Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Новые условия хозяйствования в нашей стране открыли рынки России иностранным производителям промышленной продукции. Для успешной конкуренции с ними на отечественном и зарубежном рынках необходимо постоянно улучшать качество выпускаемой продукции и удешевлять ее производство. Качество текстильной продукции зависит от многих факторов, в том числе и от гарнитуры чесальных машин - игольчатых изделий (кардоленты). Параметры кардоленты во многом задают ход процесса разделения волокнистой массы на отдельные волокна, отделение жестких и сорных примесей, удаление коротких волокон и т.д.
Эксплуатационные параметры кардоленты в свою очередь определяются точностью набора скоб на основание ленты, заточкой игл, свойствами основы и другими факторами. Одной из решающих технологических операций изготовления кардоленты является процесс набора игл на ее основание, поскольку от регулярности набора зависит и процесс заточки игл. Правильность набора игл в первую очередь определяется управляющим кулачковым механизмом, оптимизация которого и является основной темой настоящей работы.
Диссертационная работа связана с решением проблемы улучшения динамических характеристик кулачкового механизма кардонаборного станка. В ней сформулированы научно-обоснованные рекомендации по расчету и изготовлению кулачковых механизмов с оптимальными параметрами и увеличенным сроком эксплуатации.
Основные разделы работы выполнялись в соответствии с планом модернизации производства АО "Московская кардо-лентная фабрика".
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в разработке методов комплексных теоретических и экспериментальных исследований процесса износа рабочих органов кардонаборных станков, выработке рекоменданий для уменьшения его влияния на основные эксплуатационные характеристики выпускаемой продукции, а так же в разработке новых методов проектирования управляющих кулачковых механизмов станков АКН-72М.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследований.
Экспериментальные исследования динамики износа рабочих органов кардонаборного станка проводились на специ-альнгой установке и выявили основные факторы износа и повреждения рабочих поверхностей кулачкового механизма кардонаборного станка.
На основе экспериментального исследования динамических характеристик кардонаборного станка конструкция его кулачкового механизма представлена с толкателем в виде двухмассовой системы, соединенной упругими стержнями. Было установлено, что необходимо учитывать трение в направляющих, которое имеет линейно-вязкий характер.
Для решения системы двух дифференциальных уравнений второго порядка с начальными и граничными условиями, эквивалентной разработанной физической модели, использовались полидинамические функции, в качестве которых был выбран степенной полином. Выбор полидинамических функций в качестве закона движения толкателя позволил устранить ударные явления в кулачковой паре.
Предложено два способа построения профиля кулачка с учетом формы наконечника толкателя: аналитический и дискретный. Выбранный для дальнейших расчетов дискретный метод является аналогом графических методов построения кулачкового механизма, который отличается от аналитических и численных методов и относится более к алгебре пространства с простыми операциями над точечными множествами. Учет взаимного влияния форм наконечника толкателя и
- 7 -кулачка, необходимость их совместного проектирования позволил снизить контактные напряжения и уменьшить некоторые формы износа, особенно на этапе приработки.
Для оценки триботехнической надежности пары трения кулачок-толкатель и оптимизации формы наконечника толкателя использовалось моделирование процесса работы кулачкового механизма на компьютере, для чего был разработан пакет программ, реализующий предложенные алгоритмы пооп-тимизацки формы кулачка и толкателя и моделирующий процесс износа кулачковой пары.
Заключительное экспериментальное исследование изготовленных согласно приведенным расчетам кулачковых механизмов с рабочими поверхностями оптимальной формы показало увеличение длительности их эксплуатации более, чем в 2 pas?..
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана методика исследования износа кулачкового механизма и выделения существенных факторов, влияющих на его скорость. Определена степень влияния износа кулачкового механизма на качество набора кардоленты и заточку игл.
Разработаны физическая и математическая модели кулачкового механизма. Математическая модель представляет собой систему двух дифференциальных уравнений второго порядка с соответствующими начальными и граничными условиями. Решение ищется в классе полидинамических функций, что обеспечивает безударную работу механизма. Результатом является закон движения толкателя.
Для построения профиля кулачка с учетом формы наконечника толкателя предложено два способа: аналитический и дискретный.
Выбранный для дальнейших расчетов дискретный метод является аналогом графических методов построения кулачкового механизма и относится к алгебре пространства с простыми операциями над точечными множествами.
Учет взаимного влияния форм наконечника толкателя и кулачка, необходимость их совместного проектирования позволили снизить контактные напряжения и уменьшить некоторые формы износа, особенно на этапе приработки. А также контролировать угол трения для избежания заклинивания.
Разработан способ моделирования процесса износа кулачкового механизма на компьютере для оценки триботехнической надежности пары трения кулачок-толкатель и оптимизации формы наконечника толкателя. Разработан пакет
- 8 -программ, реализующий предложенные алгоритмы моделирования процесса износа.
Выполнено экспериментальное исследование изготовленных согласно приведенным расчетам кулачковых механизмов с рабочими поверхностями оптимальной формы, результаты которого показали увеличение длительности их эксплуатации более, чем в 2 раза.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные методы и программы
проектирования поверхностей кулачка и наконечника толка
теля позволяют рассчитывать на ЭВМ кулачковые пары для
различных наборов кардоленты. Результаты расчетов
представляются в виде, удобном для автоматического создания программ для станков с ЧПУ для изготовления кулачков.
Предложенный метод моделирования процесса износа кулачковой пары позволяет на этапе проектирования оценить ее работоспособность, а так же степень влияния износа на качество готового продукта.
По результатам исследований были выполнены экспериментальные образцы кулачковых механизмов с оптимальными рабочими поверхностями, находящиеся в настоящее время в опытной эксплуатации и уже превысившие наработку прежних кулачковых механизмов более, чем в 1,5 раза.
Реализация новых разработок позволяет повысить качество вырабатываемого набора кардоленты, устранить ручной труд при изготовлении кулачков.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные разделы работы выполнялись по хозяйственному договору с АО "Московская кардолентная фабрика". Результаты исследований, рекомендации и разработанные методики проектирования управляющего кулачкового механизма кардонаборного станка переданы научно-техническому отделу этого предприятия и используются при модернизации парка кардонаборных станков АКН-72М.
Изготовлены опытные образцы управляющих кулачковых механизмов, и в настоящее время они находятся в эксплуатации на производстве.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные вопросы диссертации докладывались и обсуждались:
на научной конференции профессорско-
преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТА им. А.Н.Косыгина (1995 г.);
- на научно-техническом совете фабрики АО "Московская кардолентная фабрика" (1996 г.);
- на научно-техническом совете фабрики "Освобожденный
труд" (1997 г.);
- на заседании кафедры "Детали машин и подъемно-
транспортные устройства" МГТА им. А.Н.Косыгина (1997г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, получено 3 патента.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех разделов, общего заключения и рекомендаций, списка использованных источников, 3 приложений. Работа изложена на 14 3 страницах машинописного текста, содержит 4 3 рисунков и 25 таблиц. Библиография включает 119 наименований.
