Эвристика Методические указания к решению творческих технических задач (стр. 3 )

Иногда приходится прибегать к электрохимическому удалению медной оболочки, что не всегда выгодно. Как быть?

- 11 -

Подсказка: В системе имеется излишнее трение, приводящее к чрезмерным механическим усилиям, разрушающим готовую деталь. Вышеуказанные явления можно определить как ВРЕДНЫЙ ФАКТОР, ДЕЙСТВУЮЩИЙ НА ОБЪЕКТ.

Вероятное решение. Предложены четыре идеи:

1) Использовать медную гильзу с легкоплавким покрытием изнутри.

2) Перед снятием нагревать гильзу.

3) Удалять гильзу с помощью трубчатой фрезы.

4) Сделать гильзу со спиральной нарезкой по всей длине.

Проанализируйте возможности каждой идеи и расположите их по степени

эффективности и степени идеальности.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ПОИСКА РЕШЕНИЯ.

11. Изготовление дроби

При изготовлении дроби капля расплавленного металла, падающая в башне-холодильнике, может сгореть на воздухе, так и не превратившись в твердый шарик. Какой прием применить?

12. Припой - как шарик ртути

Пайка меди затруднительна, поскольку зачищенные поверхности паяемых деталей тотчас покрываются оксидной пленкой, и расплавленный припой катается по ней, словно шарик ртути. Нужен раскисляющий флюс. Но и с флюсом морока: при нагреве он быстро испаряется, и металл снова окисляется. Как быть? Подсказка: Используйте принцип ВЫНЕСЕНИЯ.

13. Проблемы сверления вязких сплавов.

При сверлении вязких сплавов стружка забивает канавки сверла. Приходится прерывать сверление и выковыривать стружку. Трудно, да и потери времени. Как быть?

14. Очистка тонких прутков

Десятки миллионов тонких длинных прутков перерабатывают машиностроительные заводы. И каждый, будь он черный или цветной, должен войти в механический цех отмытым от грязи и консервационной смазки. На складе прутки лежат связанными в многотонные бунты, по 200 штук в каждом. Если их распаковать, пропустить один за другим через моечную установку, то на промывку бунта уйдет несколько часов. Если погрузить нераспакованный бунт в ванну, отмоются только наружные прутки. Как быть?

15. Подача смазки при прокате металла

При горячей прокатке жидкую смазку надо подавать в зону соприкосновения металла с валками. Существует множество систем подачи

- 12 -

смазки, но все они очень плохие: смазка разбрызгивается, поступает в ненужные места, неравномерно и в недостаточном количестве, большая часть ее теряется, загрязняется воздух. Требуется способ смазки, который обеспечит поступление в нужные зоны необходимого количества смазки без ее потерь и без существенного усложнения оборудования.

16. Измерение площади рисунка на металлической поверхности

Площадь рисунка, нанесенного на металлическую поверхность, определяют, сканируя очень тонкий световой луч по поверхности рисунка и измеряя интенсивность отраженного сигнала. Используется отличие в коэффициенте отражения лучей от поверхностей с различной окраской: от металлической поверхности интенсивность отраженного луча большая. Суммируют время получения сигнала одной интенсивности и по нему определяют площадь рисунка. Чтобы увеличить производительность измерения, выгодно увеличить площадь луча, но при этом падает точность измерения. Как быть?

17. Горячая прокатка медного провода

При горячей прокатке медного провода до 10% меди уходит в окалину.

Предложите способ снижения потерь меди практически до нуля (0,001%).

18. Металлизация керамики

Для металлизации керамики надо, чтобы поверхность изделия была шероховатой. До обжига это проделать легко, но нужно очень деликатно. После обжига керамика становится настолько твердой, что так просто не поцарапаешь. Как быть?

19. Скручивание вала коробки передач

Для вывозки кимберлита из карьеров использовались крупнотоннажные самосвалы "БелАЗ" с форсированными двигателями. В автоматических коробках передач, используемых в этих машинах, основной поломкой было скручивание диапазонного вала. На ремонт уходило 4-5 дней. Простой самосвалов приводил к огромным убыткам. Какие вопросы следует задать специалисту?

20. Водосточная труба

Водосточные трубы на жилых домах служат исправно недолго - около 5-7 лет (при расчетном сроке эксплуатации дома 70 лет). За это время оцинкованное железо успевает проржаветь насквозь, и прохожим приходиться пробегать под низвергающимися с крыш водопадами. Предложите конструкцию "вечной водосточной трубы".

- 13 -

II. ЗАДАЧИ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ.

21. Ремонт трансформаторов

Самое неприятное в производстве и ремонте трансформаторов и других устройств с обмотками - перепутывание начал и концов обмотки. Они всегда закрыты оболочкой или компаундом. Приходится разрывать оболочку. Каким образом можно определить направление намотки, ничего не разрывая и не ломая?

Подсказка: Используйте ПОСРЕДНИК - электрическую схему.

Вероятное решение. Применяют простое устройство: трансформатор, три диода, два резистора и катушка индуктивности. Это устройство, амперметр и испытуемую катушку включают последовательно и измеряют ток. Меняют полярность соединения и вновь замеряют ток. По разнице можно определить направление намотки [12. 1996, 8. С.4].

