Упражнения и примеры решения

Упражнение 6.1.Вернитесь к выбранному вами из «Перечня» (с. 26) объекту. Применяя последовательно приёмы ЭП, попытайтесь усовершенствовать объект.

Усовершенствуем молоток с помощью метода эмпирических правил.

Правило ЭПО «Объединение – разделение».

ЭПО2 «Объединение функций»: сделать объект способным выполнять несколько функций, благодаря чему отпадает потребность в других объектах.

Недостаток системы: для выдёргивания гвоздя (например, если гвоздь согнулся при забивании) необходимо иметь дополнительный инструмент гвоздодёр. Физическое противоречие: гвоздодёр должен быть и не должен быть.

Предлагается нерабочий конец бойка выполнить в форме гвоздодёра.

ЭПО3 «Матрёшка»: поместить объект внутри другого объекта.

Недостаток: для хранения и переноса гвоздей необходимо иметь специальную тару. Физическое противоречие: тара для гвоздей должна быть и не должна быть

Предлагается рукоятку молотка сделать полой и хранить гвозди внутри рукоятки.

Правило ЭПУ «Упругость».

ЭПУ1 «Упругий элемент»: заменить жёсткий элемент упругим, ввести дополнительно упругий элемент.

Недостаток большая отдача в руку при работе вследствие жёсткости системы.

Предлагается выполнить рукоятку упругой, например, из резины. Можно также выполнить рукоятку составной на упругой втулке.

Правило ЭПН «Наоборот».

ЭПН1 «Противоположное положение»: перевернуть объект, положить на бок, использовать обратную сторону.

Недостаток молотка с гвоздодёром – неудобства при отрывании прибитой доски вследствие малых размеров бойка.

Предлагается гвоздодёр выполнить на конце рукоятки. Рукоятку в этом случае целесообразно сделать металлической.

Правило ЭПК «Криволинейность».

ЭПК1 «Криволинейный элемент»: перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным.

Недостаток – при рихтовке металлического листа кромки плоского бойка оставляют следы.

Предлагается выполнить рабочий конец бойка сферическим.

Правило ЭПД «Динамичность».

ЭПД2 «Адаптивность»: в процессе работы изменять характеристики объекта, приближая их к оптимальным в каждый данный момент.

Недостаток: если держать молоток за конец рукоятки, сила удара будет максимальной, но поднимать молоток для удара трудно. Если держать рукоятку за середину, молоток легко поднимать, но удар становится слабее. Физическое противоречие: рука работающего должна располагаться ближе к центру тяжести и дальше от него.

Предлагается рукоятку молотка выполнить полой, а в полость поместить стальные шарики. При замахе шарики перекатываются ближе к руке, облегчая подъём молотка, а при ударе перемещаются ближе к бойку, увеличивая силу удара.

Упражнение 6.2. Попытайтесь решить приведённые ниже задачи с помощью эмпирических правил.

Задача 6.85. Резьбу на винтах нарезают на токарно-винторезном станке с помощью резьбового резца. Мелкую резьбу можно нарезать за один ход. А для нарезания резьбы с большим шагом требуется несколько ходов, иначе из-за большой глубины резания вершина резца может сколоться.

Как нарезать резьбу с крупным шагом за один ход, не опасаясь поломки инструмента? Примените правило ЭПО.

Задача 6.86. Рабочим органом газонокосилки является ротор с двух- или трёхлопастным металлическим ножом. Недостаток – ножи быстро тупятся, особенно если вместе с травой попадает кустарник. А если попадёт камень, нож может и сломаться.

Попробуйте найти простое решение, воспользовавшись правилом ЭПУ.

Задача 6.87. После фрезерования шпоночного паза дисковой фрезой по кромке паза образуются заусеницы. Для их удаления введена специальная слесарная операция.

Как избавиться от этой операции. Используйте правило ЭПО.

Задача 6.88. Для сборных резцов и фрез применяют . трёх-, четырёх- и пятигранные твёрдосплавные режущие пластины. Это позволяет при затуплении вершины пластины поворачивать её соответствующее число раз.

Подумайте, как можно увеличить число перестановок пластины? Воспользуйтесь правилом ЭПК.

Задача 6.89. В решении задачи 3.48 предложен ряд конструкций, в которых СОЖ поступает в зону резания по специальным каналам, не встречаясь со сходящей стружкой. Недостаток всех этих конструкций – трудность подачи СОЖ через каналы во вращающемся сверле.

Используя правило ЭПН, предложите сверло, свободное от этого недостатка.

Задача 6.90. При чистовой обработке сложного профиля, например, при шлифовании резьбы, нужно с высокой точностью выдержать угол профиля, наружный и внутренний диаметры, шаг резьбы. Непрерывно измерять все эти параметры очень сложно. А измерять нужно, иначе можно допустить брак.

Как быть? Найти решение поможет использование правила ЭПП.

Задача 6.91. Трактор при обработке земли выделяет окись углерода и другие газы, загрязняющие атмосферу. Конструкторы для уменьшения вредных выбросов совершенствуют конструкцию глушителя, химики совершенствуют топливо.

