Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор патентных и литературных источников. постановка задачи исследования 9
1.1 Конструкции механизмов транспортирования ткани швейных машин 9
1.1.1 Общие соображения 9
1.1.2 Прижимные лапки 14
1.1.3 Механизмы транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой 22
1.1.4 Механизмы транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой и иглой 26
1.1.5 Механизмы транспортирования ткани с горизонтальным дифференциалом 28
1.1.6 Механизмы транспортирования ткани с вертикальным дифференциалом 34
1.2 Исследование механизмов транспортирования ткани швейных машин 45
1.3 Постановка задачи исследования 50
2. Динамическая и математическое модели движения «лапки», верхней рейки механизма транспортирования ткани швейных машин 54
2.1 Общие соображения 54
2.2 Динамическая и математическая модели «лапки» механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой 55
2.3 Динамическая и математическая модели «лапки» механизмов транспортиро вания ткани с горизонтальным дифференциалом 62
2.4 Динамическая и математическая модели «лапки» и верхней зубчатой рейки механизмов транспортирования ткани с вертикальным дифференциалом 68
3. Кинематический анализ привода механизма транспортирования ткани швейной машины 131-41 (42,43) 82
3.1 Общие соображения 82
3.2 Структурный анализ механизма 82
3.3 Разработка алгоритма кинематического анализа механизма транспортирования ткани 96
3.3.1 Общие соображения 96
3.3.2 Алгоритм кинематического анализа узла горизонтальных перемещений нижней зубчатой рейки 98
3.3.3 Алгоритм кинематического анализа кинематической цепи узла вертикальных перемещений нижней зубчатой рейки. 103
3.3.4 Алгоритм кинематического анализа узла нижней зубчатой рейки 108
3.3.5 Алгоритм кинематического анализа узла горизонтальных перемещений верхней зубчатой рейки 110
3.3.6 Алгоритм кинематического анализа узла вертикальных перемещений верхней зубчатой рейки 115
3.4 Моделирование кинематики механизма транспортирования ткани на ЭВМ 119
4. Исследование динамики «лапки», верхней зубчатой-рейки 133
4.1 Общие соображения 133
4.2 Экспериментальное исследование жесткостных характеристик ткани и привода нижней зубчатой рейки 134
4.3 Анализ периодических колебательных режимов «лапки» механизма транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой 143
4.4 Моделирование динамики «лапки» механизма транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой 156
4.5 Моделирование динамики «лапки», верхней зубчатой рейки механизма транспортирования ткани с вертикальным дифференциалом 182
Заключение 218
Библиографический список 221
- Исследование механизмов транспортирования ткани швейных машин
- Динамическая и математическая модели «лапки» механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой
- Разработка алгоритма кинематического анализа механизма транспортирования ткани
- Анализ периодических колебательных режимов «лапки» механизма транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой
Введение к работе
Актуальность темы. Удовлетворение погребностей населения в модной, современной, недорогой, качественной одежде является насущной и весьма важной задачей. В немалой степени ее решение зависит от работы швейного оборудования. Машиностроение для легкой промышленности должно обеспечить выпуск швейных машин, автоматов и автоматических линий, внедрение которых на швейном производстве значительно повысит качество швейных изделий, производительность труда, снизит стоимость выполняемых технологических процессов. Выпускаемое оборудование помимо мощности, энерговооруженности, надежности должно обладать современной эстетической формой, иметь необходимые средства охраны труда и окружающей среды.
Несмотря на широкое разнообразие швейных машин, существует настоятельная потребность в разработке новых, более совершенных, модернизации имеющегося парка машин. При создании новых и модернизации существующих швейных машин большое значение играет решение задач кинематического и динамического анализа их узлов. Решение данных задач приводит к существенному снижению времени, которое необходимо для проектирования, изготовления, доводки и внедрения машин в эксплуатацию. Важным и актуальным является применение на указанных стадиях ЭВМ, разработка математического и программного обеспечения для их функционирования. Разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения для решения задач кинематического и динамического анализа одного из наиболее важных и нагруженных узлов швейной машины - механизма транспортирования ткани и посвящена настоящая работа.
