- •1. Введение
- •2. Возникновение и развитие техники
- •2.1. Неизбежность возникновения техники
- •2.2. Схема развития орудий производства
- •2.3. Примеры из истории техники
- •2.3.1. Мельница
- •2.3.2. Изготовление волокнистых веществ.
- •2.3.3. Карандаш (и другие средства для рисования, письма).
- •2.3.4. Изобретение книгопечатания.
- •2.3.5. Зарождение системы связи (приема-передачи информации).
- •2.3.6. Возникновение и развитие паровой машины.
- •2.3.7. Колесо телеги
- •2.3.8. Поморский коч
- •3. Техническая система: понятие, определение, свойства
- •3.1. Общее определение тс
- •3.2. Функциональность
- •3.2.1. Цель - функция.
- •3.2.2. Потребность - функция.
- •3.2.3. Носитель функции.
- •3.2.4. Определение функции.
- •3.2.5. Иерархия функций.
- •3.3. Структура
- •3.3.1. Определение структуры.
- •3.3.2. Элемент структуры.
- •3.3.3. Типы структур.
- •3.3.4. Принципы построения структуры.
- •3.3.5. Форма.
- •3.3.6. Иерархическая структура систем.
- •Основные свойства иерархических систем.
- •3). Нечувствительность верхних этажей к изменениям на нижних и наоборот, чувствительность нижних к изменениям на верхних.
- •3.4. Организация
- •3.4.1. Общее понятие.
- •3.4.2. Связи.
- •3.4.3. Управление.
- •3.4.4. Факторы разрушающие организацию.
- •3.4.5. Значение эксперимента в процессе улучшения организации.
- •3.5. Системный эффект (качество)
- •3.5.1. Свойства в системе.
- •3.5.2. Механизм образования системных свойств.
- •4. Законы развития технических систем
- •4.1. Общая часть
- •4.2. Законы как основа тртс
- •4.3. Закон полноты частей системы
- •4.3.1. Формулировка и основные понятия.
- •4.3.2. Критерий определения технических систем среди других технических объектов.
- •4.3.3. Примеры правильного определения частей системы.
- •4.4. Закон "энергетической проводимости" системы
- •4.4.1. Формулировка и основные правила применения при развитии тс.
- •4.4.2. Особенности использования закона при решении изобретательских задач.
- •4.5. Закон согласования ритмики частей системы
- •4.5.1. Формулировка и общие понятия.
- •4.5.2. Использование резонанса - согласование частоты внешнего действия (поля) с собственной частотой системы или ее элемента.
- •4.5.3. Согласование (рассогласование) ритмики работы частей системы.
- •4.5.4. Предотвращение или нейтрализация резонанса - рассогласование собственной частоты системы с частотой внешнего действия или организация противодействия.
- •4.5.5. Явление самосинхронизации вращающихся тел: вред и польза.
- •4.5.6. Согласование (рассогласование) частоты используемых полей.
- •4.5.7. Действие в паузах.
- •4.5.8. Использование колебаний и резонанса в задачах на измерение (обнаружение).
- •4.6. Закон динамизации технических систем
- •4.6.1. Формулировка закона и основные правила его применения.
- •1) Динамизация вещества системы.
- •2) Динамизация поля
- •4.6.2. Использование закона в изобретательской практике.
- •4.7. Закон увеличения степени вепольности системы
- •4.7.1. Формулировка закона и основные направления усложнения систем.
- •4.7.2. Образование цепного веполя.
- •4.7.3. Образование двойного веполя.
- •4.8. Закон неравномерности развития систем
4.5.5. Явление самосинхронизации вращающихся тел: вред и польза.
Резонанс особенно опасен в системах с многими вращающимися частями. В таких системах резонанс может возникнуть самопроизвольно за счет явления синхронизации вращающихся тел (открытие № 333, 1987 г.): все системы с вращающимися телами стремятся к самоорганизации, стараются выбрать один ритм, работать синхронно. Например, на одной из ткацких фабрик столкнулись с необъяснимыми авариями - станки часто ломались, просто рассыпались на составные части. Анализ системы показал, что причина в самосинхронизации, двигатели ткацких станков подстраивались друг под друга, машины входили в резонанс и разрушали сами себя. Простой и единственный выход - разрушить резонанс, переставить двигатели, убрать лишние связи ("Техника молодежи", 1988, № 4, с.13).
Явление обнаружили в институте "Механобр" (ВНИИПИ механической обработки полезных ископаемых) еще в 1948г. Два независимых электродвигателя приводили в движение две независимые установки, укрепленные на одном общем фундаменте. Однажды провода, питающие электроэнергией один из моторов, оборвались. Но это заметили только несколько часов спустя: обесточенный двигатель продолжал исправно вращаться как бы сам собой, приводя в движение связанную с ним установку!
Одна из крупнейших проблем, решенная с применением самосинхронизации - создание высокоэффективных способов измельчения минерального сырья. Ежегодно в стране измельчается до 3 млрд. тонн минерального сырья и на это уходит более 5 процентов вырабатываемой энергии. Причем эти затраты непрерывно растут, так как приходится разрабатывать все более бедные руды и потому требуется повышать степень измельченности. Сейчас уже перешли на технологии переработки мелковкрапленных руд, которые требуют измельчения частиц до размера около 0,1 мм, а в ближайшем будущем размер частиц уменьшится еще в несколько раз (количество энергии на измельчение прямопропорционально вновь образующейся поверхности, которая, в свою очередь, обратно пропорциональная квадрату диаметра частиц).
Как работают сегодняшние измельчительные установки? Это гигантские сооружения - мельницы с барабанами, наполненными стальными шарами или стержнями, которые перекатываясь, дробят и измельчают куски минералов. Но даже самая прочная сталь в этих жесточайших условиях истирается, превращается в пыль. В результате при измельчении 1 тонны руды истирается в среднем около 1 кг металла и в целом по стране теряется около 3 миллионов тонн металла в год, то есть около 2 процентов всего производимого количества! Иногда же ситуация просто парадоксальна. Например, одна тонна молибдена добывается из 3 тыс. тонн руды. В результате, для получения одной тонны этого ценного металла, идущего в качестве легирующей добавки, приходится расходовать... около 3 тонн легированной стали ("Химия и жизнь", 1987, № 5, с.11-17).
В "Механобре" предложен новый способ измельчения (без стальных шаров) - вибрационный. Смысл в том, что куски породы могут истирать сами себя (самоизмельчение) и наиболее эффективно этот процесс идет, если к кускам минералов приложить импульсное давление со сдвигом (кусок разваливается по слабым границам раздела фаз, по дефектам кристаллической структуры). Вибрационный метод хорош тем, что к минералам не нужно прикладывать большие нагрузки единовременно, вполне достаточно, чтобы не очень сильное сдавливание и скручивание повторялось многократно - происходит накачка энергии внутрь куска породы и в некоторый момент он разрушается в порошок определенного гранулометрического состава. Единственное обязательное условие - синхронность и синфазность воздействий на материал нескольких несвязанных между собой вибраторов (например, дебалансных возбудителей на электродвигателях). Вот тут-то и срабатывает явление самосинхронизации вращающихся валов двигателей.