Индивидуальное задание № 4.
Анализ технических противоречий и способов их разрешения для оборудования
Индивидуальное задание № 4 выполняется в следующей последовательности.
Изучение теории
По учебному пособию [ ] изучаются основные понятия теории решения изобретательских задач (ТРИЗ):
1) противоречия в технике (административные, технические и физические);
2) типовые приемы устранения технических противоречий;
3) принципы разрешения физических противоречий;
4) вепольный анализ для усовершенствования объекта;
По согласованию с преподавателем каждым из студентов выбираются варианты усовешенствования МОНГП с использованием.
1) 2-3 типовых приемов устранения технических противоречий;
2) принципов разрешения физических противоречий;
3) 2-3 веполей.
Варианты усовешенствования МОНГП с использованием
типовых приемов устранения технических противоречий;
В литературе по ТРИЗ дается современный список типовых приемов с примерами их практической реализации. Вот некоторые из них:
1. Принцип дробления:
а) разделить объект на независимые части;
б) выполнить объект разборным;
в) увеличить степень дробления объекта.
Пример 4.2. Фирма SР (Германия) изготавливает светящиеся буквы и знаки для автострад не из стеклянных шариков, а из стеклянной пыли. Напыление осуществляют по трафарету
2. Принцип вынесения:
отделить от объекта мешающую часть (мешающее свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).
В отличие от предыдущего приема, состоящего в делении объекта на одинаковые части, здесь имеется в виду разделение объекта на разные части.
Пример 4.3. Для освещения больших открытых пространств (карьеров, стройплощадок) над освещаемой площадкой с помощью аэростата поднимают только отражатель из зеркального листового алюминия, а мощный световой источник монтируют на земле (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Световой источник монтируется на земле, а отражатель
поднимается на аэростате
Долее в скобках приведен номер из общего списка приемов, приведенных в литературе [5-7].
3 (7). Принцип "матрешки":
а) один объект размещен внутри другого, который в свою очередь, может находиться внутри третьего и т.д.;
б) один объект проходит сквозь полости в другом объекте.
Пример 4.4. Коаксиальный шланг для заправки автомобилей, предотвращающий потери бензина в окружающую среду из-за испарения: по внутреннему подаётся бензин, по наружному отсасываются пары (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Коаксиальный шланг для заправки автомобилей:
по внутреннему подаётся бензин, по наружному отсасываются пары
Пример 4.5. С целью уменьшения габаритов и повышения КПД движителя предложено устанавливать гребные винты так, чтобы лопасти одного вращались между лопастями другого.
4 (10). Принцип предварительного действия:
а) заранее выполнить требуемое действие полностью или хотя бы частично;
б) заранее расположить объекты так, чтобы они могли вступить во взаимодействие без затраты времени на доставку.
Пример 4.6. Для озеленения откосов земляных сооружений на поверхность укладывают замороженные плиты из питательной среды, содержащей семена растений. Весной плиты оттаивают, и корни проросших трав скрепляют их между собой и с подстилающей земляной поверхностью (рис. 4.3).
а) б)
Рис. 4.3. Плиты из питательной среды, содержащей семена растений:
а) зимой замороженные; б) весной оттаивают и корни проросших трав
скрепляют их между собой и с подстилающей земляной поверхностью
Этот прием реализуется также при изготовлении предварительно напряженных строительных элементов, железнодорожных шпал, используется для повышения компенсирующей способности П-образных компенсаторов тепловых сетей и т. д.
5 (11). Принцип "заранее подложенной подушки":
компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными антиаварийными средствами.
Пример 4.7. С целью ограничения момента затяжки болтов предложено скреплять головку ключа с рукояткой тонкой проволокой. При определенном усилии затяжки проволока разрывается.
6 (13). Принцип "наоборот":
а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие;
б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную - движущейся;
в) перевернуть объект "вверх ногами", вывернуть его.
Пример 4.8. При нарезании резьбы резец движется от вершины профиля к подножью, при чистовой обработке - от дна впадины к вершине.
Пример 4.9. Изобретатель пылеулавливающих аппаратов Жолондковский О. И., используя этот приём, в противоположность циклону изобрёл антициклон.
7 (14). Принцип сфероидальности:
а) перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от деталей, выполненных в виде куба и параллелепипеда, - к шаровым конструкциям;
б) использовать ролики, шарики, спирали;
в) перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать центробежную силу.
Пример 4.10. Для более удобного обслуживания автомобилей при техобслуживании взамен конвейерной линии, вытянутой в прямую линию, предложена карусель.
