 |
Дополнительные предварительные решения
|
|
|
|
Форма для разливки меди
Создан с помощью Solving Mill
Автор(ы):
Создан: 29 сентября 2015 18:53
Срок сдачи проекта: 29 сентября 2015
Состояние: Составление технического предложения
Моделей задач: 5
Моделей решений: 5
Списков требований к ресурсу: 2
Предварительных решений: 6
Финальных решений: 6
Анализ проблемной ситуации
Описание проблемной ситуации
Проблемная ситуация:
Медь разливают в изложницы на конвейере. В процессе разлива и охлаждения изложница (форма) подвергается температурным воздействиям, в результате чего в боковых стенках и в местах крепления ушей появляются трещины.
Как повысить срок службы изложниц?
Нежелательный эффект:
Малый срок службы изложницы
Полезный продукт:
Медный слиток
Суть технологического процесса:
Расплавленная медь заливается в изложницы и охлаждается водой.
Выявление проблемной операции
Схема машины:
Функция машины:
Получение слитков меди
Компоненты машины:
Изложницы, конвейер, миксер меди, камера охлаждения водой, кантователь, рольганг, форсунка с краской
Как машина устроена:
Изложницы расположены на конвейере, миксер меди, камера охлаждения, кантователь, рольганг, форсунка с краской располагаются последовательно вдоль конвейера.
Как машина работает:
Миксер меди наполняет изложницу расплавом меди. Изложница движется по конвейеру в камеру охлаждения. Вода охлаждает расплав меди. Далее кантователь переворачивает форму и слиток меди выпадает на рольганг. Пустая форма движется к форсунке с краской, где покрывается антипригарной краской. Далее процесс повторяется.
Модель технологического процесса:
Схема проблемной операции:
|
|
|
Модель полезной системы для производства Охлажденный
расплав:
Описание конфликта
Схема конфликта:
Место конфликта:
Место контакта расплава меди и поверхности изложницы
Время конфликта:
Когда расплав находится в изложнице
Вывод:
Конфликт значимый и должен быть устранён.
Модель вредной системы:
Причинно-следственная схема:
Главные причины конфликта:
Расплав меди 1200 градусов проводит энергию к Поверхность расплава, контактирующая с внутренней поверхностью изложницы.
Расплав меди находится в контакте с поверхностью изложницы
Расплав меди долгое время контактирует с изложницей
Материал изложницы имеет недостаточную термостойкость
Плохой отвод тепла от внутренней поверхности изложницы
Выдвижение гипотез
Решение задач
Гипотеза 1
Конфликт может быть устранён, если уменьшить время контакта расплава и изложницы
| Финальное решение (гип. 1) |
Описание:
Уменьшить время контакта расплава и изложницы. Это можно сделать, если расположить камеру охлаждения непосредственно рядом с миксером.
Гипотеза 2
Конфликт можно устранить, если
исключить прямой контакт расплава меди и внутренней поверхности изложницы
| Формализованная модель задачи (hyp. 2) |
Краткое условие:
В машине "Конвейер для разлива меди " для производства "Медный слиток" существует конфликт: "Расплав меди 1200 градусов - Перегревает - Внутреннюю поверхность изложницы. Вредный продукт - Деградация металла изложницы". Конфликт можно устранить, если исключить прямой контакт расплава меди и внутренней поверхности изложницы.
Цель:
Требуется получить в системе свойство преграждения потока тепла от расплава меди к поверхности изложницы.
Оперативная зона:
Зона контакта расплава и изложницы
|
|
|
Доступные ресурсы:
| Вещества | Поля |
| расплав изложница антипригарная краска | тепловое |
| Время | Пространство |
| Когда расплав находится в изложнице | Место контакта расплава меди и поверхности изложницы |
| Модель решения 1 для ФМЗ1 |
Что и как должно быть выполнено:
Обеспечить выполнение действия изолировать изложницу от расплава меди, введя в систему новый компонент-исполнитель действия.
| Требования к ресурсу (компоненту) |
| размер | закрывать всю внутреннюю поверхность изложницы |
| форма | соответствовать форме внутренней поверхности изложницы |
| поверхность | гладкая |
| материал | термостойкий, термоизолирующий |
| динамичность | легко наноситься на внутреннюю поверхность |
Идеальный конечный результат:
расплав, краска и изложница создают теплоизоляцию изложницы
| Предв. решение 1 для ФМЗ1 по МР1 |
Описание:
Обеспечить выполнение действия изолировать изложницу от расплава меди компонентом системы антипригарная краска.
|
| Финальное решение (гип. 2) |
Описание:
| Выполнить термостойкое покрытие, используя термостойкую краску. |
Гипотеза 3
Конфликт может быть устранён, если применить для изготовления изложницы материал с высокой теплостойкостью
|
| Финальное решение (гип. 3) |
Описание:
Применить для изготовления изложницы материал с высокой теплостойкостью. Выполнить изложницу из керамики.
