CC BY
46
УДК 621.371
Китаев В.Н. , Китаева Е.Н.
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е. И. Забабахина», г. Снежинск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БАЗОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ - ЭФФЕКТИВНЫЙ ПУТЬ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ
При проведении опытно-конструкторских работ по разработке электромеханических приборов для систем автоматики различных технических объектов у разработчиков для выполнения требований технического задания в ряде случаев открывается значительное многообразие конструктивного воплощения объекта разработки.
Данное обстоятельство способствует развитию и реализации творческих возможностей инженера-конструктора и делает его работу привлекательной для большинства разработчиков, обладающих способностями к конструированию. Именно поэтому на начальных стадиях разработки создаются патентоспособные технические решения.
Однако возможное многообразие конструктивного воплощения создаваемого прибора зачастую приводит к увеличению сроков разработки и иногда (особенно при недостатке времени для всестороннего анализа и расчетов конструкции) не исключает принятие к разработке не самых оптимальных технических решений и конструктивных схем приборов. Следствием чего могут быть неизбежные переработки конструкции на последующих стадиях разработки, когда уже изготавливается или уже изготовлена материальная часть, что потребует увеличения материальных и временных затрат на разработку, а самое главное - может привести к невыполнению требуемых сроков по разработке технического объекта, в котором применен прибор.
Именно по этой причине на начальной стадии разработки должно даваться время, достаточное для всесторонней проработки и анализа выбираемых путей конструкторской реализации и создаваемых конкретных технических решений прибора [1].
Проводимый при начале опытно-конструкторской работы патентно-технический поиск известных технических решений аналогичного назначения должен значительно способствовать выбору эффективных путей конструкторской реализации разрабатываемого прибора. Однако в описаниях аналогов прибора, приведенных в патентах, статьях, зачастую приводятся сведения рекламного характера, а не подтвержденные полноценными испытаниями гарантированно обеспечиваемые технические характеристики.
В связи с приведенными обстоятельствами, по мнению авторов, представляется целесообразным, если это возможно, при выборе путей разработки прибора в качестве одного из основных рассматривать возможность разработки нового прибора на основе уже ранее созданных базовых конструкций путем совершенствования и развития ранее проверенной базовой конструкции.
В настоящей статье рассматривается пример создания электромеханического порогового инерционного включателя, являющегося базовой конструкцией и последующая разработка на основе этой базовой конструкции инерционных включателей для систем автоматики технических объектов.
Предприятием проводилась разработка порогового инерционного включателя. В конструкции инерционного включателя были применены вновь созданные технические решения [2, 3], позволившие
выполнить все требования технического задания и обеспечить создание высоконадежного электромеханического прибора, имеющего технологичную конструкцию. Опытные образцы инерционного включателя успешно прошли автономную отработку и по результатам работы в составе технического объекта показали свою высокую надежность. Претензий по работоспособности инерционных включателей в составе технического объекта не было, приборы полностью выполнили свои функции.
Конструкция инерционного включателя показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Конструкция инерционного включателя
Основная конструктивная особенность инерционного включателя заключается в том, что инерционный груз прибора, при действии линейного ускорения в направлении срабатывания с величиной равной или превышающей уставочное значение, совершает поступательно-вращательное движение за счет взаимодействия диаметрально закрепленных на грузе подшипников со спиральным пазом в корпусе. Инерционный груз установлен на шариковых опорах на оси, имеющей возможность поворачи-
ваться в подшипниках. Инерционный груз удерживается в исходном положении магнитной системой. При перемещении инерционного груза переключается контактная система прибора.
Для применения во вновь разрабатываемых технических системах в качестве предохранительного прибора потребовалась разработка инерционного включателя с повышенной стойкостью к высокоинтенсивным ударным воздействиям. Проведенный анализ ранее разработанных инерционных включателей показал, что новый инерционный включатель может быть создан с использованием основных технических решений прибора, конструкция которого приведена на рисунке 1, точнее с использованием его конструкции в качестве базовой.
Конечно, к вновь разрабатываемому прибору были предъявлены новые технические требования, которые могли быть выполнены только при создании новых оригинальных конструктивных решений. Однако все вновь созданные конструктивные решения базировались на конструкции инерционного включателя, удачно дополняя и совершенствуя её.
В ходе проведения проработок была реализована возможность совершенствования конструкции в части повышения стойкости к воздействию высокоинтенсивного механического удара.
На рисунке 2 показана ударостойкая конструкция инерционного включателя.
В этом приборе инерционный груз выполнен составным из двух частей, взаимодействующих друг с другом через упругий элемент - коническую пружину.
Предложенное конструктивное решение инерционного груза позволяет ограничивать силовые воздействия на элементы конструкции прибора при высокоинтенсивных механических воздействиях, что исключило их разрушение.
Анализ базовой конструкции прибора показал, что вращательное движение, реализуемое в нем, может использоваться для работы индукционного тормоза, которым возможно оснастить прибор для исключения его срабатывания от кратковременных ударных воздействий. Следует отметить, что из-за этой особенности используемой базовой конструкции во вновь разрабатываемом приборе удалось разместить два индукционных тормоза без значительного увеличения габаритов. Данное обстоятельство позволило увеличить конструктивные запасы прибора в части обеспечения требуемой временной задержки срабатывания. При сохранении конструктивной преемственности с базовой конструкции во вновь разработанном инерционном включатели получено новое качество - исключение срабатывания от кратковременных ударных воздействий.
Конструкция чувствительного элемента инерционного включателя показана на рисунке 3.
Предложенная конструкция чувствительного элемента хорошо компонуется с контактной системой в пороговом инерционном включателе
Рисунок 3 - Конструкция чувствительного элемента инерционного включателя
Таким образом, представленные проработки показывают широкие возможности разработки электромеханических приборов системы автоматики на основе удачных базовых конструкций.
ЛИТЕРАТУРА
1 Китаев В.Н., Китаева Е.Н. Обеспечение надежности электромеханических приборов на стадии конструирования. - Надежность и качество - 2012.: труды Международного симпозиума.: в 2 т./
под ред. Н. К. Юркова. - Пенза.: Изд-во ПГУ, 2012. - 1 т. - с 63-65.
2 Инерционный включатель. Патент РФ №2192683 С2, H01H35/14, опубликовано 27.11.2002.
3 Инерционный включатель. Патент РФ №2193800 С2, H01H35/14, опубликовано 27.11.2002.