Пели и задачи исследований. Ценю работы является совершенствование существующих и разработка новых методов решения задач кинематического и динамического анализа реечных рычажных механизмов транспортирования ткани швейных машин, разработка соответствующего математического, алгоритмического и программного обеспечения для решения прикладных задач, возникающих в процессе их разработки и модернизации.
В соответствие с данной целью были сформулированы следующие задачи исследования.
1. Разработать математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для решения задач динамического анализа работы узла прижимной лапки, верхней зубчатой рейки механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой, с двумя нижними зубчатыми рейками (горизонтальный дифференциал), с нижней и верхней зубчатыми рейками (вертикальный дифференциал) под воздействием кинематических возмущений со стороны нижней зубчатой рейки через ткани в процессе транспортирования.
2. Разработать методику кинематического анализа реечных рычажных механизмов транспортирования ткани с вертикальным дифференциалом.
3. Исследовать возможность появления отрывов прижимной лапки, верхней зубчатой рейки от стачиваемых материалов в процессе транспортирования тканей, т.к. это может привести к браку строчки, а следовательно и швейных изделий.
4. Выполнить анализ причин, которые могут привести к отрывам прижимной лапки, верхней зубчатой рейки от стачиваемых материалов в процессе транспортирования тканей, дать инженерные рекомендации по устранению указанных причин.
Методы исследований. При решении поставленных задач применялись современные методы: математики, нелинейной механики, динамики узлов и механизмов машин и математического моделирования.
Практические задачи решались с помощью приближенных аналитических и численных методов с использованием широких возможностей современных вычислительных машин.
Научная новизна. При выполнении работ были получены следующие новые научные результаты. 1. С учетом односторонней (неудерживающей) связи прижимной лапки, верхней зубчатой рейки с тканью получены их динамические и математические модели для механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой, горизонтальным и вертикальным дифференциалом (исследуемый механизм с вертикальным дифференциалом соответствует серийно выпускаемым швейным машинам 31 класса - 131-41, (42,43)).
2. Выполнен анализ влияния движения ткани вдоль игольной пластины (в направлении транспортирования) на колебания прижимной лапки, верхней зубчатой рейки в направлении их движения.
3. Выявлена возможность появления субгармонических резонансных колебательных режимов в процессе колебаний прижимной лапки, причины их возникновения, даны инженерные рекомендации но борьбе с ними.
4. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования динамики прижимной лапки, верхней зубчатой рейки механизмов транспортирования тканей с одной нижней зубчатой рейкой, с горизонтальным и вертикальным дифференциалом.
5. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для кинематического анализа реечного рычажного привода механизма транспортирования ткани (работа выполнена применительно к швейным машинам 31 класса).
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для решения задач кинематического и динамического анализа прижимной лапки и зубчатых реек механизмов транспортирования ткани швейных машин в совокупности составляют методическую и научную базу для проектирования и модернизации указанных механизмов с широким использованием ЭВМ. Использование результатов работы обеспечит сокращение времени на проектирование, доводку и внедрение новых конструкций механизмов транспортирования ткани швейных машин, повысят качество готовых швейных изделий за счет улучшения качества строчки. Разработанное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение передано в Специальное конструктореко-технологическое бюро машин химических волокон ОЛО «Машиностроительное объединение им. К. Маркса».
Материалы диссертационной работы используются в курсовом и дипломном проектировании, в курсах лекций: «Машины и аппараты швейной промышленности», «Динамика механизмов и узлов машин легкой промышленности» для студентов направления 651600 «Технологические машины и оборудование», специальность 170700 - «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности»; направления 551800 - «Технологические машины и оборудование» (бакалавры) и магистерской программы 551824 - «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности» на кафедре машиноведения Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна (СПГУТД).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на межвузовских научно - технических конференциях аспирантов и докторантов в 2001 - 2003 годах, на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» в Костромском государственном технологическом университете (2002 г.), на научно - технической конференции «Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» в Ивановской текстильной академии в 2003 году, на научно - технических семинарах кафедры машиноведения СПГУТД в 2002,2003 годах.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано пять статей и тезисы докладов (2 шт.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержание изложено на 118 страницах машинописного текста, включающего 104 рисунка, 9 таблиц, список использованных источников из 70 наименований.
Автор выражает благодарность к.т.н., доценту Марковну Л.В. за помощь, оказанную при выполнении работы.
