічних систем при розв'язанні задач”

Студент Русановський Є.Л.

Група ВІ-91

Викладач Хацко К.О.

Суми-2011

ЗМIСТ

1 Будування S - подібної кривої розвитку технічних систем............... 2 Рішення задач на принципи розв'язання технічних та фізичних суперечностей........................................................................................... 3 Список літератури.................................................................................

3 7 12

1 Будування s - подібної кривої розвитку технічних систем Вступ

Гарною допомогою для закріплення лекційного матеріалу є виконання різного роду розрахунків і графічних побудов. Тому невипадково для виконання роботи, передбаченою навчальною програмою, була обрана побудова S-подібної кривої розвитку технічних систем.

Ця крива дозволяє простежити всі фази розвитку, починаючи від "Зародження" технічної системи й до її "Вмирання". Саме S-подібна крива при дослідженні технічних систем, що розвиваються і які ще не вичерпали можливостей покладених у їхню основу фізичних принципів, дозволяє прогнозувати подальші етапи розвитку. Це дає можливість уникнути марних зусиль по вдосконалюванню технічної системи, яка вступила в останню фазу свого розвитку, коли матеріальні витрати вже не можуть принести адекватного збільшення ефективності технічної системи.

Крім того, аналіз S-подібної кривої підказує час, коли необхідно переходити на новий фізичний принцип для забезпечення подальшого підвищення ефективності аналізуємої технічної системи.

Загальні відомості

Нині відомо близько 150 різних формул для опису закономірностей розвитку технічних систем. Найбільш зручними є, звичайно, лінійні залежності, однак у більшості випадків на практиці технічні системи розвиваються по більше складних залежностях: степеневим, логарифмічним і експонентним. Закономірності розвитку технічних систем розглянуті в лекціях [1], а також у рекомендуємої літературі [2, 3, 4]. Для виконання практичного заняття скористаємося рекомендаціями автора [5], згідно яким S-подібна крива технічної системи може бути описана вираженням

, (1.1)

де Р_i , P_min, P_тах - поточне, мінімальне й максимальне значення основного параметра технічної системи (швидкості, тиску, потужності, ККД і т.д.);

k - постійний для даної технічної системи коефіцієнт;

t_i і t₀ - поточне й початкове значення часу (зазвичай роки);

e - основа натуральних логарифмів.

У роботі [5] показується, що формула (1.1) вигідно відрізняється від формул інших авторів тим, що містить усього одну константу, яку необхідно визначати, у той час як інші автори пропонують формули з двома й більше константами.

З формули (1.1) знайдемо значення константи шляхом нескладних перетворень і логарифмувань:

. . (1.2)

Якщо у вираження (1.2) послідовно підставити кілька експериментальних значень P_i і t_i, то можна знайти декілька відповідних їм значень константи k_i. Якщо таких експериментальних значень було п, то середнє значення константи

. (1.3)

З вираження (1.1) з урахуванням (1.3) можна знайти формулу для визначення розрахункового значення головного параметра Якщо технічної системи P_ip у різні проміжки часу t_i:

. (1.4)

Задаючись поточними значеннями часу t_i при відомих Р_min, P_max і t₀, можна побудувати S-подібну криву.

Виконання роботи

Таблиця 1.1 Завдання для варіанту №30

№ Вар.	t0, рік	∆t, років	Реальне значення основного параметра	Умовні значення експериментальних точок основного параметра
				Р1Е	Р2Е	Р3Е	Р4Е	Р5Е	Р6Е
30	1922	7	Q=50шт/год	1,9	5,1	7,1	8,5	8,7	8,9

Для розглянутого нижче варіанта №30 це буде продуктивість штампувального верстата Q, шт/год. Індекси "iр" і "ср" опускаємо й одержимо:

. (1.5)

З таблиці 1.1 вибираємо для свого варіанта значення t_о.

Для варіанта №30 t₀ = 1922 рік. Замість t_о на сітці у своєму графіку проставляємо 1922 рік - це час виникнення даної технічної системи.

Із цієї ж таблиці 1.1 вибираємо t=7 років. Це крок, за яким визначаємо інші роки. Для точки 1 на сітці графіка час t₁ = t_о +  t = 1922+7 = 1929 рік;

t₂ = t₁ +  t = 1929 +7 = 1936 рік;, t₃ = t₂ +  t = 1936 + 7 = 1943 рік і т.д.

