Структурный анализ систем

В Германии запатентована грелка, на одной стороне которой имеются выступы (рис. П.5). Таким образом, тело касаются только отдельные точки грелки и между телом и грелкой имеется прослойка воздуха.

Рис. П.5. Грелка

В данном изобретении использовали видоизменение грелки В₂^».

Задача 9.4. Абразивная обработка

Условие задачи

Аппарат для абразивной обработки деталей сложной формы представляет собой коаксиально расположенные две трубы. По внутренней трубе движется воздух, а по наружной — частицы абразива. На конце наружной трубы расположено сопло, формирующее струю абразива (рис. П.6). Сопло быстро изнашивается и его приходится менять. Как сделать не изнашиваемое сопло?

Рис. П.6. Аппарат для абразивной обработки деталей

А-А — разрез коаксиальных труб; Б-Б — разрез сопла.

Обычно стараются сопло делать из более износостойких материалов, но даже они изнашиваются, а стоимость таких материалов значительно больше.

Разбор задачи

Вепольную схему задачи можно представить схемой (П.10)

Где

В₁ — абразив;

В₂ — сопло;

П₁ — давление воздуха (поток воздуха).

Задача описывается веполем с полезной и вредной связью. Полезное действие (прямая стрелка от В₂ к В₁) — формирование струи абразива. Вредное (волнистая стрелка от В₁ к В₂) — истирание сопла.

Более точно схему (П.10) можно представить схемой (П.11).

Где

В₁ — абразив;

В₂ — сопло;

П₁ — давление воздуха (поток воздуха);

В₃ — воздух.

Возможные решения — использование тенденции устранения вредной связи (рис. 4.1).

Одно из решений в соответствии со схемой (4.4): между веществами (В₁ В₃) и В₂ вводят третье вещество В₄, являющегося одним из имеющихся В₁, В₂, В₃ или их видоизменением В₁^», В₂^», В₃^». Это решение представлено схемой (П.12).

Где

В₁ — абразив;

В₂ — сопло;

П₁ — давление воздуха (поток воздуха);

В₃ — воздух;

В₁^», В₂^», В₃^» — видоизменения В₁, В₂, В₃.

Решения

1. Сопло В₂ должно удерживать на внутренней поверхности частицы абразива В₁

1.1. Частички абразива В₁ удерживаются на внутренней поверхности сопла В₂ с помощью вакуума.

Решение 1. Сопло представляет собой сетку, на которой создается отсос (вакуум). Частички абразива притягиваются к сетке (рис. П.7)68. Теперь сопло (сетка) «защищены» частичками абразива. Когда эти частички изнашиваются, на их месте появляются новые из потока.

Рис. П.7. Абразивная обработка. А. с. 971 639

1 — корпус; 2 — воздушное сопло; 3 — вставка (выполнена из сетки); 4 — втулка; 5 — гайка; 6 — камера разряжения; 7 — трубопровод; 8 — канал; 9 — смесительная камера.

Вакуум в данном изобретении создается за счет имеющегося потока воздуха. Для этого сделан канал 8 (рис. П.7). Схема действия физического явления эжекции69 показана на рис. П.8. Поток газа или жидкости, проходящий перпендикулярно концу трубки, создает в ней отсос (вакуум).

В данном решении в качестве В₄ использованы:

В₂^» — видоизменение сопла — сетка;

В₁ — абразив;

В₃^» — видоизменение воздуха — вакуум, получаемый с помощью эжекции.

Рис. П.8. Эжектор

1.2. Частички удерживаются за счет видоизменения формы сопла.

Решение 2. В сопле могут быть сделаны «кармашки» 10 для абразива70 (рис. П.9а). Тогда струя абразива будет тереться о частицы застрявшего абразива, и застрявшие частицы будут предохранять сопло от истирания (рис. П.9б). Остальное аналогично выше рассмотренному п. 1.1.

В данном решении в качестве В₄ использованы:

В₂^» — видоизменение сопла — «кармашки»;

В₁ — абразив.

Рис. П.9. Кармашки. А. с. 1 184 653

2. Частички абразива не должны допускаться к стенкам сопла или отталкиваться от них.

Решение 3. В стенках сопла имеются направляющие для сжатого воздуха. Они расположены тангенциально с наклоном к выходу сопла (рис. П.10). Через направляющие подается сжатый воздух, который отталкивает частички абразива от стенок сопла.

Рис. П.10. Сжатый воздух отталкивает частицы

Кроме того, струи воздуха закручивают поток абразива и формируя струю. При определенной конструкции и давлении воздуха, можно отказаться от основной струи воздуха.

В данном решении в качестве В₄ использованы:

В₂^» — видоизменение сопла — направляющие для сжатого воздуха;

В₁ — абразив;

В₃ — воздух.

Решение 4. Проще всего поменять местами воздух и абразив

(рис. П.11).

Рис. П.11. Сопло с абразивом

3. Возможны решения и по другим схемам, например (П.13)

Где

В₁ — абразив;

В₂ — сопло;

П₁ — давление воздуха (поток воздуха);

В₃ — воздух;

В₂^» — видоизменения сопло В₂ — магнит;

В₅ — ферромагнитные частицы, которые находятся внутри абразива;

П₂ — магнитное поле.

3.1. Частички абразива В₁ удерживаются на внутренней поверхности сопла В₂ с помощью магнитного поля.

Решение 5. Частички абразива В₁ спекаются с ферромагнитными частицами В₅. Сопло В₂ видоизменяют В₂^», выполняя его из магнита, который генерирует магнитное поле, притягивая частички абразива (В₁, В₅) к соплу- магниту В₂^». Остальное аналогично п.1.1.

В данном решении в качестве В₄ использованы:

В₂^» — видоизменение сопла — магнит;