Самарский портал "Технологии, компьютеры"

Некоторое время назад я опубликовал материал про параллельные миры, в котором, как мне казалось, вполне понятно объяснил, чем отличается пропаганда и мошенничество от реальной работы. Однако получил вот такой «патриотический», как сейчас говорят, комментарий.

«Маска давно бы в реальном мире погнали. В цирк. На должность клоуна.»

Я не собирался сравнивать Маска и Прохорова, но уж если вынудили…

Самое простое – это сравнить результат. У Маска его Tesla ездит, у Прохорова его Ё-мобиль – нет. У Маска его ракеты летают и приземляются, больше никто так не умеет.

Мой инженерный опыт показывает, что за каждым подобным успехом или неудачей стоят вполне прозаические причины. Разрабатывая новый тип изделий, конструктор (главный конструктор, ведущий инженер проекта), должен увидеть технические задачи, которые необходимо будет решить, и решить их заранее, или хотя бы видеть пути их решения.

Прохоров не увидел, Маск увидел. Сами ли, через консультантов и управленцев – не важно.

С чем конкретно пришлось столкнуться обоим при реализации своих проектов, я понимаю, хотя бы потому, что закончил аэрокосмический вуз (это про Маска) и решал задачи уплотнений лопастей, используемых в двигателе, который Прохоров собирался применить для своего Ё-мобиля. Ссылка на изобретение – здесь.

На первой картинке виден чёрный овал – это резиновое кольцо, которое под давлением изнутри распирает фторопластовую рамку, которая уже и уплотняет лопасть.

На второй картинке разрез, где это уплотнение ориентировано «на 6 часов» (вниз).

Однако не знаю всех подробностей этих проектов, поэтому расскажу о том, в чём лично участвовал – для понимания, как оно бывает.

В начале 80-х в мире была тенденция превратить координатно-расточные станки (КРС) в станки контурной обработки. Традиционно КРС работал так: расточник, глядя через оптику на точные линейки, выводил, например, стол (если станок вертикальный)

2Е440А

по осям X и Y, перпендикулярным оси шпинделя, ставил на «ручники», а потом движением шпинделя вдоль оси Z производил расточку.

От новых станков требовалось не только производить расточку с зафиксированным столом,

24К40СФ4

но и обрабатывать контуры произвольной геометрии, согласованно перемещая органы станка по нескольким координатам. Что важно – с точностью в несколько микрон.

По компоновке и размерам станки не отличаются, можно только увидеть отсутствие рукояток и маховичков у второго.

Однако, для реализации идеи пришлось.

1. Заменить направляющие качения на направляющие скольжения – только они обеспечивали необходимую для контурной обработки жёсткость, а также повышение точности. Но у пары скольжения есть нехорошее свойство: трение покоя значительно превышает трение движения, а гидрорастатику нам использовать было нельзя, «всплывший» стол будет означать и потерю точности, и потерю жёсткости. Попробовали наклеивать на одну из трущихся поверхностей фторлоновые полосы – лучше. Все в школе учили, что коэффициент трения не зависит от давления, однако мы решили это проверить и получили удивительный результат: если коэффициент трения движения от давления действительно не зависит, то коэффициент трения покоя с увеличением давления сначала снижается, а потом тоже остаётся постоянным. Но повышение давления очевидно ускоряло и износ фторлона, к тому же опыта эксплуатации пар фторлон-чугун ни у кого не было. Где тот оптимум? Хотелось найти аналитическую зависимость, и я долго пытался понять её по графику. Помогла логарифмическая «миллиметровка», на которой я перестроил график. Получились 2 отрезка прямых, один наклонный, другой параллельный оси абсцисс, а общая их точка как раз и была тем оптимумом.
2. Следующая проблема – люфт в паре винт-гайка скольжения.

Электромотор вращал винт, на перемещаемых узлах была укреплена гайка. При ручной доводке узлов до нужной позиции проблема решалась дополнительными редукторами. Сейчас же нам нужно было не только позиционировать узел единственным винтом, но также и перемещать его при контурной обработке, когда усилие от режущего инструмента будет направлено то в одну, то в другую сторону, и здесь люфт проявит себя в полной мере. Решением была замена передачей винт-гайка качения, шарико-винтовой передачей, где между винтом и гайкой насыпаны шарики, а гайка специальным образом затянута для исключения люфта.

3. Оставался люфт между мотором и винтом, который давала «обычная» муфта. Пришлось разработать специальную безлюфтовую муфту, которая, хоть и была сложнее в изготовлении, но обеспечивала нужную нам точность перемещения.

И это только малая часть решения. Потребовались специальные электродвигатели, линейки с датчиками, которые выдавали электрический сигнал, системы ЧПУ… И всё это, повторяю, должно было обеспечивать рекордную микронную точность.

Параллельно с этим разрабатывался другой станок 2А459АФ4, с большими размерами стола. Инженеры знают, что просто отмасштабировать все размеры изделия невозможно, всегда приходится принимать какие-то конструкторские решения. И первое – это компоновка станка. Ось шпинделя горизонтальна, сверление осуществляется ходом стойки, а не шпиндельной бабки.

Масса стойки получилась весьма значительной, к тому же нагрузка на направляющие неравномерно распределялась по длине: впереди максимальная, сзади близко к нулю. Пришлось выдумывать нестандартное решение: с помощью пазов, формой повторяющих эпюру продольной нагрузки направляющих, разгружать их таким образом, чтобы остаточное давление было постоянным по всей площади.

Ещё одна проблема – уравновешивание шпиндельной бабки. Пока холостыми перемещениями управлял станочник, их скорость была как в старых лифтах, и уравновешивание противовесом вполне всех устраивало. Когда же появилась возможность увеличить скорость холостого хода, поскольку система ЧПУ могла очень точно тормозить и останавливать рабочие органы станка, противовес стал ощутимо мешать динамике перемещений. И опять ситуация осложнялась требованиями к точности станка: если бабка оказывалась неуравновешенной и усилие переходило с точки подвеса на винт, её перекашивало. Не сильно, на несколько микрон, но они уже не позволяли войти в запланированный класс точности. Попробовали сделать гидроуравновешивание и поставить насос большой производительности, который бы обеспечивал заполнение штоковой полости цилиндра при быстром ходе вверх – получался нагрев масла до 60 градусов Цельсия и выше. Для экскаватора это нормально, а для высокоточного станка это неприемлемые температурные деформации. Поставили промышленный холодильник, встроили в него теплообменник – получилось так несуразно, что вряд ли кто будет это эксплуатировать.

В результате получилась нетривиальная конструкция, с одной стороны обеспечивающая точное уравновешивание по всему ходу бабки, с другой – отсутствие перегрева гидросистемы и экономию электроэнергии. Подробности здесь.

Что здесь важно: сначала возникает гипотеза, за ней следуют расчёты и конструкторская проработка, затем изготовление узла и его испытания, и только потом включение отработанной и проверенной конструкции в проект конечного изделия. Тогда получится как у Маска. Если же включить в проект гипотезу, да ещё раструбить о проекте на весь мир, обрубив себе пути к отступлению, получится как у Прохорова. А уж социализм на дворе или ещё что, это уже не принципиально – природу не обманешь.