CC BY
11
для даного шдприемства 2582,1 м3 кругло!' деревини та 136702 кг карбамщо-формальдепдно! смоли в piK загальною вартктю 369095 грн.
Збiльшити загальний ресурс роботи абразивних цилiндpiв першого проходу до 1171079 п.м та загальний ресурс роботи абразивних цилшдав другого проходу до 485209 п.м.
УДК697.685.8 Доц. Л.К. Гл1ненко, канд. техн. наук;
асист. В.М. Фаст - НУ "Mbeiecbrn полтехшка"
ЕВОЛЮЦ1ЙНИЙ ПОТЕНЦ1АЛ ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМ ПРИМУСОВО1 ПОДАЧ1 ПОВ1ТРЯ
Здшснено анал1з сучасного стану розвитку локальних систем подач1 пов1тря та визначеш основш напрямки ix потенцшного розвитку.
Doc. L.K. Glinenko, assist. V.M. Fast -NU "Lvivs'ka Politekhnika" Evolution Potential of Local Systems of Air Supply
The spike-off-art of local systems of air supply is analyzed. The main direction of their potential evolution are determined.
Системи примусово! подачi повиря знаходять широке застосування при створенш примусового газообмiну (системи вентиляцií) та перерозподш теплових полiв в об'емах констpукцií (локальнi системи повiтpоподчi, ЛСПП).
Метою роботи е дослiдження актуальносп pобiт з розроблення та про-ектування ЛСПП, визначення пpiоpитетних напрямтв pобiт у цiй галузi та способiв 'х pеалiзацií. За методолопчну основу дослiдження були пpийнятi методи еволюцшних кривих та еволюцiйного потенщалу розвитку; емтрич-ну базу до^дження створили данi патентного фонду США [1] та Росп [2], даш публiкацiй у пеpiодичнiй лiтеpатуpi та результати власних дослiджень автоpiв.
1. Метод еволюцшних кривих розвитку
Це метод визначення етапу i перспективних напpямкiв розвитку ТС визначенням положення ТС на основнiй еволюцiйнiй s-кривш (рис. 1): кожному положенню ТС на еволюцiйнiй кpивiй вщповвдають певнi типи прюри-тетних завдань вдосконалення ТС i певний набip паpаметpiв ТС, на покра-щенш яких зосереджуються зусилля розробникш.
Положення ТС на основнш еволюцiйнiй кривш визначають поршнян-ням динамiки змiни чотирьох основних метрик: комбiнацií парамет^в, при-йнято!' за показник щеальностц кiлькостi та piвня винаходiв по ТС, економiч-но! ефективностi системи [3]. Кожен з цих показнитв мае чiтко окреслений характер змши в межах кожного з еташв розвитку i при пеpеходi з етапу на етап (рис. 1, 2), що дозволяе при наявносп даних по кiлькох показниках вирь шити зворотну задачу: за характером змши у певний пpомiжок часу визначи-ти етап розвитку ТС i конкретизувати певну дшянку в межах цього етапу.
Збмьшення 'життБздатиэст!
За безпечения праи/эздатносН
I Максим1зац1я ефзктивност| робот и
! : Зб1льшеннл гехнн них 'ф е1.силуэта шЛннх показник1в
об1льшення життездатносп, узгф'Дженнч елйменпв I процес е вТС
^безгьчення працездатност!
Рис. 1. Типова S-крuва розвитку ТС з видЬленими пргоритетними напрямками вдосконалень (сферами патентування нових техтчнихргшень). [4]
ЬЦГСИЕ, Ц
Рис. 2. Динамта кглькостг винаходгв ТС та економгчноЧ ефективностг вгд неI на ргзних етапахрозвитку ТС.
