Полный текст

Введение. Задачей языка системологии является правильное конструирование функциональной формулы [1], что одновременно является и процедурой классификации объектов [2]. Таксон в общепринятом понимании - это группа дискретных объектов, связанных той или иной степенью общности свойств и признаков [3]. Структура и элементный состав таксонов в общем виде отображаются функциональной формулой Oi{Fn}, (1) где Oi - функциональные архетипы объектов материального производства; {Fn} - функсоны; фигурные скобки применяются в качестве ограничителя функсонов [1]. Вещественные объекты-функционалы делятся на 13 функциональных архетипов: материалы М1, вещества М2, изделия М3, здания и сооружения М4, атмосфера М5, гидросфера М6, полезные ископаемые М7, почва М8, элементарные частицы М9, растения М10, животные М11, человек М12 и предприятия М13 [1]. Таксоны вещественных объектов - функционалов - это функциональные иерархические системы объектов, относящиеся к определенным функциональным архетипам и предназначенные для выполнения функсонов соответствующего ранга. С учетом (1) таксоны - функционалы в общем виде обозначаются функциональной формулой Mi{Fn}, (2) где Mi - архетипы объектов - функционалов (в общем виде); {Fn} - функсоны [1]. 1-й этап. Анализ формы и выполняемых функций деталей заднего моста. Согласно анализу дефектов грузового автомобиля одним из самых дефектных агрегатов является задний мост. Поэтому разработаем систему функциональной систематики для этого агрегата. Устройство заднего моста типа «банджо» грузового автомобиля приведено на рис. 1 [4]. Рис. 1. Задний мост типа «банджо»: 1 - тормозной барабан; 2 - ступица; 3 - манжета ступицы; 4 - шайба упорная; 5 - кожух полуоси; 6 - подшипники ступицы; 7 - гайка подшипников; 8 - контргайка; 9 - фланец полуоси; 10 - болт; 11 - прокладка; 12 - коробка дифференциала правая; 13 - болт; 14 - шайба опорная шестерни; 15, 19 - полуосевые шестерни; 16 - шайба опорная сателлита; 17 - сателлиты; 18 - ось сателлитов; 20 - коробка дифференциала левая; 21 - балка; 22 - полуось; 23 - гайка подшипников дифференциала; 24 - подшипник дифференциала; 25 - ведомая шестерня главной передачи; 26 - сапун; 27 - гайка; 28 - шайба; 29 - фланец ведущей шестерни; 30 - манжета; 31 - грязеотражатель; 32, 34 - подшипники ведущей шестерни; 33 - распорная втулка; 35 - регулировочное кольцо; 36 - ведущая шестерня; 37 - картер редуктора; 38 - болт; 39 - стопорная пластина Проанализируем форму и выполняемые функции элементов соединения. Результаты проведенного анализа рассмотрим на примере ведущей шестерни. Описание формы детали: деталь зубчатой передачи, объединяющая в себе вал и коническую шестерню, изготовленные неразъемно [5]. Функция: деталь предназначена для передачи главного момента ведомой шестерне [4]. В результате анализа всех деталей получен большой массив текстовых данных, который неудобен в применении при работе с информационной базой данных. Поэтому необходимо провести классификацию исследуемых деталей. 2-й этап. Разработка системы функциональных формул для описания деталей заднего моста. Качественная классификация данных и методы компьютерной поддержки сокращают время их переработки и тем самым оптимизируют управление производственным процессом [6]. В данной работе используем один из основных методов классификации - фасетный [7]. Все детали являются вещественными объектами-функционалами и относятся к функциональному архетипу изделия М3 [1]. В трудах С.М. Бреховских представлены типы и классы критериев воздействия и критериев совместимости [1], но для построения функциональных формул описания деталей заднего моста этих данных не достаточно. В связи с этим необходимо разработать классификатор воздействий объекта-функционала и классификатор объектов, подвергающихся воздействию (меронов) для устройства заднего моста грузового автомобиля. Используя фасетный метод классификации, определим типы критериев воздействия деталей заднего моста и оформим полученную классификацию в виде табл. 1. Таблица 1 Классификатор критериев воздействий объекта-функционала Обозначение Название критерия воздействия объекта-функционала Обозначение Название критерия воздействия объекта-функционала 1 2 3 4 B1 Вращение B10 Передача главного момента B2 Защита от грязи B11 Передача крутящего момента Окончание табл. 1 1 2 3 4 B3 Защита поверхности от повреждений B12 Предотвращение увеличения давления B4 Крепление (соединение) B13 Предотвращение утечки B5 Определение положения B14 Прием главного момента B6 Определение преднатяга B15 Распределение крутящего момента B7 Остановка B16 Регулировка детали B8 Передача жидкости B17 Регулировка зазоров B9 Передача вращательного усилия B18 Фиксация положения Классификатор объектов, на которые оказывается воздействие, оформим в виде табл. 2. Таблица 2 Классификатор меронов Обозначение Объект Обозначение Объект O1 Балка O16 Масло O2 Вал ведущей шестерни O17 Подшипник ведущей шестерни O3 Ведомая шестерня O18 Подшипник дифференциала