Реферат: Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры
Утверждение 1. В структуре ВКА обязательно существуют привод
и уплотнительная пара, в противном случае ВКА функционировать не
будет.
Утверждение 2. В случае корпусного выполнения ВКА уплотни-
тельная пара всегда расположена внутри корпуса, в то время как
привод расположен с внешней стороны корпуса.
Следует отметить, что в ВТО бескорпусное выполнение ВКА прак-
тически не используется.
В соответствии с утверждением 2 передача движения от ФМ "при-
вод" к элементу "уплотнительный диск" ФМ "уплотнительная пара"
влечет за собой появление обязательного ФМ "ввод движения в ваку-
ум" (с новой рабочей функцией "передавать движение из ат-
мосферы в вакуум"), связанного с ФМ "корпус" (функция "со-
держать вакуумную среду"), определяющего взаимосвязь ФМ:
ФМ ФМ (ФМ ) ФМ (2.8)
где - знак отношения следования.
Перечисленные ФМ являются для ВКА основными (обязательными)
ФМ, что подтверждает и проведенный анализ ее существующих
- 54 -
конструкций (п. 1.2).
Каждый из перечисленных ФМ обладает собственным набором
свойств, позволяющих реализовать свою рабочую функцию и харак-
теризуемых согласно (2.7) соответствующими и . При
этом главным условием возможности сопряжения ФМ является идентич-
ность предшествующего ФМ (с функцией ) с последую-
щего ФМ (с функцией ). В случае несогласования и , т.е.
при , необходимо включение ФМ (со вспомогательной
функцией ) такого, что:
и (2.9)
Из этого вытекает следующее утверждение:
Утверждение 3. Если значения функциональных параметров сопря-
гаемых ФМ ВКА не совпадают, то между ними располагается вспомога-
тельный ФМ, их согласующий.
Предположив, что в общем случае и ФМ из (2.8) между
собой не согласованы, введем по каждому следованию вспомогательные
ФМ. Поскольку такими параметрами основных ФМ являются характе-
ристики движения, то вспомогательными ФМ ВКА являются механизмы,
что нашло отражение в таблице 2.2 и в описании структуры , где
каждой поставлен в соответствие определенный ФМ - .
При этом множество функций для всех действий ВКА форми-
рует полную функциональную структуру и соответствующие ей полную
абстрактную и вариантную структуры, включающие максимально возмож-
ное количество ФМ, реализующих основную функцию . Например,
согласно таблице 2.2, ВКА может иметь до трех приводов, вводов
движения и соответственное число механизмов [121]. Подобные струк-
туры весьма сложны, а при необходимости дальнейшего членения ВКА
получаются громоздкими и труднообозримыми, поэтому при рассмотре-
нии целесообразно проводить их декомпозицию путем разбиения на от-
дельные фрагменты [119]. Обобщенные структуры (рис. 2.3) отоб-
- 55 -
ражают данный подход, используя тождество функций:
= 1,4 (2.10)
Следующим этапом системного анализа ВКА является определение
ее свойств.
2.3. Свойства ВКА и ее структурных составляющих.
Важность определения свойств в конструировании ВКА заключа-
ется в том, что ее интегративные свойства, заданные в виде требо-
ваний в ТЗ, определяются свойствами структурных составляющих (ФМ),
которые, образуя при взаимодействии структуру ВКА, порождают новые
свойства ВКА как целого.
Конкретизация свойств требует анализа окружения ВКА - всего,
не принадлежащего ВКА, но связанного с ней и оказывающего на нее
существенное влияние, которое можно представить состоящим из сле-
дующих компонентов:
(2.11)
где соответственно: - управляющие объекты (человек, робот,
ЭВМ); - эксплуатация на всех стадиях существования ВКА; -
взаимодействующие (сопряженные) ТО (камеры, трубопроводы и т.п.);
- производство; - технологический процесс, которому
способствует ВКА; - изготавливаемое изделие; - источник
энергии; - режимы функционирования; - окружающая среда
эксплуатации.