Частина з цих метрик важко тддаеться визначенню, тому було запро-поновано застосування додаткових iдентифiкаторiв, динамка яких також ко-релюе з положениям ТС на основнш кривiй розвитку. До них можуть бути вщнесеш наступш параметри: параметри, на покращеннi яких зосереджують-ся зусилля у даний момент часу (рис. 1) [5]; кшькють (частка) винаходiв "на здешевлення" та "на виправлення" [5, 6], спрямованих на зменшення вартостi ТС та усунення недолiкiв, якi виникають як наслiдок попереднiх винаходав по вдосконаленню системи, без усунення !х реально!' причини (рис. 3); тип усувних недолiкiв та способи !х усунення згiдно до наявних винаходк [5]; ре-алiзованiсть тенденцц на згортання ТС та динамка розвитку структурно!' складностi системи (рис. 3 б) [7]; динамку обсягу ринку дано! ТС, яка коре-люе з показником економiчноí ефективност!
Результати анамзу. Для визначення положення ТС "повiтропровiд систем повiтроподачi (охолодження)" в межах методу еволюцiйного прогно-зування нами були дослiдженi наступш метрики: кшьккть винаходiв по ТС; розподал винаходк за тематикою (параметри, як вдосконалювалися; способи вдосконалення); частка винаходк на здешевлення i виправлення; динамка складносп системи, реалiзованiсть тенденцп на згортання.
КиьйЕН.ТЕ БПНЗХЗДДО
(I - стадiя народження, II - розвитку i зртостг, III - стартня i смертг).
Аналiз патентного фонду США та Росп показав, що протягом ос-таннього десятирiччя вдосконалення ТС "повиропроввд" йшло в наступних основних напрямках. (табл. 1).
Табл. 1. Запатентован техтчт ртення в областi систем примусовоЧ подачi пов 'ипря
Тен-денц1я Суть техшчного ршення. Частка, %
1 Збшьшення теплов1ддач1 шляхом розвитку внутршнього об'ему пов1троводу (ребра, штир1 1 т.1н.), зм1ною властивостей матерь алу, або створенням додаткового повиряного потоку 24 %
2 Автоном1зац1я системи (сумщення вентилятора з повирово-дом, або введення охолоджуючого чи п1д1гр1вального пристрою). 19 %
3 Регулювання роздач1 або вщводу пов1тря (под1л на частини, ви-користання засл1нок, отвор1в та ш.). 24 %
4 В1дв1д надлишкового тепла в1д теплонавантажених елеменив у пов1тров1д з використанням теплопров1дних труб, шин, систем рщинного охолодження. 12 %
5 Використання пов1троводу як елемента корпусу апарата. 10 %
6 Використання звукопоглинальних матер1ал1в короба пов1трово-ду для зменшення акустичного шуму. 7 %
7 Очищення пов1тря, що подаеться у короб пов1троводу 2 %
8 Регулювання температури пов1тря, що подаеться, за рахунок введення у повггровщ датчика 1 зворотного зв'язку 2 %
Результати до^дження патентного фонду за електронними базами даних патентних вщомств США та Росп [1,2] за 10 роюв наведеш в табл. 2.
Наведена в табл. 2 динамша кшькосп винаходiв може вiдповiдати або першш половинi 11-го, або початку Ш-го етапу. Для уточнення значения цьо-го показника проаналiзуeмо решту метрик.