Пример 4.11. Для обеспечения возможности перемещения транспортного средства в любом направлении предложены опоры в форме шара.
8 (22). Принцип "обратить вред в пользу":
а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;
б) устранить вредный фактор за счёт сложения с другими вредными факторами;
в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
9 (27). Принцип дешевой недолговечности взамен долговечности:
заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).
Пример 4.12. Этот прием был сформулирован инженерами Лазаренко, которые много времени затратили на поиск средств борьбы с разрушением электрических контактов от воздействия электрической искры. Работая над этой проблемой они сделали два попутных изобретения – искровую мельницу для измельчения распыленного металла и искровую обработку металлов.
10 (40). Принцип применения композиционных материалов: перейти от однородных материалов к композиционным.
Приемы (принципы действия) не говорят прямо, каким должно быть решение задачи. Они только показывают, в каком направлении искать решение. Внимательно ознакомившись с примерами 10 приемов устранения противоречий постарайтесь найти 2-3 приема, которые можно использовать для совершенствования выбранного МОНГП. Схематично изобразите усовершенствованные варианты. Опишите их в статике и динамике. Докажите, что эти варианты будут более совершенными, т.е. позволят решить изобретательскую задачу.
Варианты усовешенствования МОНГП с использованием
принципов разрешения физических противоречий
К настоящему времени разработано 11 принципов разрешения физических противоречий. Как и приемы устранения технических противоречий, они указывают возможные пути поиска решения [1-4].
1.Разделение противоречивых свойств в пространстве.
Пример 4.13. Для пылеподавления при разработке горных пород конус мелких водных капель окружают оболочкой из крупных капель.
2. Разделение противоречивых свойств во времени.
Пример 4.14. Ширину ленточного электрода меняют в зависимости от ширины сварочного шва.
3.Системный переход 1а: объединение однородных и неоднородных систем в полисистему.
Пример 4.15. Горячие слябы транспортируют по рольгангу впритык друг к другу, чтобы не охлаждались торцы слитков.
4.Системный переход 16: от системы к антисистеме или сочетание системы и антисистемы.
Пример 4.16. Для остановки кровотечения к ране прикладывают салфетки, пропитанные иногруппной кровью.
5.Системный переход 1в: Часть данной системы наделяется свойствами антисистемы.
Пример 4.17. Рабочие части тисков для зажимов деталей сложной формы: каждая часть твердая, а в целом зажим податливый, способен менять форму.
6.Системный переход 2: переход на микроуровень.
Регулирующий вентиль из двух материалов с разными коэффициентами термического расширения изменяет проход при изменении температуры протекающей жидкости.
7. Фазовый переход 1: изменение фазового состояния или всей системы.
Пример 4.18. Потребителей газа в шахтах обеспечивают сжиженным (а не сжатым) газом.
8. Фазовый переход 2 двойственное фазовое состояние компонента системы.
Пример 4.19. Трубки теплообменника снабжены рёбрами из материала с памятью формы - при повышении температуры они разгибаются, увеличивая поверхность теплообмена.
9. Фазовый переход 3: использование явлений, сопутствующих фазовому превращению.
Пример 4.20. Мороженые грузы транспортируют на опорах из брусочков льда.
1. Фазовый переход 4: замена однофазного вещества двухфазным.
Пример 4.21. Полировальная рабочая среда состоит из ферромагнитных частиц, взвешенных в расплаве свинца.
11. Физико-химический переход: возникновение - исчезновение веществ путем разложения - соединения, ионизации - рекомбинации.
Пример 4.22. Для пластификации древесины аммиаком осуществляют пропитку солями аммония, разлагающимися при нагревании.
Наиболее часто используются принципы 1 и 2.
Пример 4.23 (4.1). Возвратимся к выявленному физическому противоречию в закалочном цехе: кислород в атмосфере цеха должен быть и не должен быть. Попробуем разделить противоречивые свойства в пространстве, то есть там, где находятся люди, кислород есть, а там, где раскаленная деталь соприкасается с маслом, - нет. С этой целью над поверхностью масла следует образовать газовую среду, в которой отсутствует кислород, например, создать слой из углекислого газа.
Принципы разрешения физических противоречийне говорят прямо, каким должно быть решение задачи. Они только показывают, в каком направлении искать решение. Внимательно ознакомившись с примерами 11 приемами устранения противоречий постарайтесь найти 2-3 приема, которые можно использовать для совершенствования выбранного МОНГП. Схематично изобразите усовершенствованные варианты. Опишите их в статике и динамике. Докажите, что эти варианты будут более совершенными, т.е. позволят решить изобретательскую задачу.
Варианты усовешенствования МОНГП