Взаимодействие ВКА с окружением порождает множество связей
, требования которых, в свою очередь, определяют то или иное
свойство ВКА. На рис. 2.6 показан мультиграф связей ВКА с окруже-
нием, где ; , = 1,9; позволяю-
щий выявить множество соответствующих свойств ВКА, которые обычно
группируют по следующим классам: функциональные, эксплуатационные,
- 56 -
производственные и конструктивные свойства.
Под функциональными свойствами будем понимать свойства
ВКА, проявляющиеся при реализации ее целевой функции и описываемые
параметрами действия. Их состав в общем случае: , где
- проводимость, - герметичность, - быстродействие, ха-
рактеризуемое параметрами - проводимость, - суммарное на-
текание, складывающееся из - натекания через ввод движения в
вакуум, - натекания через уплотнительную пару; - натека-
ние через корпусные детали; , - время открывания и время
закрывания соответственно.
Эксплуатационные свойства ВКА - это свойства, проявляющи-
еся при ее взаимодействии на всех стадиях эксплуатации: хранении,
транспортировании, функционировании, обслуживании и ремонте.
Основными свойствами являются: надежность, ремонтопригодность,
сохраняемость, эргономичность. Они характеризуются следующими па-
раметрами ВКА: - средний ресурс; - наработка на отказ;
- среднее время восстановления; - периодичность профилакти-
ческих ремонтов; - допускаемая температура прогрева; -
предел применения по вакууму; - допустимая частота включения;
- возможность работы в любом положении; - поток газовыде-
ления; - сохранение герметичности при обесточивании; -
сохранение герметичности при большем давлении под уплотнительным
диском; - возможность открытия против атмосферы; - возмож-
ность аварийного срабатывания; - возможность замены уплотни-
тельной пары без демонтажа ВКА; - возможность регулирования
усилия герметизации без демонтажа; - удобство контроля за ра-
ботой; - возможность использования в АСУ ТП; - тип приво-
да; - мощность привода; - энергетическая характеристика
привода; - затраты на эксплуатацию; - показатель вибраци-
онности; - необходимость охлаждения при прогреве.
- 57 -
Производственные свойства ВКА проявляются во взаимо-
действии с производством. С точки зрения конструирования к ним от-
несем технологические и экономические свойства, основными из кото-
рых являются трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость. ВКА
характеризуется следующими параметрами свойств : - трудоем-
кость изготовления; - коэффициент унификации; - коэффици-
ент применяемости материалов; - коэффициент сборности; -
стоимость; - экономическая эффективность.
Конструктивные свойства проявляются при взаимодействии
структурных составляющих ВКА и во многом определяются конструкто-
ром. К параметрам свойств ВКА относятся: - диаметр услов-
ного прохода; - масса; - габариты ( - длина, - ши-
рина, - высота); - расстояние между присоединительными
фланцами; - взаимное расположение осей проходных отверстий;
- показатель патентной чистоты.
Мультиграф связей между ВКА, отражающий их многообразие и
позволяющий сформировать требуемые для последующего анализа табли-
цы связей, представлен на рис. 2.7.
Следует отметить, что предложенный состав свойств в выделен-
ных классах не является постоянным и может изменяться в зависи-
мости от конкретных рабочих функций проектируемой ВКА, т.е. при
изменении окружения и предъявлении новых требований к ВКА.
Для анализа свойств ВКА построим таблицу связей выделенных
параметров (таблица 2.3), в которой 1 обозначает наличие связи па-
раметров, 0 - отсутствие таковой, т.к. графовое представление свя-
зей в данному случае трудно реализуемо вследствие большого числа
параметров и отношений между ними. Таблица связей позволяет: опре-
делить необходимые для конструирования связи между свойствами ВКА
и требованиями окружения, сформировать системную модель для форма-
лизации процессов проектирования; определить влияние изменения ка-
- 60 -
кого-либо параметра на другие, с целью нахождения конфликтных си-
туаций; выявить необходимые для теоретических и экспериментальных
исследований неизвестные ранее взаимосвязи; формализовать анализ
изменений при корректировке ТЗ и адаптации проектирования при из-
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