Табл. 2. Динамжа змти кiлькостi патентiв США та РФ з 1995 по 2002 роки
в областi систем примусово/ подачi пов'апрп
Рш Кшь-юсть патентiв Номер патенту та краша патентування (у дужках вказано тенденщя вдосконалення, згщно з табл.1)
1995 1 5061056/10 РФ (1,2)
1996 1 5,519,574США (4) ТС
1997 1 5,592,363 США (4)
1998 2 5,742,063 США (1); 5,828,549 США (7)
1999 6 5,931,002 США (2,6); 5,969,942 США (2,3);5,966,286 США (1); 5,950,712 США (5); 97111639/09 РФ (1,6); 961122958/09 РФ (1,2);
2000 9 6,024,165 США (4); 6,064,571 США (3,5); 6,104,608 США (8,6); 6,130,818 США (3,4); 6,137,682 США (4,5); 6,155.920 США (3); 6,157,104 США (2); 97111639/12 РФ (1,6);, 98106561/06; РФ (2.3)
2001 5 6,169,850 США (8); 6,227,189 США (2,3); 6,253,834 США (1); 6,270,313 США (2,3); 99108196/06 РФ (3)
2002 5 6,397,930 США (1); 6,400,567 США (3); 6,431,268 США (3); 6,435,267 США (1); 2000110574/09; РФ (1)
Розподш винаходш за спрямовашстю (останш роки) наведений на рис. 4. Як видно з рис. 1, такий розподл характерний для середини II етапу роз-витку ТС. Динамжа змши розподшу винаходiв за тематикою i тенденция змь ни кшькосп винаходiв, побудована на основi апроксимацп даних табл. 2 по-лiномiальною залежнiстю наведенi на рис. 5.
Зменшення вартостi i збiльшення експлуатацшних показникiв
32% / | > Збiльшення
технiчних характеристик
Виправлення ______I (виконання
недолiкiв системи --основно1 функци)
5% Узгодження 50%
характеристик елементiв для виконання основних функцiй 13%
Рис. 4. РозподЫ винаходiв за спрямовашстю у 1996-2002 р.
Як видно з рис. 5, кшьюсть винаходiв на "виправлення" i "здешевлен-ня" незначна i зростае повшьно, що характерно для 1 -о! половини П-го етапу (рис. 3, б).
На основi аналiзу способiв реалiзацií винаходав рiзноí спрямованостi та даних рис. 4, 5 та табл. 2 можна зробити висновок, що домшуюча частина винаходiв спрямована на збшьшення технiчних характеристик (50 %) i екс-плуатацiйних показниюв (32 %) методом розгортання системи. Технiчнi характеристики зростають, особливо сильно - експлуатацшш. Оскiльки практично вс винаходи реалiзуються розгортанням, то весь час зростае структурна складшсть системи, хоча в останш роки намiчаеться тенденщя до сповшь-нення розгортання i введения елементiв згортання, що характерно для кiнця першо! половини П-го етапу розвитку (рис. 3 б).
♦ Збшьшення теплов1ддач1 ■ Автоном1зац1я системи
А Регулювання роздач1 чи в1дводу секцюнуванням X Додатков1 елементи локального теплов1дводу
X Корпус як елемент апарату • Звукопоглинання шуму
-Ъ Очищення пов1тря - Регулювання температури зворотним звязком
™ Всього Тенденц1я зм1ни загально! к1лькост1 винаход1в
Рис. 5. Динамта розподту винаходiв за тематикою та тенденция динамти загальноI кiлькостi винаходiв
Загальний висновок. Ступiнь розвинутостi системи вiдповiдаe приб-лизно II чвертi II етапу. Це означае, що практично вичерпаш можливостi роз-гортання, необхвдно шукати можливостi структуризацií системи за рахунок внутрiшнiх ресурсiв та згортання. Основний напрямок найближчого майбут-нього - максишзащя ефективностi роботи.
2. Еволюцшний потенщал розвитку системи
Метод еволюцшного потенцiалу полягае у реалiзацií можливосп ви-явити стан i перспективи розвитку (розвинутостi) системи шляхом поршнян-ня 11 характеристик чи характеристик ц компонентiв з основними етапами вь домих лiнiй розвитку ТС i вiдбити цей стан графiчно на полярних дааграмах, осi яких вiдповiдають основним тенденщям розвитку ТС даного класу, а шка-ли - основним етапам в межах кожного з цих напрямюв. Сшвставлення характеристик дослiджуваноí системи з етапами лшш розвитку дозволяе спо-чатку установлювати вiдносну зрiлiсть ниш кнуючих систем, i, вiдповiдно, виявляти напрямки, в яких iснуе так званий " еволюцiйний потенцiал" ТС, ви-значений у [6] як рiзниця мiж вiдносною зрiлiстю поточно!' системи, i точками, в яких досягаються межi по кожнш з тенденцiй розвитку.