Исследование механизмов транспортирования ткани швейных машин
Механизм транспортирования ткани швейных машин вместе с механизмами иглы, челнока, шпепритягивателя и т.д. является одним из основных механизмов швейных машин. Поэтому любая монография, либо учебная литература, касающаяся швейных машин, содержит разделы, посвященные этому механизму.
В этом отношении необходимо отметить работы С.Н. Кожевникова, М.М. Пруслина [28], И.В. Сергевнина, С.С. Эппеля [52], Ф.И. Червякова, И.В. Сумарокова [58], В.П. Полухина, Л.Б. Рейбарха, Л.К. Милосердного [47-49], В.П. Гарбарука [11], Н.М. Валыцикова, Б.Л. Зайцева, Ю.И. Валыцикова [7], Л.И. Комиссарова, В.В. Сторожева, В.М. Никифорова, В.В. Жукова [30], В.В. Рачка [50], Л.С. Мазина, Л.В. Марковна, Т.Л. Луганцевой, Г.Л. Новоселова [34] и др.
В основном механизмы транспортирования тканей швейных машин представляют собой реечные рычажные механизмы достаточно сложной структуры (см. п. 1.1). Поэтому большое число исследований этих механизмов посвящено их кинематическому анализу и синтезу [61, 60, 42, 57, 63, и т.д.]. Все эти исследования опираются на классические работы И.И. Лргаболевского, Н.И. Левицкого, Ф.М. Диментберга, В.В. Добровольского, C.FI. Кожевникова В.А. Зиновьева, Э.Е. Пейсаха [2, 40, 23, 24, 35, 41] и многих других. Каждый из них внес свой вклад в развитие методов кинематического анализа и синтеза рычажных механизмов, в частности: В.Л. Зиновьев [24] (метод замкнутых векторных контуров, метод инверсии - замены начального звена), И.И. Артаболевский [2] (метод размыкания кинематической цепи), В.В. Добровольский [19] (метод «вставки звена»), Ф.М. Диментберг [17, 18] (метод анализа, основанный на винтовом исчислении), О.Г. Озол [37] (метод «треугольников»), Э.Е. Пейсах [40, 41] (развитие метода векторных контуров, метод «вставки двухпарного звена», метод «блокируемых зон») и т.д.
Па базе указанных методов разработано большое число пакетов прикладных программ для ЭВМ, предназначенных для решения задач кинематического анализа и синтеза [44, 64, 65, 66, 69, 46, 45 и т.д.]. К сожалению для иростран ственных рычажных механизмов достаточно сложной структуры решение задач кинематического анализа и синтеза весьма проблематично. Особенно это видно в задачах кинематического синтеза. Как правило, пакеты программ синтеза ориентированы на решение задач определенного класса и не претендуют на общность. Наиболее широкий класс задач кинематического анализа и синтеза решается с помощью пакетов прикладных программ, разработанных Э.Е. Пей-сахом и А.Б. Кикиным [42,43,44,45,25,26].
Применительно к швейным машинам пакет прикладных программ кинематического анализа и синтеза рычажных механизмов был разработан во ВНИЛТекмаше (г. Москва) В.П. Полухиным [47].
Анализу конструкций и кинематических схем реечных рычажных механизмов трансиоргирования ткани посвящена работа S. Mende [68]. Анализ ошибок в структурных группах беспосадочных механизмов транспортирования ткани швейных машин выполнен в работе М.М. Закирия [22]. На основе экспертной оценки мнений специалистов и регрессионной модели, связывающей качество получаемого стежка с эксплуатационными показателями машины (возможная величина регулирования шага транспортирования ткани, количество звеньев транспортирующего механизма, количество высших кинематических пар, уровень вибрации и т.д.). В [16] В.И. Дзюба и Б.В. Орловский предлагают выбрать модель кинематической схемы механизма транспортирования и, изменяя параметры кинематической схемы, выполнять ее оптимизацию.
