Застосування принципу найменшої дії при створенні виконавчих механізмів технологічних машин

Анотація

Будь-яку діяльність людини оцінюють за основними законами природи, зокрема універсальним законом природи, в основі якого лежить принцип найменшої дії. Деякі дослідники вбачають цей загальний закон в економіці як принцип економії енергії та часу. Відповідно до цього принципу будь-яке економічне рішення оцінюють, використовуючи енергетичні показники. Цей принцип стосується і виробничої діяльності людини, яка створює нові технологічні машини, регулює процеси створення нової техніки і може значно підвищити її  ефективність. Адже принцип найменшої дії зумовлює оптимальне функціонування будь-якої системи, зокрема технічної, якою є технологічна машина. Характеризуючи виконавчі механізми технологічних машин, де є просторове переміщення матеріальних об’єктів, застосовують рівняння з фізики, за допомогою яких пояснюють закономірності зміни швидкості руху матеріальних потоків, умови їх неперервності, створення напору тощо, тобто кількісно визначають «дію». І чим менше дії виконано технологічною машиною в результаті технологічного процесу, тим досконалішою вона є. В цій статті запропоновано методику, в основі якої покладено визначення дії Мопертюї-Лагранжа. За Мопертюї-Лагранжем дія – це накопичена подвійна кінетична енергія за проміжок часу або зміни положення. І чим менший показник дії, тим добротніше виконана конструкція машини, її структура ефективніша. Така машина є конкурентною за цим критерієм. Апробуючи запропоновану методику на бурових технологічних машинах декількох типів, ми підтвердили її достовірність та доцільність застосування щодо оцінки досконалості механізмів машин. Порівнюю-чи моделі бурового трипоршневого насоса (старого зразка і нового, який створено на високотехнологічному виробництві) та технічної системи обертання бурильної колони (системи роторного буріння та буріння з використанням сучасної системи верхнього привода), зазначимо, що новітнє технологічне обладнання має вищу міру досконалості. Запропонована методика визначення одиничного показника досконалості виконавчих механізмів машин за принципом найменшої дії доповнює, робить більш різносторонньою та достовірною оцінку технічного рівня механізму, дає можливість прогнозувати тенденції розвитку технологічних машин.