O4 Ведущая шестерня O19 Подшипник ступицы O5 Гайка подшипника ступицы O20 Полуосевая шестерня O6 Гайка подшипников дифференциала O21 Полуось O7 Главная передача O22 Правая коробка дифференциала O8 Дифференциал O23 Сальник O9 Заднее колесо O24 Сателлит O10 Карданный вал O25 Смазка O11 Картер заднего моста O26 Стопорная пластина O12 Картер редуктора O27 Ступица O13 Коробка дифференциала (целая) O28 Фланец ведущей шестерни O14 Левая коробка дифференциала O29 Фланец O15 Манжета - - На основании табл. 1 и 2 запишем функсоны для исследуемых деталей. Например, ведущая шестерня, выполняющая функцию передачи главного момента ведомой шестерне, будет иметь функсон (В10О3). Функциональные формулы всех деталей заднего моста будут иметь следующий общий вид: М3{[BO]C6(M13H5.7)}(H5.1.15), (3) что означает, изделие {[для воздействия на объект] функсон реализуется в (предприятии для производства комплектующих изделий)}(финальные изделия для транспорта) [1, 7]. С учетом функционального назначения детали формулу для ведущей шестерни можно записать следующим образом: М3{[B10O3]C6(M13H5.7)}(H5.1.15). (4) Изделие {[(для передачи главного момента ведомой шестерне)] функсон реализуется в (предприятии для производства комплектующих изделий)} (финальные изделия для транспорта), где М3 - функциональный архетип (изделия), B10 - критерий воздействий объекта-функционала на исходные объекты (регулировка зазоров), O3 - мерон (ведомая шестерня), С6 - критерий совместимости объектов-функционалов с факторами внешней среды (функсон реализуется в объектах), М13 - функциональный архетип (предприятия), Н5.7 - морфологическая система комплектующих изделий (комплектующие изделия), Н5.1.15 - морфологическая система финальных изделий (финальные изделия для транспорта). Таким образом, можно получить функциональные формулы описания всех деталей заднего моста грузового автомобиля, применение которых поможет улучшить и ускорить процесс работы с информационной базой данных. 3-й этап. Построение графа функциональной системы. В системах автоматизированного проектирования (САПР) [2, 8] для представления структуры объектов в процессе их моделирования часто используют графы [9, 10]. Проанализируем целостность построенной функциональной системы, применив теорию графов - раздел дискретной математики, исследующий свойства конечных множеств с заданными отношениями между их элементами. Для этого построим граф - систему, которая интуитивно может быть рассмотрена как множество кружков и множество соединяющих их линий [11]. Построение графа можно выполнить с использованием программы «Графоанализатор 1.3» [12]. Для построения графа соединяем дугами вершины B (названия воздействия объекта - функционала) с вершинами О (меронами). Граф функсона ведущей шестерни представлен на рис. 2. Рис. 2. Граф функсона ведущей шестерни Построим граф всей функциональной системы и проверим граф на связанность. В результате получаем, что граф является связанным (рис. 3). Рис. 3. Проверка графа на связанность Матрица смежности графа представлена на рис. 4. Определим хроматическое число графа. Получаем хроматическое число графа 3. Это означает, что граф плоский и минимальное число цветов, необходимое для оптимальной раскраски вершин графа, три (рис. 5) [13, 14]. Рис. 4. Матрица смежности Рис. 5. Граф функциональной системы заднего моста Определим радиус и диаметр графа [15]. Получаем радиус 3, диаметр 9. Это означает, что наименьшее расстояние до наиболее удаленной вершины равно 3, а наибольшее расстояние до наиболее удаленной вершины равно 9. В процессе построения графа детали, входящие в соединение заднего моста, разделились на два типа. Их можно назвать как основные (участвующие в работе целостного механизма) и вспомогательные. Последние (кожух полуоси, уплотнительная прокладка, сапун, грязеотражатель) выполняют важные функции, обеспечивающие качественную работу агрегата, однако не связанные непосредственно с другими. Поэтому функсоны этих деталей не отражены в построенном графе. Выводы. Предложенная в статье методика позволяет представить все автокомпоненты в виде функциональных формул, что позволит оптимизировать процесс работы по устранению дефектов деталей и тем самым повысить качество продукции автомобилестроения. Применение теории графов позволяет определить целостность системы. На основании рассмотренного примера можно сделать вывод, что функциональная система деталей заднего моста грузового автомобиля не является целостной, так как не все детали участвуют в работе механизма, часть из них выполняет вспомогательные функции. Предложенная методика достаточно универсальна и может применяться для улучшения качества других узлов или агрегатов автомобилей.

Об авторах

А. Ю Панов

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: fam@nntu.nnov.ru

М. С Трофимова

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: maya47@yandex.ru

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 16

PDF (Russian) - 9

Ссылки

• Ссылки не определены.