Разработке мегодов кинематического анализа механизмов транспортирования ткани посвящены работы Ю.Ю. Щербаня и В.А. Горобца [59, 60, 61]. В [59] предложена методика определения кинематических характеристик трехпо-водковых групп, в которых транспортируемый материал считается одним из звеньев. В [60] выполнен кинематический анализ механизма іранснортирова-ния ткани с вертикальным дифференциалом швейной машины 897 класса. В [6\] рассмотрена задача оптимизации параметров кинематической схемы механизма транспортирования ткани с вертикальным дифференциалом на ЭВМ. Минимизируется рассогласование движения нижней и верхней зубчатых реек в процессе транспортирования. В статье Zhao Xifang, Zhang Zongming [70] исследуются основные режимы работы механизма транспортирования ткани машины класса FB2-1, в состав узлов горизонтального и вертикального движений зубчатой рейки входят трехцентровые кулачки, охватываемые вилками, расположенными на концах одного из звеньев указанных узлов. Па основании полученных математических моделей на ЭВМ анализируется траектория движения среднего зуба зубчатой рейки, выявляются факторы (взаимное расположение и длина звеньев) больше всего, влияющие на траекторию движения. Методами оптимизации параметров кинематической схемы авторам удалось получить прямолинейную траекторию перемещения среднего зуба зубчатой рейки в период транспортирования.
Оптимизационному синтезу параметров реечного рычажного механизма транспортирования ткани посвящена статья В.Ф. Ермолаева, В.Л. Лишанкова и др. [21]. Минимизируется горизонтальная составляющая скорости среднего зуба зубчатой рейки в начале и конце шат транспортирования.
Графоаналитический метод синтеза параметров шестизвенного механизма, входящего в состав кинематической схемы механизма транспортирования ткани использован в работах Б.С. Сункуева [54, 55]. В статье В.Ф. Смирновой, В.П. Шерстнева, Б.С. Сункуева [53] выполнена оптимизация параметров кинематической схемы механизма транспортирования по функциональным зависимостям углов передачи от указанных параметров. Авторам удалось найти аналитическое решение задачи оптимизации при конструктивных офаничениях на длины звеньев и их взаимное положение.
Динамическая и математическая модели «лапки» механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой
В швейных машинах, снабженных механизмом транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой, перемещение стачиваемых материалов на заданную длину стежка обеспечивается перемещением зубчатой рейки в направлениях перпендикулярном и вдоль игольной пластины. Стачиваемые материалы, зажатые между зубчатой рейкой и прижимной лапкой, перемещаются вместе с зубчатой рейкой. Конструктивная схема механизма транспортирования ткани, содержащего прижимную лапку I, стачиваемые материалы 2, нижнюю зубчатую рейку 3, прижимную пружину 4, корпус машины 5 и игольную пластину 6, приведена на рис. 2.1. Введем неподвижную систему координат OXY, ось ОХ которой лежит на игольной пластине и направлена в сторону противоположную перемещению стачиваемых тканей, а ось OY совпадает с осью стержня прижимной лапки. Обозначим: c(t) - перемещение нижней зубчатой рейки в направлении оси OY; r(t) - перемещение нижней зубчатой рейки по оси ОХ; x(t) - перемещение ткани по оси ОХ; y(t) - перемещение стержня прижимной лапки в направляющих на корпусе машины в направлении оси OY; А - деформация стачиваемых тканей под прижимной лапкой в направлении оси OY, причем У = 4-Д. (2.1) Как видно из рис. 2.1 прижимная лапка в зоне входа под нее транспортируемой ткани имеет участок, расположенный под углом а к оси ОХ. На длине s этого участка в процессе транспортирования стачиваемые ткани деформируются на величину А, т. е. Прижимная лапка крепится на стержне шарнирно (см. рис 2.1).
Однако конструкция прижимной лапки выполнена таким образом, что распределенная нагрузка, действующая в направлении оси OY со стороны тканей на лапку, может поворачивать ее на достаточно малый угол, которым по сравнению с углом а можно пренебречь. Конструкция шарнира выполнена таким образом, что при отрыве прижимной лапки от стачиваемых материалов в процессе работы швейной машины угол между стержнем и прижимной лапкой практически остается равным 90. Исходя из сказанного ниже, будем считать стержень и прижимную лапку абсолютно твердым телом, называемым ниже «лапка», совершающим движение на величину у в направлении оси OY под действием внешних сил. Представим динамическую модель «лапки» в виде, приведенном на рис. 2.2. Будем считать, что на «лапку» (см. рис. 2.1) действуют: Ft - сила со стороны пружины 4; F2 - равнодействующая распределенных сил в направлении оси OY со стороны ткани из-за деформации тканей на величину А; F3 - равнодействующая распределенных сил со стороны ткани в направлении оси OY (из-за наличия участка s на прижимной лапке (см. рис. 2.1)) при перемещении нижней зубчатой рейки на величину r)(t); G - сила тяжести (G mg, m - масса «лапки», g = 9.81 м/с2). Запишем аналитические выражения сил Fj, і = 1,3, действующих на «лапку». Имея в виду малость у, приближенно можно записать: Fio - сила, соответствующая начальному поджатию пружины 4 (см. рис. 2.1) в установочном положении (под установочным будем понимать положение, при котором стачиваемые материалы свободно без деформации лежат на игольной пластине, а прижимная лапка лишь касается стачиваемых материалов); с, b - соответственно приведенные жесткость и коэффициент сопротивления.