Практичне застосування методу вимагае вибору з уск!' множини по-тенцiальних осей дiаграми - лiнiй розвитку ТС - сукупносп саме тих лiнiй, яю характеризують еволюцiю ТС даного класу, та спiврозмiрного градуюван-ня кожно! з осей дiаграми. Нами була проведена параметризащя лiнiй розвитку у формi градуювання всiх осей розвитку за десятибальною шкалою, i об-ранi лшп розвитку, що найкоректшше вiдбивають еволюцда систем класу ЛСПП. Кiлькiсне значения параметру розвинутосп дослщжувано!' ТС ввдби-вае етап, на якому знаходиться об'ект у кожному з напрямтв (осей) розвитку. За результатами аналiзу патентного фонду за останш 10 роюв та iншими да-ними про дослщжувану систему нами отриманi наступш значення (табл. 3), по кожнш з проградуйованих за розробленою нами методикою осей:
Табл. 3. Значения градацп шкал полярних Ыаграм розвитку ТС на основа аналгзу патентного фонду США та РФ в областг повЬпророзподЫъних пристрогв
Етап Досягнута стадiя по кожнiй з обраних лшш розвитку
2 Лiнiя роздрiбнення (структуризацiï) об'екту (object segmentation)
Об'ект з частковими внутргшш-ми перегородками пат. США №6,155,920 - секцгонування внутрiшнього об'ему коробу для досягнення бгльшо! рiвномiрностi роздачi повiтря
3 Лшы роздрiбнення поверхнi (surface segmentation)
Структурована ребриста повер-хня пат. РФ №5061056/10 - поверхня гранi мае розвинутг ребра для збiльшення тепловiддачi - пат. США №5,966,286 -
5 Лгнгя роздрiбнення внутрiшнього простору системи ((space segmentation)
Тгло з багатьма порожнинами, перфороване пат. США №5,969,942 - проведена неперервна перфорацгя гран коробу з метою отримання ефекту "розпилення" повгтря по об'ему конструкцii
1 Лгнгя посилення застосування кольору (use of colour)
Колiр взагалг не застосовуеться (монохром)
6 Лгнгя застосування внутргшнього простору системи (geometry evolution)
2 D пат. США №5,828,549, №6,137,682 - одна площина поглинае тепло, друга - вщдае
2-3 Лгнгя згортання (trimming)
Мшгмальне згортання вилучен-ням елемента пат. США №5,950,712, №6,137,682 - корпус пристрою е части-ною повгтроводу
1 Лгнгя застосування "розумних матерiалiв" (smart materials)
Максимальне узгодження влас-тивостей матерiалiв для узгодження дш пат. США №5,828,549, №5,966,286 -короб повггроводу з теплопроводного матерiалу для iнтенсифiкацiï теплообмгну; пат. США №5,932,002; №6,104,608; пат.РФ №97111639/09 застосування шумопоглинальних матергалгв.
2 Лгнгя асимметричностi внутрiшнього простору системи (asymmetry
Симетричний об'ект
5 Лгнгя збiльшення ступеня дисперсностi об'екту (fragmentation, density decreasing)
Потгк газу
5 Лгнгя переходу на мiкрорiвень i до застосування полiв (лiнiя макро - нано)
Система на молекулярному piBHi (рiдина, газ)
1 Лгнгя динамiзацiï у просторi ((dynamization, space)
Суцгльне тiло (нединамiчна система) (частини не рух. одна вгдносно друго!)