Далі з таблиці 1.1 вибираємо Р_о = Q_о = 50 шт/год. У даному випадку це означає розмірність основного параметра – продуктивність штампувального верстата: Q_о = 50 шт/год у момент виникнення даної технічної системи. Наступні моделі штампувальних верстатів випускалися з більшим значенням продуктивності. Тому для точки Р_1Е значення основного параметра буде Q₁ = 1,9·50 = 95 шт/год, для точки Р_2Е відповідно Q₂ = 5,1·50 = 255 шт/год і т.д.

У цьому випадку Р₀  = 50 шт/год = P_min; Р₉  = 450 шт/год = Р_max = Q₉.

(Р₉  = 9·50 = 450 шт/год).

Р₉ - Р₀ = 450 – 50 = 400 шт/год

Для визначення К_ср заповнюємо таблицю 1.2, виконуючи послідовно всі обчислення.

_{Таблиця 1.2 Визначення константи КСР}

Точка на гра-фіку	РiЕ, шт/год	Р9-РiЕ, шт/год			ti-t0, рік	(ti-t0)2, рік2
Р1Е	95	355	1,13	0,122	7	49	2,49·10-3
Р2Е	255	195	2,05	0,719	14	196	3,67·10-3
Р3Е	355	95	5,21	1,650	21	441	3,74·10-3
Р4Е	425	25	16,0	2,773	28	784	3,54·10-3
Р5Е	435	15	26,67	3,284	35	1225	2,68·10-3
Р6Е	445	5	80,00	4,382	42	1764	2,48·10-3

По формулі (1.3) знаходимо К_ср:

Для визначення Р_ip заповнюємо таблицю 1.3 і робимо необхідні обчислення.

Ф(6) = Q_iР = Q₀ + (Q₉  - Q₀)  . (1.6)

_{Таблиця 2.3 Визначення розрахункових значень основного параметра Рiр}

Точка на гра-фіку	Кcр(ti-to)2				(Q9-Q0) • •	Ф(6)
Q1Е	0,152	1,16	0,86	0,140	56	106
Q2Е	0,608	1,84	0,54	0,460	184	234
Q3Е	1,367	3,92	0,26	0,740	296	346
Q4Е	2,430	11,36	0,09	0,91	364	414
Q5Е	3,798	44,61	0,02	0,98	392	442
Q6Е	5,468	237,00	0,004	0,996	398	448

За розрахунковим значенням P_ip будуємо графік S-подібної кривої (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - S-подібна крива для варіанта №30

Висновок

Прикладаючи лінійку до середньої частини S-подібної кривої (рис. 1.1) проводимо пряму m-n і позначаємо точки В и С, що характеризують ділянку ВС інтенсивного розвитку технічної системи. Відзначаємо точку А зародження системи й точку D - вичерпання фізичного принципу, на якому функціонує фізична система.

Як видно з гафіку, дана технчна система - штампувальний верстат, зародилась в 1922 році з початковою продуктивністю 50 шт/год. За період зародження з 1922 по 1929 рік (АВ) основний параметр технічної системи – продуктивність, виросла всього до 95 шт/год, тобто на 45 шт/год.

З 1929 року починається інтенсивний розвиток даної технічної системи (т.В). За період з 1929 по 1943 рік (ВС) продуктивність штампувального верстата стрімко росте і досягає 355 шт/год, тобто виросла на 305 шт/год.

З 1943 року (т.С) продуктивність технічної системи спадає і за період з 1943 по 1957 рік (СD) виросла тіьки на 80 шт/год.

З 1957 року (т.D) продуктивність штампувальних верстатів майже не зростає.

Таким чином, S-подібна крива дає повну картину розвитку аналізованої технічної системи (штампувального верстата).

Як видно з графіка 1.1, штампувальні верстати даного виду як технічна система практично вичерпали себе. Тому що штампувальні верстати в найближчому майбутньому будуть потрібні у зв'язку з необхідністю штампувати продукцію різного призначення, необхідно шукати новий фізичний принцип роботи штампувальних верстатів, що забезпечували б більшу продуктивність.