С учетом односторонней связи «лапки» со стачиваемыми материалами сила F2 приближенно может быть записана в виде: (А О соответствует отрыву «лапки» от стачиваемых тканей); где Cj,bt - соответственно приведенные жесткость и коэффициент сопротивления тканей и нижней зубчатой рейки (с приводом) при 0 А а; а - приближенная величина деформации тканей и нижней зубчатой рейки (с приводом), при которой податливость тканей существенна и ее следует учитывать; Сл,Ь2 - соответственно приведенные жесткость и коэффициент сопротивления нижней зубчатой рейки (с приводом) при А а. Примем, что Сп и Ьп, соответственно погонные жёсткость и коэффициент сопротивления ткани в направлении оси OY. Будем считать, что в процессе транспортирования ткань перемещается вместе с рейкой без скольжения по ее поверхности, т.е. x(t)=rj(t). При сделанных предположениях, а также при условии, что Д 0 и ткань на участке s не деформируется в направлении ОХ можно записать: или В (2.3) и (2.4) входит Д, которая в свою очередь зависит (2.1) от c(t). Величины (г) и T](t) в случае, когда привод нижней зубчатой рейки уже создан, могут быть получены, например, из кинематического анализа рычажного привода нижней зубчатой рейки. Подобный кинематический анализ выполнен ниже в главе 3. Следует отмегить, что траектория движения нижней зубчатой рейки близка к эллипсной. Поэтому в первом приближении при проектировании механизма можно задаться законами движения c(t) и T\(t) нижней рейки, на основании разработанной в [34] теории «требуемых» эллипсных траекторий движения нижней зубчатой рейки.
Предположим, что траектория движения зубчатой рейки механизма транспортирования ткани представляет собой эллипс. Обозначим через tp - время рабочего хода механизма транспортирования, tk = 2л/о - время одного оборота главного вала швейной машины («-частота вращения главного вала). За время tp точка Q, соответствующая среднему зубу нижней зубчатой рейки, двигаясь по эллипсной траектории над поверхностью игольной пластины, перемещается из точки А в точку В (рис. 2.3). Будем считать, что расстояние АВ соответствует шагу транспортирования Т. Уравнения движения точки Q в процессе рабочего хода можно [34] записать в виде:
Разработка алгоритма кинематического анализа механизма транспортирования ткани
На основании произведенного в п. 3.2 структурного анализа и поставленных выше целей кинематического анализа, изобразим кинематическую схему рассматриваемого механизма в виде, приведенном на рис. 3.7. Для решения задачи кинематического анализа механизма транспортирования, следуя [34], воспользуемся методом погруппного анализа [46] кинематических цепей узлов вертикальных и горизонтальных перемещений нижней зубчатой рейки, узла нижней рейки и узлов вертикальных и горизонтальных перемещений верхней зубчатой рейки. В этом случае блок-схема алгоритма кинематического анализа рассматриваемого (см. рис 3.7) механизма может быть представлена в виде, приведенном на рис. 3.8. Рассмотрим подробнее кинематический анализ кинематических цепей указанного механизма.
Введем неподвижную систему координат OXY, ось ОХ которой проходит вдоль игольной пластины (см. рис. 3.7), а ось OY вдоль линии, соединяющей оси О] и Об распределительного и главного валов соответственно (вдоль линии движения иглы швейной машины 131-41 (42, 43) [48]). Все кинематические характеристики (координаты, скорости и ускорения звеньев) будем определять в функции обобщенной координаты фь в качестве которой примем угол поворота кривошипа OiА кинематической цепи привода горизонтальных перемещений нижней зубчатой рейки.
