2020-06-29
294
Система IM Lab “Изобретающая машина” (ИМ) разработана в Лаборатории изобретающих машин в Минске под руководством разработчика и преподавателя ТРИЗ В.М. Цурикова. Общение с системой требует лишь знания простейших правил общения с ПЭВМ. Однако есть одно серьёзное требование к пользователям системы ИМ – для того чтобы понимать и без боязни воспринимать её сильные подсказки, необходимо знать ТРИЗ.
Базой знаний системы ИМ является ТРИЗ. По сути, система ИМ – это ТРИЗ, заложенная в виде программы в персональной ЭВМ. Это означает, что так же, как и специалисты по ТРИЗ, общающиеся между собой с помощью профессиональных понятий, например, таких как Идеальный Конечный Результат (ИКР) и Техническое Противоречие (ТП), изобретательская ситуация и мини-задача, модель задачи и Физическое Противоречие (ФП), вепольный (Вещество-Поле) анализ и Законы Развития Технических Систем (ЗРТС),- так и система ИМ общается со своими пользователями, используя профессиональный “тризовский” язык. Этот язык не ограничивается знаниями понятий и терминов. Он включает также понимание того, что, например, “дикая” формулировка ФП или ИКР – это не ошибка системы ИМ, а необходимая ступенька на пути к сильному решению задачи.
|
|
|
Одной из фундаментальных целей ТРИЗ является разработка “формул”, по которым можно будет решать любые изобретательские задачи. Сегодня любая организация, имеющая средства и желание активизировать созидательную деятельность своих инженерных подразделений, может приобрести пакет программ “Изобретающая машина” и, загрузив его в персональную ЭВМ, получить решение своих изобретательских задач. Приведём примеры получения нестандартных решений с помощью разделов IM Lab. Это может быт концепции с примерами из любой области науки с иллюстрационными рисунками.
Рисунок 3.1 – Уловитель фруктов
Предполагается автоматическая сборка фруктов с деревьев без их повреждения. Для решения данной задачи было предложено решение с использованием специальных пружинных уловителей, где шар из мягкого материала закреплен на пружине сжатия, при падении фрукта его кинетическая энергия расходуется на деформацию шара и пружины, тем самым, гасится, не повреждая фрукт.
Рисунок 3.2. – Упаковщик фруктов в транспортировочную тару
Предполагается автоматическая упаковка фруктов в транспортировочную тару без их повреждения. Для решения поставленной задачи построено устройство, принцип действия которого основан на вибрации тары, для укладки фруктов. Для того, чтобы фрукты при падении из распределителя не повреждались, в тару укладываются мягкие шары со стальными сердечниками, над тарой устанавливается электромагнит, который поддерживает шары на поверхности фруктов.
|
|
|
Рисунок 3.3 – Удлинение взлетно-посадочной полосы пенопластовыми плитами
Иногда, посадочной полосы не хватает для торможения крупных самолетов, проблему можно решить, достроив недостающий участок полосы, однако это затратно и трудоемко, для решения поставленной задачи был предложен вариант удлинения полосы пенопластовыми плитами. Испытания показали, что 120м полосы из пенопластовых плит хватает для полной остановки Boeing 727. При этом, после посадки на подобное покрытие повреждения самолета минимальные.
Рисунок 3.4 – Стекло с затемняющим слоем
Световой поток, попадая в салон машины и отражаясь от зеркала заднего вида часто ослепляет водителя, для решения этой проблемы было предложено стекло с покрытием пленкой оксида никеля и токопроводящим слоем оксида олова, коэффициент прозрачности такого слоя меняется от прохождения через него электрического тока. Такми образом, водитель может регулировать светопропускаемость стекла, избавляя себя от ослепления.
Рисунок 3.5 – Водяной кран самообслуживания
Главной задачей является сохранение водных ресурсов. Для решения поставленной задачи было предложено решение применить кран с автоматической подачей воды, на нем установлен инфракрасный излучатель и приемник, отражаясь от руки, ИК волна попадает в приемник и активирует подачу воды. Установка такого крана окупается через 6 месяцев, за счет жкономии воды.
ПРИМЕР ПАТЕНТА
(19) RU (11) 2 253 575 (13) C2 (51)
B 60 G 15/10, F 16 F 5/00
| 2 |
| C |
| 5 |
| 7 |
| 5 |
| 3 |
| 5 |
| 2 |
| 2 |
| U |
| R |
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств.
Аналогом служит гидравлический амортизатор [1], имеющий корпус с гидравлической полостью, заполненной рабочей жидкостью, направляющую втулку, шток и неподвижно установленный на нем рабочий поршень, разделяющий гидравлическую полость на верхнюю и нижнюю части, а также компенсационную полость, в которой находятся рабочая жидкость и нейлоновый мешок с заключенным в его полость газом. Компенсация происходящего при работе амортизатора изменения объема части штока, находящейся в цилиндре, осуществляется в аналоге за счет изменения объема газа, находящегося в мешке.
