Практичне заняття № 1

Аналіз структурних та функціональних зв'язків у технологічному комплексі

Вібропресове обладнання з ГІП, являє собою складну систему (рис. 1.1), в якій аналіз структурних і функціональних зв’язків між складовими більш простіших систем та всередині них доцільно проводити на основі методів системного підходу.

Під час реалізації на тому чи іншому промисловому обладнанні відповідної технології ми можемо виділити три основні взаємозв’язані системи: об’єкт обробки (система І), робочий процес (система ІІ) і машина (система ІІІ), які об’єднуються в загальну систему технологічного комплексу.

У випадку з ІВПМ об’єктом обробки є порошковий матеріал, який проявляє властивості метасистеми. Для останньої визначення проміжних станів в часі є складною і не завжди здійсненною задачею, у зв’язку з чим, систему І необхідно податити у вигляді двох підсистем І.1 та І.2, що характеризують відповідно початковий (навішення порошкового матеріалу) та кінцевий (заготовка виробу) стани об’єкта обробки.

Система ІІ функціонально залежіть від системи І і являє собою технологічний процес пресування. Даний процес описується двома підсистемами ІІ.1 та ІІ.2, що встановлюють спосіб ВУП та прийнятий основний режим його реалізації.

Вибір системи ІІІ визначають системи І та ІІ. У випадку, що розглядається нею є ІВПМ, який ділиться на підсистеми гідроімпульсного приводу (ІІІ.1), рухомих ланок (ІІІ.2), віброзбуджувача (ІІІ.3) і прес-форми (ІІІ.4). Згідно із системним підходом, кожна з виділених підсистем може бути поділена на ланки. Оскільки, при створенні власне ІВПМ задачі проектування ГІП та його віброзбуджувача розв’язуються лише у загальному вигляді, а прес-форма складається з двох основних деталей – матриці і пунсона, – на блок-схемі достатньо вказати лише підсистему ІІІ.2, яка містить станину з фундаментом (ланка ІІІ.2.1), вібростіл (основна робоча ланка ІІІ.2.2) і допоміжну робочу ланку ІІІ.2.3. При цьому кожна з вказаних ланок за необхідності розділюється на деталі.

Для завершення представленого у вигляді блок-схеми системного опису ІВПМ, необхідно виявити в ньому структурні та функціональні зв’язки. На основі перших можна визначити приналежність та ієрархічну підпорядкованість складових елементів машини,   а   на  основі  других   –  установити  логічну   послідовність взаємодій в його системах, з виділенням джерел вхідної та вихідної інформації. При аналізі ІВПМ джерелом вхідної інформації служать відомості про оброблюваний об’єкт, які містяться в підсистемі І.1 та передаються в систему ІІ у вигляді логічної функції вибору режиму ВУП. Режим, в свою чергу, визначає робочий процес, з врахуванням параметрів якого проводиться вибір машини конкретного типу (система ІІІ).

 

Рисунок 1.1 – Схеми структурних та функціональних зв’язків технологічного комплексу на базі ІВПМ

 

Логічні функції вибору розробляються на основі результатів теоретичних досліджень, методів розрахунку параметрів режимів інерційного навантаження під час ВУП, нових конструкцій ІВПМ, їх структурних схем та динамічних моделей, досліджень перехідних процесів взаємодії рухомих ланок ІВПМ, експериментальних даних, особливостей зміни фізико-механічних властивостей заготовок з порошкових матеріалів при дискретному навантаженні, аналізу основних робочих режимів ІВПМ, досліджень якісних параметрів заготовок. Логічні функції можуть бути подані у формі аналітичних залежностей, таблиць і тому подібних банків інформації з ключем для їх розшифровування. Функціональний зв’язок між машиною та об’єктом у вигляді функції силового впливу визначається для заданого проміжку часу, що дозволяє отримати вихідну інформацію, яка так само, як і вхідна пов’язана з об’єктом обробки, але міститься в підсистемі І.2, що відповідає заготовці виробу. Функціональний зв’язок між підсистемою ІІІ.3 та ланкою ІІІ.2.2 має вигляд функції генерування тиску в порожнині робочого циліндра, що періодично змінюється в часі.

Використовуючи системний підхід при подальшому аналізі проектованого вібропресового обладнання, можна виділити і внутрісистемні функціональні зв’язки, наприклад, між ланками підсистеми ІІІ.2, що дозволить значно спростити процес проектування.

З метою створення комп’ютерних програм проектного розрахунку ІВПМ, опис останнього доцільно подати у вигляді матриці [117]. Для цього згідно із правилами матричного запису рядкам і стовпцям матриці присвоюються номери систем, підсистем і ланок досліджуваного обладнання (рис. 1.2). Наявність зв’язків в матриці фіксується в графах перетинів її рядків і стовпців. Структурний зв’язок позначається літерою „С”, а функціональний – цифрою „1” (одиниця використовується для зазначення 100% достовірності постійності зв’язків ІВПМ, на відміну від зв’язків ймовірністного характеру). Спрямованість зв’язку, яка дозволяє розрізняти вхідну та вихідну  інформацію,  вказується   за   допомогою   знаків   „+”   і   „–„.

Перетинання однойменних рядків і стовпців відповідає інформаційному входу або виходу кожного виділеного структурного елемента складної системи.

Запропонована матрична форма опису вібропресового обладнання відрізняється компактністю, наочністю та інформативністю і дозволяє розв’язувати задачі його аналізу та синтезу на рівні систем та підсистем. З цією метою в загальній матриці виділяються матриці систем І, ІІ, ІІІ та підсистеми ІІІ.2. На нашу думку, матричний опис можна найефективніше використовувати під час проектування робочого процесу ІВПМ, синтезу його принципових та конструктивних схем, а також в аналогічних задачах, пов’язаних із машинами іншого технологічного призначення.