Кинематическая схема узла горизонтальных перемещений нижней зубчатой рейки приведена на рис. 3.9. Исходными данными для кинематического анализа указанной кинематической цепи являются: х0 ,у , x0i,у0 , х ,у0з координаты опор Оь 02, Оэ соответственно в системе координат OXY; L , LAB LO2B LBC Lcbc Lo,Di» LcbP, длины звеньев O,A, AB, 02B, ВС, 03C, O3D1, O3D2 соответственно и углы уj и у2 (см. рис. 3.9).
В узел горизонтальных перемещений нижней зубчатой рейки рассматриваемого механизма транспортирования входит узел регулирования шага строчки. Описание работы этого узла приведено в [48], на кинематической схеме (рис. 3.9), часть узла регулирования изображена в виде опоры 02 и звена 0202, угол поворота которого Р определяет положение опоры 02 и влияет на размах коромысел 03Di и 03D2 в результате вращения кривошипа Oi А, т.е. обеспечивается регулировка шага транспортирования нижней и верхней зубчатых реек. При кинематическом анализе рассматриваемого механизма, будем считать, что угол Р и координаты опоры 02 заданы, причем при любом повороте кривошипа OiA угол Р = const.
Обозначим фі? і = 2,5 - угловые координаты звеньев 2, 3, 4 и 5 (см. рис. 3.9) отсчитываемые от линии параллельной оси ОХ в направлении против часовой стрелки. Обобщенную координату pt зададим следующим образом: Ф10 - начальное значение, выбираемое исследователем, Дф = шаг изменения фр N - число дискретных отсчетов ф,, для которых осуществляется кинематический анализ механизма.
Найдем координаты хЛ, ул шарнира А в функции : Для определения первой и второй передаточной функции координат шарнира А следует продифференцировать выражение (3.2) по ф!. Получим при этом математические зависимости, которые образуют математическую модель кинематического анализа кривошипа. Подробно указанная математическая модель и алгоритм ее кинематического анализа приведен в [34].
Координаты опоры О2 в функции регулировочного параметра Р могут быть найдены из выражения:
Так как угол Р = const и не зависит от ф то первая и вторая передаточные функции координат х0г и у0г равны нулю.
Звенья 2 и 3 образуют структурную группу Ассура АВ02. Кинематический анализ указанной структурной группы заключаегся в определении утло вых координат ф2 и ф3, а также их первой и второй передаточных функций по обобщенной координате (pl. Система уравнений для определения ф2 и ф3 имеет [34] вид:
Зависимости для определения первой и второй передаточных функций координат ф2 и ф3 могут быть получены дифференцированием (3.4) по обобщенной координате фР Математическая модель кинематического анализа структурной группы типа АВ02 и алгоритм приведен в работе [34].
Анализ периодических колебательных режимов «лапки» механизма транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой
Транспортирование ткани на швейной машине происходит периодически: за один оборот главного вала рейка перемещает ткани на величину одного шага транспортирования Т. Как показывают результаты предварительных вычислений на частотах вращения главного вала швейной машины 0) й (й - для каждой швейной машины и для каждой ткани разное и определяется на ЭВМ) колебания «лапки», вызванные перемещением ткани рейкой на величину одного шага транспортирования Т, успевают успокоиться до начала следующего цикла перемещения ткани. В этом случае зависимости (2.5), (2.6) можно рассматривать как одиночные воздействия. При этом интервал интегрирования t є [0; 2 л/со]. При со со колебания прижимной лапки, вызванные перемещением ткани рейкой на величину одного шага транспортирования Т, успокоиться до начала следующего цикла транспортирования, как правило, не успевают. В этом случае зависимости T)(t) и (т) необходимо рассматривать на интервале времени te[0;2 n/o)], где п - число рассматриваемых последовательно шагов транспортирования Т.
Значения исходных данных для численного моделирования (4.42), (2.2), (2.3), (2,1), (2.4), (2,5), (2.6) взяты, исходя из базовой модели 131-11, (12, 13) швейной машины 31 класса и приведены в таблице 4.6.