В качестве недостатков аналога необходимо отметить, во-первых, низкую энергоемкость из-за наличия компенсационной гидравлической полости, не участвующей в преобразовании механической энергии колебаний транспортного средства во внутреннюю энергию рабочей жидкости, и, во-вторых, недостаточно эффективное функционирование амортизатора вследствие невысокого давления газа в нейлоновом мешке.
Прототипом заявляемого изобретения является однотрубный амортизатор [2], содержащий корпус с гидравлической полостью, заполненной рабочей жидкостью, направляющую втулку, шток и неподвижно установленный на нем рабочий поршень, разделяющий гидравлическую полость на верхнюю и нижнюю части, а также газовую полость и поршень-разделитель, отделяющий ее от гидравлической полости.
По сравнению с аналогом [1] прототип [2] обладает более высокой энергоемкостью, что обусловлено отсутствием специальной компенсационной полости, и лучшим функционированием в связи с использованием относительно высокого давления газа. Однако высокое давление газа в прототипе достигается как заданием определенного заправочного давления газа, так и уменьшением объема газа при сборке амортизатора перед его заправкой рабочей жидкостью. Уменьшение объема в несколько раз (до десяти), происходящее при этом, делает невозможным применение мешка в качестве резервуара для газа. В связи с этим для разделения газовой и гидравлической полостей в прототипе устанавливается подвижный поршень-разделитель. И хотя его ход незначителен (обычно меньше одной десятой хода рабочего поршня), в процессе работы поршень-разделитель вследствие интенсивного трения о внутреннюю поверхность корпуса амортизатора изнашивается, вследствие чего нарушается изоляция газовой полости. Нарушение изоляции приводит к отказу амортизатора, проявляющемуся в снижении сил сопротивления. Трение между поршнем-разделителем и корпусом амортизатора, кроме того, уменьшает его чувствительность.
|
|
|
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и чувствительности амортизатора путем отказа от использования газа для компенсации изменения объема части штока, находящейся в корпусе.
Техническая задача решается тем, что в нижней части гидравлической полости установлен изготовленный из эластичного микроячеистого материала упругий компенсатор, постоянный подпор которого, реализуемый за счет упругости компенсатора, или его постоянное силовое воздействие на рабочую жидкость в гидравлической полости, заданы в процессе сборки амортизатора, причем объем компенсатора уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока, находящейся в гидравлической полости амортизатора.
На чертеже изображен общий вид однотрубного амортизатора.
Однотрубный амортизатор содержит корпус 1 с гидравлической полостью, заполненной рабочей жидкостью, направляющую втулку 2 и шток 3. На нем неподвижно установлен рабочий поршень 4. Последний разделяет гидравлическую полость 5, заполненную рабочей жидкостью, на верхнюю и нижнюю части. В нижней части гидравлической полости установлен упругий компенсатор 6, изготовленный из эластичного микроячеистого материала.
|
|
|
Постоянный подпор, реализуемый за счет упругости компенсатора, или его постоянное силовое воздействие на рабочую жидкость, заданы в процессе сборки амортизатора. Такой подпор позволяет исключить явление кавитации при высоких скоростях поршня и обеспечивает полный выход штока при отсутствии нагрузки.
Амортизатор работает следующим образом. При сжатии, с началом движения рабочего поршня 4 вниз, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 5 возрастает. Сила давления, действующая на компенсатор 6, сжимает его. Объем компенсатора уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости 5. При отбое, с началом движения рабочего поршня 4 вверх, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 5 уменьшается. Сила давления, действующая на компенсатор 6, снижается. За счет своей упругости он увеличивается в объеме. Последний возрастает на величину, равную уменьшению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости 5.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в основу его конструкции и работы положена установка в нижней части гидравлической полости изготовленного из эластичного микроячеистого материала упругого компенсатора, постоянный подпор которого, реализуемый за счет упругости компенсатора, или его постоянное силовое воздействие на рабочую жидкость в гидравлической полости, задан в процессе сборки амортизатора, причем объем компенсатора уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока, находящейся в гидравлической полости амортизатора.
Вышеперечисленные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “новизна”.
Существующие технологии машиностроения и применяемые в нем материалы позволяют организовать промышленное изготовление и оснащение транспортных средств однотрубными амортизаторами.
Использованные источники информации:
1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины и колеса. - М.: Машиностроение, 1986, с.24, рис.1.19 (аналог).
2. Патент США №4418802, кл. F 16 F 9/34 1983 г. (прототип).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однотрубный амортизатор, содержащий корпус с гидравлической полостью, заполненной рабочей жидкостью, направляющую втулку, шток и неподвижно установленный на нем поршень, разделяющий гидравлическую полость на верхнюю и нижнюю части, отличающийся тем, что в нижней части гидравлической полости установлен изготовленный из эластичного микроячеистого материала упругий компенсатор, постоянный подпор которого, реализуемый за счет упругости компенсатора, или его постоянное силовое воздействие на рабочую жидкость в гидравлической полости заданы в процессе сборки амортизатора, причем объем компенсатора уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока, находящейся в гидравлической полости амортизатора.