Гипотеза 4
Конфликт можно устранить, если
обеспечить отвод тепла от внутренней поверхности изложницы
|
| Структурная модель задачи (hyp. 4) |
Краткое условие:
В машине "Конвейер для разлива меди " для производства "Медный слиток" существует конфликт: "Расплав меди 1200 градусов - Перегревает - Внутреннюю поверхность изложницы. Вредный продукт - Деградация металла изложницы". Конфликт можно устранить, если обеспечить отвод тепла от внутренней поверхности изложницы.
Цель:
Требуется усилить действие отвод тепла от внутренней поверхности изложницы инструмента (сама изложница) на обрабатываемый объект (поверхность изложницы).
Оперативная зона:
Зона контакта расплава и изложницы
Доступные ресурсы:
| Вещества | Поля |
| Изложница | Тепловое |
| Время | Пространство |
| Когда расплав находится в изложнице | Место контакта расплава меди и поверхности изложницы |
|
|
|
|
| Модель решения 1 для СМЗ1 |
Что и как должно быть выполнено:
Для усиления действия разделить инструмент на части.
|
| Требования к ресурсу (компоненту) |
|
| Предв. решение 1 для СМЗ1 по МР1 |
Описание:
Выполнить на поверхности изложницы теплоотводящие элементы (рёбра, штырьки и т.п.).
Преимущества:
лучше отвод тепла, если штырьки есть
Недостатки:
Неудобство пользования (лучше, чтобы штырьков не было)
|
| Однопараметрическая модель задачи (hyp. 4) |
Краткое условие:
Штырьки должны быть, чтобы отводить тепло; Штырьков не должно быть, поскольку неудобно пользоваться изложницей.
Цель:
Разрешить противоречие
Оперативная зона:
Изложница
Доступные ресурсы:
| Вещества | Поля |
| Изложница | Тепловое |
| Время | Пространство |
| Когда расплав находится в изложнице | Изложница и пространство около нее |
|
| Модель решения 1 для ОМЗ1 |
Что и как должно быть выполнено:
Для разрешения противоречия, связанного с атрибутом внутреннее пространство, перейти на микроуровень.
|
| Требования к ресурсу (компоненту) |
|
| Предв. решение 1 для ОМЗ1 по МР1 |
Описание:
Выполнить внутри изложницы каналы и заполнить их водой. При превращении воды в пар поглощается большое количество тепловой энергии.
Дополнительные предварительные решения
|
| Предварительное решение (альт.) 2 |
Описание:
Выполнить внутри стенок изложницы полости, заполненные легкоплавким материалом (олово). При нагреве материал будет расплавляться, поглощать тепло и снижать температуру внутренней поверхности изложницы.
|
| Финальное решение (гип. 4) |
Описание:
Выполнить на наружных стенках изложницы теплоотводящие элементы (ребра, штыри и т.п.)
Внутри изложницы выполнить каналы и заполнить их водой.
После испарения воды добавлять воду при операции "охлаждение формы".
Гипотеза 5
Конфликт может быть устранён, если обеспечить эффективное охлаждение изложницы
|
|
|
|
| Формализованная модель задачи (hyp. 5) |
Краткое условие:
В машине "Конвейер для разлива меди" для производства "Медный слиток" существует конфликт: "Расплав меди 1200 градусов - Перегревает - Внутреннюю поверхность изложницы. Вредный продукт - Деградация металла изложницы". Конфликт может быть устранён, если обеспечить эффективное охлаждение изложницы.
Цель:
обеспечить эффективное охлаждение изложницы
Доступные ресурсы:
| Вещества | Поля |
| Изложница Расплав меди Вода | тепловое |
| Время | Пространство |
| Когда расплав находится в изложнице | Место контакта расплава меди и поверхности изложницы |
|
| Модель решения 1 для ФМЗ1 |
Что и как должно быть выполнено:
Обеспечить в системе свойство охлаждение дна и стенок изложницы с помощью действия
Где:
дно и стенки изложницы
Когда:
при охлаждении расплава
Инструмент / Метод:
моно-би-поли
Суть преобразования:
добавить дополнительно несколько охладителей, направленных на стенки изложницы
|
| Требования к ресурсу (компоненту) |
Идеальный конечный результат:
форсунки и изложница охлаждают дно и стенки изложницы
Выводы:
использовать дополнительные форсунки
|
| Предв. решение 1 для ФМЗ1 по МР1 |
Описание:
Обеспечить в системе свойство охлаждение дна и стенок изложницы с помощью действия подача воды на стенки изложницы.
Сбоку изложницы надо установить дополнительные форсунки.
|
| Финальное решение (гип. 5) |
Описание:
Установить в камере охлаждения несколько дополнительных водяных форсунок, направленных на стенки изложницы.
|
|
|