2-3 Лiнiя динамiзацiï у часi ((dynamization, time)
Система з механiчно змгнюва-ними елементами робочих органiв пат. США №6,155,920 - поворотнг заслгнки для регулювання витоку повгтря; пат. РФ №98106561/06 - повгтрозабгрний отвгр що регулюеться заслгнкою
3 Лгнгя роздрiбнення в часi (вiдбивае закони динамiзацiï)
Режим роботи може змшювати-ся примусово пат. США №6,155,920 - поворотнг заслгнки для регулювання витоку повгтря пгд час роботи
5-6 Лiнiя збiльшення керованостi системи (controllability)
Система, керована посередником пат. США №5,592,3634; №6,137,682 - теплопровщш шини для передачi надлишкового тепла до повггроводу; пат. США №6,253,834, №6,397,930, №6,435,267 - трубка Вентург
1 Лгнгя нелшшностг (non-linearity)
Статична ТС - режим роботи системи незмгнний, робоче поле постгйне
3 Лгнгя витiснення людини з системи (Human involvement, information saturation)
Витгснення людини з джерела, з перетворювача
Лгнгя узгодження взаемодп iнструменту i виробу (action coordination, time)
5-7 1нструмент дiе на вирiб по площинг, проста кiнематика
8-10 Об'емна дiя
2 Лгнгя розвитку моно-бi-полi
Багатофункцюнальна бiсистема пат. США№5,969,942;№5,931,002; №6,064,571; №6,157,104; пат. РФ №961122958/09 - об'еднана система вентилятор - повгтро-вгд.
4 Лiнiя узгодження дш (action coordination, space)
З буферним частковим узгод-женням/ розузгодженням пат. США №5,592,3634; №6,137,682 - теплопровщш шини для передачг надлишкового тепла до повгтроводу;
За даними табл. 3 побудована дааграма розвинутосп системи (рис. 7). Необидно зазначити, що при градуюваннi лши керованосп не враховано ви-нахiд на повироввд з датчиком температури та зворотним зв'язком (пат. США №6,169,850), оскшьки вiн стосуеться тальки варiанту нагршання. Якщо цей патент врахувати, то керовашсть сягне значення 7 балiв.
Роздрiбнення об'екту
Моно-бьпол) Узгодження
Витюнення людини
Керованiсть
Роздрiбнення в чаш
Динамiзацiя в часi
,оздрiбнення поверхнi
Pоздрiбнення простору
Застосування кольору
Еволющя простору
Згортання Розумш матерiали
Динамiзацiя в простор^^^^Е^^^Асиметрк Дисперснiсть
Рис. 7. Дiаграма розвитку техшчног системи "повiтровiд "
З дiаграми видно, що найбшьший еволюцiйний потенцiал ЛСПП зосе-реджений в трьох основних напрямках: динамiзацiя у просторi, застосування кольору, застосування "розумних матерiалiв". Застосування кольору в ЛСПП може забезпечити збшьшення зручноста експлуатацп, розробки, керування параметрами ЛСПП завдяки можливостi вiзуалiзацií розподшу теплового поля у повiтроводi за допомогою рiзновиду "розумних речовин" - термохромiв, рiдких кристалiв тощо, iндикацií виходу режимiв за встановлеш межi та iнiцi-алiзацií зворотних зв'язк1в для приведення режиму до норми, що автоматично потягне за собою збшьшення керованосп системи та ефективiзацiю 11 роботи за рахунок координацп (узгодження) окремих дiй у систем! Застосування "розумних матерiалiв", здатних змiнювати сво1' теплофiзичнi властивостi, на-приклад, теплову провiднiсть геометричнi розмiри зi змiною температури (розвивати ребра на поверхш, змiнювати площу поперечного перерiзу тощо) могло б збшьшити корисну тепловiддачу системи, адаптац1ю властивостей системи до змiннжх умов експлуатацц, i як, наслiдок, динамiчнiсть та керовашсть системи, ефектившсть задовольняння потреб споживача.