22. Печной трансформатор

Для выплавки стали применяются дуговые сталеплавильные печи, представляющие собой круглые ванны большого диаметра, в которые загружается металлический лом (шихта). После загрузки через отверстия в крышке подаются электроды, подключенные к печному трансформатору. Технология выплавки легированной стали включает три этапа: плавление, окислительный и восстановительный период. Последние два этапа занимают 70% общего времени плавки, а требуемая мощность на это составляет 1/3 мощности, потребляемой в период расплавления по технологическим условиям, т. е. большую часть времени возможности трансформатора используются не полностью, это не выгодно с экономической точки зрения: простаивает дорогостоящее оборудование. Были предложены решения: а) несколько печей с трансформаторами малой мощности в период плавления подключаются к одному трансформатору с большой выходной мощностью (технологически очень сложно);

б) сокращение времени на проведение восстановительного и окислительного периодов, использующих возможности трансформатора не полностью. Последнее решение представляется наиболее экономичным. Однако сокращение этапов доводки металла, использующих пониженную мощность трансформатора, ухудшает качество выплавленной стали (не удалены сера и фосфор). Как быть?

Подсказка: Для получения стали заданного состава в шихте нужно иметь все необходимые легирующие элементы, с учетом их угара в процессе плавки.

Вероятное решение. Предложена пpедварительная подготовка шихты с

- 14 -

пониженным содержанием фосфора и серы и пpименение внепечной обработки стали.

23. Электрококсование угля

При электрококсовании угля воздух подают снизу через слой кускового угля, лежащий на колосниковой решетке (схема такая: решетка - крупные куски угля - мелкие куски угля. Крупные куски нужны, чтобы мелкие не проваливались). Однако крупные куски воспламеняются и перегревают эту решетку. Если заменить слой угля защитным слоем из чего-то негорючего (например, кварцита) - колосники не перегреваются, но защитный слой смешивается с получаемым коксом, продукция загрязняется. Как быть?

Подсказка: Необходимо обеспечить

ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТОГО ПРОДУКТА БЕЗ ПЕРЕГРЕВА РЕШЕТКИ.

Примените ПРИНЦИП ОДНОРОДНОСТИ.

Вероятное решение. Предложено использовать в качестве кусков защитного материала готовый продукт - кокс, который содержит немного летучих компонентов, не воспламеняется и не перегревает решетку.

24. Защита трансформатора

При включении трансформатора на холостой ход происходит бросок тока намагничивания. Для того чтобы при этом не сработало реле ДЗТ-11, предназначенное для защиты трансформатора от короткого замыкания и его отключения, увеличивают ток, при котором реле замыкает свои контакты - загрубляют реле. Такое загрубление приводит к тому, что реле не сможет отключить трансформатор при определенного рода повреждениях, что может привести к взрыву трансформатора. Как быть?

Подсказка: Возможно снабдить реле блоком, способным анализировать и различать токи межвиткового замыкания и намагничивания на холостом ходу. Нужен ПОСРЕДНИК.

Вероятное решение. Для обеспечения устойчивости работы трансформатора в режиме включения холостого хода (повышенного тока намагничивания) и его выключения при межвитковом замыкании предложено поставить фильтр-ПОСРЕДНИК, выделяющий 2-ю гармонику, характерную для тока короткого замыкания - тогда надо отключить трансформатор.

25. Торможение электропоезда

Электропоезд, двигаясь вниз по горному склону, должен тормозить, иначе он не удержится на повороте или что-то в этом духе. Итак, сначала электроэнергию тратят для того, чтобы разогнаться. Теперь тратится для того, чтобы затормозить. Неужели тут нельзя сэкономить?

- 15 -

ТП (Технические противоречия): Е с л и тормозить, т о поезд безопасно пройдет участок спуска, н о потратит электроэнергию.

Е с л и не тормозить, т о электроэнергия не потратится,

н о поезд наберет опасную скорость. Как быть?

ИКР (идеальный конечный результат): Поезд безопасно проходит участок

спуска, а электроэнергия не тратится.

Р.(Ресурс): Внутренние ресурсы электропоезда.

Вероятное решение.  Электропоезд тормозит, вырабатывая электроэнергию, работая как генератор [14. 1985, 7. С. 46]

26. Автоматический выключатель станка

Если у токарного станка-автомата сломался один режущий инструмент, например, сверло, он будет продолжать работать, как будто ничего не случилось. Все будет двигаться и вращаться, но ничего не будет сверлиться. Специалисты давно придумывают разные сигнальные устройства. Вроде бы хорошо работал электрический датчик, замыкающий и размыкающий цепь, но сложной оказалась электроника, не всегда четко срабатывает, трудно подстроить ее под разные режимы работы автомата. Как быть? Придумывать что-то механическое, надежное, но громоздкое? Или использовать электрическое, миниатюрное, но ненадежное?

Надежное электрическое - это простой выключатель, но без реле времени он не сможет работать. Придумали гибрид: выключатель электрический, вместо реле времени - дозатор. Струйка охлаждающей жидкости бьет по тому месту, где должно быть сверло. С другой стороны сверла трубопровод с раструбом, ведущий на чашку дозатора. Когда наполняется чашка, рычаг поворачивается, срабатывает выключатель. Но тут возникает задача: даже при целом сверле есть интервалы времени, когда струя охлаждающей жидкости попадает в трубопровод. Значит, даже при целом сверле через некоторое время чашка дозатора наполнится жидкостью и станок будет отключен. Как тут быть?