Жесткости ткани и системы «привод нижней зубчатой рейки - стачиваемые материалы» выбирались с учетом литературных источников [60] и результатов натурного эксперимента (см. п. 42) в ходе моделирования принимались равными Сі = (5-Ю5; 2-Ю5; 0.2-105) Н/м, с2 = 5-Ю6 Н/м. Погонная жесткость тка-ни с,, принималась равной Сп = (1.8-10 ; 7-10 ; Ы0 ) Н/м". Коэффициенты сопротивления вычислялись согласно (4.2). Остальные численные значения переменных, необходимых для счета на ЭВМ, а также соответствие обозначений переменных в тексте (п. 2, п. 4) и в программе приведены в таблице 4.6.
Так как жесткость тканей Сі (см. п. 4.2) лежит в диапазоне » (0.2-г5.2)-105 Н/м, в процессе моделирования динамики «лапки» рассматривались три жесткости ткани:
Ткань1-С! = 5-Ю5Н/м, Ткань2-с1=2405Н/м, Ткань 3 - сі = 0.25-105 Н/м. Внешнее кинематическое воздействие задавалось в виде (2.5), (2.6), при і = 1, п; (величина п принималась равной 10). В ходе исследований рассматриваемой математической модели с помощью разработанной программы были получены графики зависимостей А(ф),
А((р), А(Ф), (Ф), F2 (ф) И РЗ(Ф)» где Ф = со - угол поворота главного вала швейной машины, для исследуемых трех типов ткани при значениях частот со є [10,100,200,300,400,500,600]с"1, а также, графики зависимостей максимальных и минимальных значений исследуемых величин в установившемся режиме от частоты со.
В качестве примеров на рис. 4.6-г4.1 і приведены зависимости А((р), А( р), где ф = cot - угол поворота главного вала машины, при со = 200с-1, а на рис. 4.12-т4.17 те же зависимости, но при со = 600с"1. На рис. 4.18, 4.19 приведены зависимости для установившегося режима колебаний минимального, А со), тш((0) и максимального АП1ах(со), А со) значений амплитуды колебаний А и амплитуды колебаний ускорений А в функции от со. На рис. 4.20,4.21 приведены зависимости минимального F2min(co) и максимального Fimax,(i = 2,3) значений сил F2 и F3 в установившемся режиме в функции от со (Fjmin - 0)- На рис. 4.22, 4.23 характерный вид сил F2 и F3 в функции от угла поворота главного вала швейной машины ф = cot. Анализ полученных результатов моделирования позволил сделать следующие выводы.
Установившейся режим колебаний лапки наступает при п 3, т.е. после трех оборотов главного вала швейной машины. С увеличением со при соє[ІО;600]с 1 происходит уменьшение A, , т.е. прижимная лапка как бы приподнимается относительно игольной пластины; начиная с со 500 с" , наблюдаются отрывы прижимной лапки от ткани (Д, 0). Максимальное значение силы Р} в 8-гЮ раз меньше максимального значения силы F2 при соє[10;600]с_1. С увеличением со, (происходит уменьшение Апцц), сила F3 падает (Дтзх остается практически неизменной). При наличии отрывов прижимной лапки от ткани величина Атах резко возрастает, что приводит к резкому увеличению максимальных значений сил F2 и F3.
При отсутствии отрывов прижимной лапки от ткани с увеличением со сила F2ma.x возрастает с ростом жесткости ткани, Для ткани 3, имеющей минимальную жесткость, с увеличением о) величина F3max изменяется не монотонно, имеет место максимум зависимости F3max(co) при со »150 с-1, с увеличением жесткости ткани 2 и 3 этот максимум исчезает и F3max(co) монотонно убывает.
С ростом жесткости ткани максимальное значение ускорения, соответствующее внедрению прижимной лапки в ткани возрастает при со 500 с"1.
Уменьшение величины с/т (обозначения см. в табл. 4.6) в два раза приводит к сдвигу начала отрывов «лапки» от ткани влево, т.е. отрывы начинаются с со = 480 с"1. При увеличении с/т в два раза отрывы начинаются приблизительно с ст = 520 с"1, т.е. увеличение с/т за счет увеличения жесткости пружины 4 (см; рис. 2.1), либо уменьшение массы лапки в целом положительно сказывается на динамику «лапки».
Похожие диссертации на Анализ динамики и совершенствование механизмов транспортировки ткани швейных машин
