Реферат: Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры
лое, ФМ ВКА, функциональные единицы ФМ, детали ВКА, функциональные
элементы деталей, поверхности функциональных элементов. Как было
отмечено ранее, для решения задач функционально-схемотехнического
проектирования ВКА, относящегося к начальным стадиям конструирова-
ния ТО (до детальной проработки) и формирующего на 70 - 80% облик
будущего изделия [88], достаточно рассматривать ВКА в виде двуху-
ровневой системы.
Структурирование и формализация описания ВКА и этапов про-
цесса ее функционального и схемотехнического проектирования выдви-
гает в качестве основной задачи установление логических и функцио-
нальных зависимостей между модулями ВКА, их параметрами и требова-
ниями и условиями внешней среды.
Сложность ВКА и указанных взаимосвязей требует системного
подхода к анализу ВКА при ее проектировании [116]. Для построения
системной модели ВКА, необходимой для установления и раскрытия ее
системных характеристик и выявления отношений между ними, предста-
вим системное описание ВКА на начальных стадиях проектирования в
виде двух групп соотношений:
(2.1)
(2.2)
- 42 -
где - множество функций; - множество структур; - мно-
жество функциональных свойств; - множество свойств, проявляю-
щихся при взаимодействии с окружением; - номер ФМ ВКА; -
количество ФМ; , - соответственно множество существующих
вариантов ВКА и ее элементов и множество отношений между ними;
- множество целей проектирования ВКА; - множество соот-
ветствий, определяющих уравнения функционирования и проектирования
ВКА; - множество соответствий, оценивающих оптимальность ВКА;
= 1,2 - уровень членения ВКА.
Выражение (2.1) описывает системную модель ВКА как объекта
конструирования, а выражение (2.2) - системную модуль процесса
проектирования ВКА. При этом первая строка выражения (2.1) описы-
вает ВКА в целом, а вторая строка описывает ФМ ВКА.
Построенная системная модель ВКА позволяет перейти к формали-
зации установленных взаимосвязей, используя известный математи-
ческий аппарат математического анализа и дискретной математики для
проведения структурного синтеза конструкции. При этом методика
построения системной модели заключается в раскрытии компонентов в
выражениях (2.1) и (2.2). Следует отметить, что предлагаемая
системная модель ВКА, предназначенная для всестороннего описания
ВКА, инвариантна относительно рассматриваемых уровней членения ВКА
[117].
2.2. Функции и структура ВКА.
2.2.1. Функции ВКА.
Головным этапом системного анализа ВКА является определение
выполняемых ею функций. Влияние выполняемых ВКА функций на ее
структуру, отмеченное в главе 1, определяет значимость данной
- 43 -
системной характеристики для проектирования ВКА. Исходя из того,
что целесообразность того или иного ТО определяется его способ-
ностью реализовывать интересующую человека потребность, в основу
определения функций ВКА и ее структурных составляющих положен сле-
дующий принцип: функция любого ТО (или ФМ) определяется целью,
поставленной ТО более высокого уровня, включающим рассматриваемый
ТО (ФМ).
Объектом более высокого уровня для ВКА в целом является ВС
ВТО. Функционирование ВС, назначение которой формулируется как
"создавать вакуумную среду и формировать ее состав", требует вы-
полнения ряда условий (т.е. достижения ряда целей), характеризуе-
мых, в частности, функцией разобщать герметично и сообщать полости
элементов ВС между собой и внешней средой, что определяет необхо-
димость появления соответствующей разнообразной ВКА.
Отсюда вытекает и назначение ВКА - периодическое сообщение и
герметичное перекрытие элементов вакуумных систем (камер, насосов,
ловушек, трубопроводов и т.п.) между собой и с внешней средой, а
также регулирование потоков газов в системе [54], анализ которого
позволяет выделить ее обобщенную функцию.
Представим описание обобщенной функции ВКА в виде структурной
формулы, состоящей из тройки множеств [88] и позволяющей сформиро-
вать понятийное описание обобщенной функции ВКА, представленное в
таблице 2.1:
(2.3)
где - множество действий, производимых ВКА и приводящих к же-
лаемому результату; - множество объектов, на которые это
действие направлено; - множество особых условий и ограничений,
накладываемых на реализацию функции.
При этом компонент может отсутствовать в описании функ-
ции, если информация об условиях и ограничениях очевидна и одноз-
- 44 -
начно вытекает из описания компонентов и .
Таблица 2.1
Описание обобщенной функции ВКА.
__________________________________________________________________
│ Компоненты
ТО │──────────────────┬─────────────────────┬──────────────────
│ D │ V │ W
──────┴──────────────────┴─────────────────────┴──────────────────
1. Закрывание Проходное отверстие Вакуумная среда,
2. Герметизация Стык уплотнительной атмосфера,
ВКА пары температура
3. Открывание Проходное отверстие
4. Регулирование Газовый поток
──────────────────────────────────────────────────────────────────
Действиям , выполняемым ВКА и приведенным в таблице 2.1,
соответствует множество основных рабочих функций, т.е. обобщенную
функцию ВКА можно представить в виде:
(2.4)
где , = 1,4 - основные рабочие функции, соответственно: закры-
вать проходное отверстие, герметизировать стык уплотнительной пары,
открывать проходное отверстие, регулировать газовый поток.
Выделенные функции реализуются в ВТО устройствами
классов "вакуумный клапан" и "вакуумный затвор", объединенных по-
нятием ВКА, при этом регулирование газового потока с учетом того,
что ВКА является самостоятельным конструктивно законченным элемен-
том ВТО [54], присоединенным к другому законченному элементу ВТО
(трубопроводу, рабочей камере и т.п.), сводится к частичному пе-
рекрыванию (открыванию и закрыванию) проходного отверстия, поэтому
справедливо следующее допущение:
, (2.5)
- 45 -
позволяющее рабочую функцию отдельно не рассматривать.
Практическая реализация адекватных соответствующим действиям
рабочих функций , и в ВКА осуществляется посредством
одного и того же воздействия "перемещение", направленного на общий
для данных функций объект - уплотнительный диск. При этом выполне-
ние действия "герметизация" обусловлено взаимодействием подвижного
элемента "уплотнительный диск" с неподвижным элементом корпуса,
называемым "седлом", что объясняет целесообразность совместного
рассмотрения этих элементов в виде "уплотнительной пары" (см. п.
1.2). Очевидно, перемещение уплотнительного диска требует осущест-
вления функции "создать и передать необходимую для движения энер-
гию", а расположение уплотнительного диска в вакуумной среде, а
источника энергии - вне ее, определяет необходимость функции "пе-
редать движение уплотнительному диску из атмосферы в вакуумную
среду". Основываясь на том, что каждая рабочая функция может быть
реализована неким самостоятельным функциональным модулем, обладаю-
щим собственным набором входных ( ) и выходных ( ) функцио-
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
