Использование законов развития технических систем в инженерном творчестве (Патент: 2237864 Преобразователь линейных перемещений)

различные расстояния, путем навинчивания наконечников различной длины в зависимости от требуемого расстояния.

3.5 Закон неравномерного развития ТС

Для получения новых технических решений перечислим основные количественные признаки имеющегося устройства:

– время измерения;

– изменение температуры;

– габариты устройства;

– количество составных частей;

– погрешность измерения.

Очевидно, что на качество и точность работы данного устройства может влиять изменение температуры. Дело в том, что мембраны выполнены из резины, а значит при повышении или понижении температуры значительно изменяются ее свойства . При повышении температуры резина становится мягче, а при понижении тверже.  

Однако, если мембрану выполнить из металла, как корпус и звенья, то устройство не будет выполнять своих основных функций. То есть не будет преобразовывать линейное перемещение.

Разрешим это противоречие по алгоритму решения изобретательских задач (АРИЗ) [2].

1 Анализ задачи

1.1 Мини-задача. Дана техническая система для передачи линейных перемещений, имеющая корпус, ведущее и ведомое звенья, 3 мембраны, а также 2 наконечника ведущего и ведомого звеньев.

Техническое противоречие: если мембрана выполнена из гибкого материала (резины), то она точно преобразует линейные перемещения ведущего звена. Однако при высокой температуре жесткости резиновых мембран изменяются, а значит устройство перестает отвечать заданным требованиям  точности изменения линейных перемещений.

Если мембраны выполнены из жесткого вещества ( тугоплавкий металл), то при изменении температуры свойства мембран не меняются. Однако, если выполнить мембраны из металла, то мембрана перестает быть гибкой, что не позволяет  устройству преобразовывать линейные перемещения.

1.2 Выбор конфликтующей пары: в качестве инструмента выберем температуру, ну а в качестве изделия выберем мембраны.

1.3 Граф-схема технического противоречия (Рисунок 3.6)

Рисунок 3.6 – Граф-схема технического противоречия

1.4 Выбор главного производственного процесса. Выбираем ТП-1, так как наиболее важной задачей является возможность преобразования линейных перемещений, а в ТП-2 устройство не может выполнять свои основные функции хотя и не портится от высокой температуры.

1.5 Усиление конфликта. Очень высокая температура размягчает резину и совершенно не мешает гнуться мембранам.

1.6 Модель мини-задачи. Дана техническая система преобразования линейных перемещений. При использовании в конструкции мембран из резины  в условиях высокой температуры мембраны портятся, однако это не мешает им прогибаться.

Необходимо ввести X-элемент, который, не позволял бы портится мембранам, но и не мешал бы им прогибаться.

2 Анализ ресурсов модели

2.1 Определение оперативной зоны (ОЗ). В ОЗ находится все устройство, поскольку мембраны расположены в верхней, нижней, а также средней части устройства.

2.2 Определение оперативного времени (ОВ).

,                                                                                                   (3.2) где  - время до конфликта (подготовка эксперимента),  - время конфликта.

2.3 Определение вещественно-полевых ресурсов (ВПР)

Анализ ВПР проведем в виде таблице (Таблица 3.1)

Таблица 3.1 – ВПР системы

3 Формирование идеального конечного результата (ИКР) и физического противоречия

3.1 ИКР. Дана техническая система, включающая в себя корпус, ведущее звено, ведомое звено, мембраны. В котором величина линейного перемещения ведущего звена посредством мембран различной жесткости преобразуется в величину перемещения ведомого звена причем высокая температура внешней среды  не должна влиять на жесткость мембран.

Необходимо в систему внести Х-элемент, который  не позволит высокой температуре портить мембраны, тем самым затрудняя работу устройства.

3.2 Усиленный ИКР. Устройство точно преобразует линейные перемещения при высокой температуре внешней среды.

3.3 Физическое противоречие на макроуровне. Предъявим требования к X-элементу.

X-элемент должен позволять резиновым мембранам вопреки высокой температуре не менять заданную жесткость.

3.4 Физическое противоречие на микроуровне. 

В оперативной зоне частицы Х-элемента должны охлаждать поверхность резиновых мембран до нормальной температуры.

НТР5.  Устройство преобразования линейных перемещений помещено в воду. Благодаря этому высокая температура не портит мембраны