Поисковое конструирование

ВЛГУ, Владимир, Владимирская обл., Россия, 600026, 2016 год
Задача №1
При строительстве газопроводов возникает потребность в сооружении на трассе компрессорных установок и емкостей для газа. Часто они возводятся вдали от крупных промышленных центров. Емкость для газа представляет собой сварной цилиндр диаметром 50 м и высотой 20 м.
Изготовление крыши для этой емкости вызывает массу затруднений. Из-за этого затягиваются сроки строительства, т.к. много времени уходит на возведение специальных лесов, а затем их демонтировать. Трудно обеспечить и качество работ, т.к. монтажникам приходится работать в неудобных положениях.
Лучше было бы сварить крышу на земле, а потом поднять ее на верх и приварить ее к стенкам цилиндра. Однако как это сделать, если нет мощного подъемного оборудования? Вес готовой крыши – 150 т. Завозить специальное подъемное оборудование только для подъема крыши (особенно в условиях бездорожья) не выгодно. Как быть?
Не всегда при поиске новых технических решений мы можем получить функциональные структуры, элементарные функции которых можно реализовать с помощью известных готовых технических конструкций.
Для преодоления возникающих при этом затруднений Колером был разработан так называемый каталог физических эффектов. Без знаний по физике (физических эффектов) просто невозможно отыскать мало-мальски приемлемое решение.
Для чего необходимы знания физических эффектов?
Пример, необходимо найти способ существенного снижения веса аппаратуры для аварийного освещения на самолете. В авиации каждый килограмм на учете. Но при аварийной посадке, когда возможен отказ основных источников питания, ночью обязательно должны освещаться основной и аварийные выходы. Если выполнять аварийную систему освещения из традиционных аккумуляторов или батареи, проводов и лампочек, то это приведет и к малой надежности и к необходимости периодической проверки. А главное – появится лишний вес, который необходимо постоянно возить на самолете, сознавая, что этот вес, может быть, никогда и не будет использован в деле.
На предприятии производилось изделие, которое представляет собой зажимной брусок (рис.1) из стали размером 50х25х13 мм с двумя резьбовыми отверстиями.
Годовой выпуск – 4 тыс. Необходимо найти технические решения, позволяющие усовершенствовать данный ТО.
Примерно в ста метрах от берега Робинзон Крузо из огромного кедра выдолбил пирогу, в которую свободно могли бы сесть человек двадцать пять. Но спустить пирогу на воду Робинзону не удалось – уж очень она была тяжела. Он даже не смог сдвинуть ее с места. Задача ставится такая: что бы Вы предложили Робинзону для спуска пироги на воду?
Задача № 5
Исследуя функционально-физические связи двух технических объектов: механической руки и захвата промышленного робота выявить скрытые функциональные возможности. Показать возможность использования механической руки для выполнения функций захвата изделий.
В промышленных роботах (ПР) моделей «Версатран» и «Юнимейт» используется механический захват (рис.2), состоящий из передачи шестерня 1 – рейка 2. На шестернях жестко закреплены подвижные звенья 3, на которых установлены наружные 4 и внутренние 5 губки. Губки захватов – это пластины с рабочими поверхностями, соответствующими захватываемым поверхностям изделия. Наружные губки предназначены для захвата и удержания изделия за его внутреннюю поверхность, а внутренние – за наружную поверхность. Одним из недостатков данного захвата является его ограниченность применения для работы с изделиями, отличающимися размерами и формой захватываемой поверхности. Например, в роботизированных технологических комплексах (РТК) при выполнении токарных видов обработки в качестве заготовки используется изделие в поперечном сечении представляющее собой шестигранник, а готовая обработанная деталь – тело вращения. Данным захватом загрузка оборудования заготовками возможна, а снять обработанную деталь – нет. Поэтому в данных РТК применяют ПР с двумя захватами. Один используется для работы с заготовками, а другой – с готовыми изделиями.
Задача № 6
Студенческому конструкторскому бюро ВлГУ была поставлена задача разработать РТК горячей высадки болтов для Владимирского тракторного завода. В традиционном РТК (рис. 3) промышленный робот 1 берет заготовку из подающего устройства 2 и устанавливает ее в индуктор 3, где нагревается один ее конец. Затем промышленный робот переносит заготовку в штамп 4 и устанавливает ее в матрицу. После высадки головки болта промышленный робот захватывает готовую деталь, вынимает ее из матрицы, переносит и опускает в тару 5 для деталей.