Проектно-конструкторская разработка ТС - это переход от изобретения, от идей, принципа действия или предварительной схемы к их реальному воплощению «в металле» и окончательному конструктивному оформлению ТС. Это также переход от абстрактных представлений к конкретному решению [70]. Академик А.Н. Крылов, сравнивая необходимые затраты труда и времени на разработку идеи и конструктивное ее воплощение, писал, что «во всяком практическом деле идея составляет от 2 до 5%, а остальные 95-98% - это исполнение».
Недооценка проектно-конструкторской работы при внедрении в жизнь даже выдающихся изобретений часто становится причиной неудач. Одним из ярких примеров этому может служить судьба изобретений Р. Дизеля. В [71] по поводу изобретательской и конструкторской деятельности Р. Дг-яля написано, что «как теоретик, лучше чем кто-либо он -г- лался подготовленным к великому изобретению. Как конструктор, он был подготовлен к нему хуже... Теория подсказала ему путь к изобретению. И реализация только одного из них - воспламенения от сжатия - оказалась достойной, чтобы дизель-моторы по экономичности превзошли все остальные двигатели. Конструкторская деятельность Дизеля производит гораздо меньшее впечатление. Вся история становления дизель-моторов подтверждает; пока его двигатели проектировали и отрабатывали опытнейшие конструкторы Аусбургского завода, Крупна, Зульцера, Нобеля, им сопутствовал успех. Как только Дизель брался конструировать сам, неудачи следовали одна за другой *.
|
|
Проектирование как самостоятельный этап производства выделилось в конце XIX и начале XX веков. В это время стали организовываться специализированные технические подразделения (бюро, конторы, общества), выполняющие по заказу чертежные и проектно-сметные работы [57]. С годами проектные организации практически становятся основной движущей силой научно-технического прогресса.
Они устанавливают тесную связь и опираются на организации, занимающиеся фундаментальными и прикладными исследованиями. На рис. 8.1 показаны связи различных организаций с проектной организацией. Проектирование стимулирует прикладные исследования (1) по созданию новых прогрессивных технологий, методов расчета, новых материалов, исследованию новых образцов техники. Проектирование связано с определением потребностей в новой технике (2), взаимодействуя с заказчиком.
Используя достижения в области фундаментальных наук, проектирование приближает их к практике (3), ставя перед ней новые актуальные задачи. Влияние проектирования очень значительное в процессах организации производства (4) и эффективного использования новой техники (5). Концентрация промышленности вызывает объективную необходимость объединения научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических бюро и институтов и промышленных предприятий — в единый научно- производственный комплекс, обеспечивая прочную связь в цепи: наука - техника - производство.
|
|
В этих комплексах ещё более возрастает роль проектирования и расширяется возможность использования научно-тех- нического прогресса в сфере инженерно-технического труда. Проектирование ТС, отвечающих современным требованиям, является весьма сложной задачей, требующей от конструктора творческого подхода ко всем решаемым вопросам [72]. Творчество возникает на основе следующих положений:
X. Окончательные решения могут появиться лишь на основе рассмотрения различных вариантов решения при их сравнении.
2. Новые решения возникают за счет постепенного приближения к цели, на основе глубоких творческих исканий.
3. Решение сложной технической задачи проходит путь от общих положений ко всё более частным.
4. Нахождение новых решений происходит иногда за счет творческой переработки старых известных решений.
Творческий характер проектирования проявляется также в способности ставить актуальные технические задачи, находить и формулировать альтернативные решения, подвергать сомнению на первый взгляд очевидные истины. Разработанная конструкторская документация, позволяющая выполнить ТС в металле, - это результат творчества конструктора.
Конечная цель проектирования - разработка конструкторского проекта, включающего полный комплект графической и текстовой информации, на основе которой можно изготовить ТС, провести её испытания, наладить производство, разобраться в принципе работы, правилах эксплуатации и обслуживания для обеспечения надежности и долговечности [73]. Здесь в понятие проектирование входит, как этап, и конструирование. Это понятие, являясь довольно ёмким, включает в себя много стадий. Над проектом работают инженеры самых различных профилей: исследователи, расчетчики, конструкторы и технологи. Разделить проектирование на собственно проектирование и конструирование довольно сложно. Конструирование - это этап в разработке проекта ТС, то есть этап проектирования. Например, в [74] предлагается считать, что конструирование электрической машины начинается с завершения электромагнитного расчета, который определяет главные размеры машины, размеры магнитной цепи и обмоток. Но, по-нашему мнению, довольно обоснованное деление предложено в [75], где под проектированием предлагается понимать этапы работы по изучению информации, разработке вариантов, проектов ТС, представляющих изделие в целом и выбор окончательного варианта проекта, удовлетворяющего главного конструктора. После этого начинается процесс конструирования и разработки деталей конструкции. Смысл и сущность проек- тно-конструкторской работы в том, что конструктор своей творческой работой должен создать машину в металле, отвечающую требованиям технического задания (ТЗ). Нельзя отождествлять деятельность изобретателей с работой конструкторов. Изобретение - это принципиально новое устройство, создающее ранее неизвестный технический эффект. Изыскание же новых принципов построения механизмов не является основной задачей конструкторов [73]. Новизна же создаваемой конструкции заключается в прогрессивности её параметров или в решении с её помощью новых задач. Подтверждением этого положения могут служить примеры изменения параметров самых различных ТС в процессе эволюции. Например, у тяговых электродвигателей электровозов за 50 лет при уменьшении массы и габаритов мощность увеличена в 1,5-2 раза. При этом их принцип действия не претерпел изменения [28, 42].
|
|
Как известно, электрические машины нашли применение в промышленности более 100 лет назад [1]. Примерно в то же время появились рекомендации по их расчету и проектированию и появились крупные конструкторские и рас- четш"л отделы при электротехнических фирмах ♦Сименс», «Ве.ягауз», АЭГ и др. В России первые электротехнические заводы появились в начале XX века. Это «Электросила» в С.-Петербурге, «Динамо» в Москве, заводы в Харькове и Таллине.
В настоящее время около пятидесяти кафедр выпускают специалистов по электрическим машинам.
Выпущено большое число научных работ по проектированию электрических машин, авторами которых являются Ф.И. Рихтер, К.И. Шенфер, Ф.И. Холуянов, А.Е. Алексеев, И.М. Постников, П.С. Сергеев и многие другие. Имеются труды по электрическим машинам специального применения — в тяге, в авиации, на морском флоте, в автоматике и др. [28, 42, 44, 76, 77].