Оцiнка виявлених напрямтв прiоритетного розвитку ЛСПП та спосо-бiв 1'х реалiзацií за критерiем корисний результат/витрати дозволяе визнати найбшьш перспективними на найближчi роки роботи по динамiзацií системи за рахунок застосування "розумних матерiалiв" та внутртшх просторових ресурсiв системи, збiльшення ц дисперсностi та рiвня структурованостi (структуризац1я перфорованих отвор1в по стiнках пов^оводу як засiб здiйс-нення основно' функцií ЛСПП - керування параметрами перерозподшу теплового поля в об'емах конструкцш). Останне потребуе створення математич-них моделей вiдповiдних структурованих систем та алгоритм1в розрахунку таких моделей.
Лггература
1. Iнформацiйно-пошукова система Patent Office of USA - www.uspto.gov.
2. 1нформацшно-пошукова система РФ Роспатент - www.fips.ru.
3. Slocum M.S. Technology Maturity Using S-curve Descriptors// Journal of TRIZ. - December, 1998. - www.triz-journal.com.
4. Darrell Mann. Evolutionary-Potential™ in Technical and Business Systems// Journal of TRIZ, July, 2002. - www.triz-journal.com.
5. Глшенко Л.К., Дайновський Ю.А. Оцшка еволюцшно! доцшьноста швестування шновацш// Науковий вюник: Зб1рн. наук.-техн. праць. - Львш: УкрДЛТУ, 2002, вип. 12.5.
6. Mann D. Using S-Curves and Trends of Evolution in R&D Strategy Planning// Journal of TRIZ. - July, 1999. - www.triz-journal.com.
7. Mann D.L. Trimming Evolution Patterns For Complex Systems. - - www.ideati-ontriz.com; Mann, D.L., 'Using S-Curves and Trends Of Evolution In R&D Strategy Planning', TRIZ Journal, July 1999 - www.triz-journal.co.
УДК 621.825 Доц. Б.1. Ктдрацький, канд. техн. наук -
НУ "Льbeiecbm полппехнта"
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДИНАМ1КИ ПРИВОДУ 13 ЗАПОБ1ЖНОЮ МУФТОЮ З ПРОФШЬНИМ ЗАМИКАННЯМ У СТОПОРНОМУ РЕЖИМ1 РОБОТИ
Наведеш результати експериментального дослщження динамши запоб1жних муфт з профшьним замиканням при пробуксовуванш у стопорному режим роботи. Встановлено, що таю муфти залежно вщ конструктивних параметрш створюють ди-нам1чш навантаження, як у 1,5-2,0 рази можуть перевищувати номшальш. Пщбира-ючи спещальним чином профшь на швмуфтах кулькових запоб1жних муфт, можна суттево зменшити динам1чш навантаження у привода зв1вши i'x практично до ста-тичних.
Doc. B.I. Kindracki-NU "L'vivc'kaPolitecnika"
Experimental research of dynamic of a drive with a safety clutches of profile closure in lock operational mode
The outcomes of an experimental research of dynamic of safety clutches with profile closure in lock operational mode are staded. Is established, that such clutches depending on design parameters create dynamic loads, which one in 1,5 - 2 times can exceed rated. Having selected the special profile on half of the clutch, it is possible essentially to reduce dynamic loads in links of a drive.
Запобiжнi муфти з профшьним замиканням (кулачков^ кульков^ широко застосовують для захисту приводив машин вщ перевантажень [1]. Одним з недолжш таких муфт е залишковий динамiчний момент, який вони створюють при пробуксовуванш у стопорному режим роботи [2, 3]. Величина такого моменту, за iнших однакових умов, визначаеться кутом нахилу ку-лачюв або профшем лунок шд кульки.
З метою встановлення характеру змши й величини залишкового дина-мiчного моменту у валопроводах приводу пiсля спрацювання таких муфт нами було проведено експериментальне дослiдження на спещально сконстру-йованому стендi (рис. 1).