А что можно сделать, применив правило ЭПВ?

Задача 6.92. Пластмассовые детали после обработки имеют острые кромки и заусеницы, которые перед декоративным покрытием необходимо зачистить. Детали мелкие, зачищать их напильником трудно. Применяют так называемую галтовку: в полый барабан засыпают детали и абразивные тела. Барабан вращается, детали трутся друг о друга и об абразивные тела. Но в связи с тем, что пластмасса мягкая, обработка идет долго.

Как ускорить обработку? Решить задачу поможет правило ЭПС.

Вот ещё несколько задач, которые вам предлагается решить с помощью метода ЭП. В отличие от предыдущих задач, правило решения не указывается. Его вы должны выбрать сами.

Задача 6.93. На магистральном газопроводе требуется установить газораспределительную станцию для двух населённых пунктов А и Б, расположенных по одну сторону газопровода. Сделать это нужно таким образом, чтобы суммарная длина газопровода АБ была наименьшей. Для облегчения решения нарисуйте эскиз.

Задача 6.94. Один из способов чистовой обработки криволинейных поверхностей – шлифование бесконечной лентой. Лента содержит абразивные зёрна, наклеенные на тканевую основу. Абразивный слой быстро изнашивается. Чтобы продлить срок службы ленты, его наносят на ткань с двух сторон. Однако перестановка ленты требует длительного времени

Как избежать перестановок ленты?

Задача 6.95. По так называемой голландской технологии картофель при посадке не заглубляют в землю, а укладывают на поверхности и засыпают валиком. Этот земляной валик затем надо уплотнить. Для этого применяют устанавливаемый на тракторе каток соответствующего профиля. Но форма валика зависит от многих факторов – состава почвы, влажности и др. В результате часто каток прилегает не по всему профилю валика, уплотнение получается неравномерным, что нежелательно.

Как быть?

Задача 6.96. При решении задачи 2.6 мы предложили для уменьшения прогиба вала при точении уменьшить угол резца в плане. В решении задачи 2.46 предложено для той же цели применить адаптивное управление подачей. Предложите ещё хотя бы одно решение проблемы, пользуясь методом ЭП.

Задача 6.97. Режущий инструмент протяжка содержит длинный стальной корпус, в пазах которого с помощью клиньев установлены режущие элементы – зубья из инструментального материала. Но при забивании клиньев корпус прогибается.

Как быть?

Задача 6.98. Обкатывание поверхности детали инструментом с шариком или роликом уплотняет поверхностный слой детали, создаёт в нём сжимающие остаточные напряжения, уменьшает шероховатость поверхности. Всё это повышает эксплуатационную надёжность и долговечность детали. Однако таким способом можно обрабатывать только поверхности простой формы – плоские, цилиндрические, конические.

А как обработать сложную поверхность, например, полость штампа?

Задача 6.99. Ситуация такая – начал совещание командир спасотряда. – В 70 километрах юго-западнее совершил вынужденную посадку грузовой самолёт. Вес самолёта свыше 200 тонн. Повреждено шасси, имеются трещины в корпусе. Предлагаю отправить к месту аварии два 100-тонных крана и 10 машин железнодорожных шпал. Будем тихонько поднимать самолёт кранами, а чтобы дополнительно не повредить корпус, будем равномерно подкладывать под него шпалы. А затем подведём под фюзеляж полуприцепы и постараемся доставить самолёт на базу для ремонта.

- Сложно и ненадёжно, - заметил один из командиров звеньев.

- У вас есть другое предложение? – спросил командир отряда.

- Мне кажется, проще и надёжнее было бы…

В чём, по-вашему, состояло предложение?

Задача 6.100. Одним из способов окончательной обработки отверстий является хонингование. Инструмент хон – цилиндр с расположенными по окружности абразивными брусками – совершает одновременно возвратно-поступательное и вращательное движения. Во время обработки бруски хона периодически разжимают конусом, благодаря чему диаметр обработки увеличивается. И так до тех пор, пока не будет достигнут нужный размер. Но подстраивать хон вручную неудобно, а автоматизация подстройки слишком сложна.

Это интересно:

Павел Николаевич Яблочков напряжённо думал, как обеспечить постоянный зазор между электродами лампы. Регуляторы получались один сложнее другого. Однажды, работая за столом, он поставил рядом два карандаша и отнял руки. И родилось изобретение: электроды нужно расположить не друг против друга, а параллельно. В 1876 году свеча Яблочкова была продемонстрирована на заседании Парижской академии наук. (Другая легенда гласит, что на эту мысль Яблочкова натолкнул официант, когда положил перед ним нож и вилку).

В 1903 году в одном островном государстве выпустили почтовую марку, на которой Христофор Колумб рассматривал горизонт через подзорную трубу. Голландия тут же подала протест, заявив, что такая труба была впервые сделана голландцами в 1608 году, т.е. через 100 с лишним лет после смерти великого мореплавателя. Однако протест оказался необоснованным. Идею подзорной трубы предложил итальянский физик Джованни Порта в 1580 году, а в 1590 году итальянские ремесленники изготовили первые такие приборы, пригодные к использованию.