المسمار الخاص بالبثق هو جزء أساسي في جهاز البثق، وأداؤه يحدد أداء جهاز البثق. لذلك، يُعد تحسين تصميم مسمار البثق أمرًا مهمًا جدًا. بشكل عام، كلما زادت دوال الهدف، ومتغيرات التصميم، وشروط القيود في نموذج التصميم الأمثل، كلما كانت عملية التصميم وعملية التحسين أكثر تعقيدًا وصعوبة. يسعى الناس إلى إيجاد طرق تحسين التصميم للمعلمات الهندسية الهامة للمسمار تحت أهداف التحسين المحددة مسبقًا، مثل زاوية المسمار، عمق الأخدود، الفجوة بين المسمار والأسطوانة، ونسبة الطول إلى القطر. فيما يلي، سنستعرض معًا طرق تحسين تصميم مسمار جهاز البثق.
الطرق الحالية المستخدمة لتحسين تصميم برغي آلة البثق تشمل: طريقة القيم القصوى الرياضية تحت شروط مبسطة (الطريقة التحليلية)، الطريقة البيانية، وطريقة التصميم المتعامد المعتمدة على التجارب والتحليل الإحصائي وCAD، وغيرها.
1. طريقة التحليل.
تم استخدام هذه الطريقة في وقت سابق. عادةً، يتم تحسين متغيرات التصميم تحت هدف تحسين واحد (مثل الإخراج أو استهلاك الطاقة). طريقة التحسين هي الطريقة المستخدمة في الرياضيات المتقدمة لإيجاد القيم القصوى، على سبيل المثال، يمكن الاستدلال على ذلك من المعادلة (1). بدون أخذ تغير الضغط واحتكاك البراغي بعين الاعتبار، يمكن الوصول إلى القيمة العظمى. لذلك، يمكن كتابة المعادلة (1) على النحو التالي.
2. طريقة الرسم التوضيحي.
عندما لا يكون المتغير التصميمي الذي يجب مراعاته متغيرًا واحدًا، أو عندما يتم تمثيل المتغير التصميمي في شكل علاقة دالة، يمكن عرض نطاق القيم المثلى للمعلمات مباشرة بطريقة تصويرية. على سبيل المثال، من المعادلة (1)، يمكن ملاحظة أنه عندما تبقى المعلمات الأخرى ثابتة، فإن القدرة الإنتاجية تتناسب مع Tg سعة * Tgθb / (نسبة Tg Tgθb). باختيار f.=fB، D=50 مم، H=10 مم، يتم رسم منحنى العلاقة بين Tg*Tgθb/(Tg T Tgθb) و θ. لذلك، فإن تصميم معظم البراغي حاليًا يتم عند θb=17.66، حيث يساوي خطوة الغرز القطر.
3. طريقة التصميم التقاطعي.
كما ذُكر سابقًا، هناك العديد من المتغيرات في تصميم المسمار، وقد تكون هناك علاقة معينة بين المتغيرات، وأحيانًا قد تكون معقدة جدًا. في هذه الحالة، غالبًا ما يكون استخدام الطرق التجريبية لتحديد النطاق الأمثل لمتغيرات التصميم أكثر فعالية. ومع ذلك، إذا تم استخدام الطرق التجريبية التقليدية، فستتطلب إجراء مئات أو آلاف التجارب. التصميم المتعامد المجهد هو طريقة علمية تسعى لتحقيق أفضل تأثير تجريبي باستخدام أقل عدد من التجارب وفقًا لنمط معين (جدول متعامد). بناءً على تحليل العوامل المؤثرة، وبموجب مبدأ الجمع بين العوامل في الجدول المتعامد، يتم اختيار عدد المستويات المطلوبة لكل عامل، ويتم إجراء تحليل متعامد لنتائج التجربة لتحديد أفضل قيم لمعايير التصميم. ولتحليل خطة التجربة بشكل أفضل، يمكن أيضًا الحكم على العوامل الرئيسية.
الطرق الحالية المستخدمة لتحسين تصميم برغي آلة البثق تشمل: طريقة القيم القصوى الرياضية تحت شروط مبسطة (الطريقة التحليلية)، الطريقة البيانية، وطريقة التصميم المتعامد المعتمدة على التجارب والتحليل الإحصائي وCAD، وغيرها.
1. طريقة التحليل.
تم استخدام هذه الطريقة في وقت سابق. عادةً، يتم تحسين متغيرات التصميم تحت هدف تحسين واحد (مثل الإخراج أو استهلاك الطاقة). طريقة التحسين هي الطريقة المستخدمة في الرياضيات المتقدمة لإيجاد القيم القصوى، على سبيل المثال، يمكن الاستدلال على ذلك من المعادلة (1). بدون أخذ تغير الضغط واحتكاك البراغي بعين الاعتبار، يمكن الوصول إلى القيمة العظمى. لذلك، يمكن كتابة المعادلة (1) على النحو التالي.
2. طريقة الرسم التوضيحي.
عندما لا يكون المتغير التصميمي الذي يجب مراعاته متغيرًا واحدًا، أو عندما يتم تمثيل المتغير التصميمي في شكل علاقة دالة، يمكن عرض نطاق القيم المثلى للمعلمات مباشرة بطريقة تصويرية. على سبيل المثال، من المعادلة (1)، يمكن ملاحظة أنه عندما تبقى المعلمات الأخرى ثابتة، فإن القدرة الإنتاجية تتناسب مع Tg سعة * Tgθb / (نسبة Tg Tgθb). باختيار f.=fB، D=50 مم، H=10 مم، يتم رسم منحنى العلاقة بين Tg*Tgθb/(Tg T Tgθb) و θ. لذلك، فإن تصميم معظم البراغي حاليًا يتم عند θb=17.66، حيث يساوي خطوة الغرز القطر.
3. طريقة التصميم التقاطعي.
كما ذُكر سابقًا، هناك العديد من المتغيرات في تصميم المسمار، وقد تكون هناك علاقة معينة بين المتغيرات، وأحيانًا قد تكون معقدة جدًا. في هذه الحالة، غالبًا ما يكون استخدام الطرق التجريبية لتحديد النطاق الأمثل لمتغيرات التصميم أكثر فعالية. ومع ذلك، إذا تم استخدام الطرق التجريبية التقليدية، فستتطلب إجراء مئات أو آلاف التجارب. التصميم المتعامد المجهد هو طريقة علمية تسعى لتحقيق أفضل تأثير تجريبي باستخدام أقل عدد من التجارب وفقًا لنمط معين (جدول متعامد). بناءً على تحليل العوامل المؤثرة، وبموجب مبدأ الجمع بين العوامل في الجدول المتعامد، يتم اختيار عدد المستويات المطلوبة لكل عامل، ويتم إجراء تحليل متعامد لنتائج التجربة لتحديد أفضل قيم لمعايير التصميم. ولتحليل خطة التجربة بشكل أفضل، يمكن أيضًا الحكم على العوامل الرئيسية.