Введение к работе
Актуальность темы
Кольцевая система прядения существует уже длительное время. При выработке пряжи средней линейной плотности её успешно заменила пневмомеханическая система прядения, имеющая более высокую производительность. Однако при производстве пряжи малой линейной плотности и при переработке длинных волокон, кольцевая система прядения прочно сохраняет свои позиции. На сегодняшний день во всем мире до 80% всей пряжи вырабатывается кольцевым способом. Это объясняется, отчасти, тем, что пряжа, производимая кольцевым способом имеет на 15 - 18% более высокую прочность, по сравнению с пневмомеханической.
В настоящее время в российской текстильной промышленности, в связи с ростом объемов производства, ощущается острая потребность в новом более производительном и автоматизированном оборудовании. Серьезную конкуренцию зарубежным аналогам отечественные текстильные машины могут составить только при качественном проектировании, невозможном без применения современных вычислительных машин и автоматизированных методик расчета.
В настоящее время во всем мире совершенствование кольцепрядильной системы происходит, в основном, по следующим направлениям:
-
Повышение производительности оборудования.
-
Уменьшение обрывности пряжи.
-
Увеличение степени автоматизации производства.
Основная цель — снизить себестоимость получаемой пряжи, которая на сегодняшний день остается довольно высокой. Однако при этом не должно страдать качество пряжи, являющееся достоинством кольцевого способа прядения.
Специфической особенностью кольцевого способа прядения является наличие ровничного перехода. Ровничная машина является одной из самых сложных машин прядильного производства и имеет невысокую производительность. Сейчас учеными и инженерами во всем мире ведутся работы по совершенствованию ровничных машин в следующих направлениях: увеличение объема паковок, более тщательная проработка всех узлов машины (с целью увеличения скоростных параметров машин), увеличение степени автоматизации.
Одной из основных деталей крутильно-мотального механизма ровничной машины является рогулька. При производстве рогулек используется трудоемкая в изготовлении и дорогостоящая оснастка (литейные формы, штампы). Производство рогулек становиться рентабельным только при серийном их выпуске. С другой стороны традиционные методы проектирования рогулек требуют выпуска нескольких опытных партий рогулек, для каждой из которых требуется изготовить собственную оснастку. Таким образом, повышение точности расчетов при замене натурных испытаний численным моделированием и степени автоматизации проектирования позволят ускорить процесс проектирования ровничных рогулек. Рогульки современных ровничных машин должны обладать высокими техническими параметрами, обеспечить которые без при-
РОС.НАЦИОНАЛЬНАЯ] БИБЛИОТЕКА І
менения автоматизированного проектирования практически невозможно. Одним из наиболее важных технических параметров рогульки является ее максимально возможная частота вращения. В настоящее время, фирма Neudorf-Maier (Германия) серийно выпускает подвесные рогульки для хлопка с закрытым каналом типа АС с рабочей частотой вращения до 2000 об/мин, а типа AD до 2500 об/мин. В СССР выпуском ровничных машин для хлопка, шерсти и смеси их с искусственными и химическими волокнами, а также рогулек к ним, занимался завод Таштекстильмаш. Максимальная частота вращения рогулек, которые выпускались в СССР, не превосходила 1500 об/мин. В настоящее время в России нет собственного производства рогулек и ровничных машин, хотя потребность в данных машинах существует. Это косвенно подтверждает актуальность проблемы проектирования новых рогулек с более высокими скоростными параметрами, что позволит повысить производительность ровничных машин.
Цель и задачи исследования
Целью данной работы является повышение скоростных параметров ровничных рогулек за счет повышения точности и автоматизации их расчета на этапе проектирования.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
-
Разработать математическую модель рогульки, позволяющую исследовать ее напряженно-деформированное состояние в процессе пуска, рабочего режима и останова машины.
-
Создать алгоритм расчета ветвей рогульки на прочность и жесткость, пригодный для использования в оптимизационных моделях.
3; Разработать методику уточненного расчета силы прижима лапки к паковке с учетом влияния технологических усилий и деформации рабочей ветви.
-
Создать методику, позволяющую проектировать лапки с желаемой зависимостью силы прижима от текущего диаметра наматывания.
-
Разработать методику параметрической оптимизации размеров поперечных сечений ветвей рогульки с обеспечением ее динамической сбалансированности.
Научная новизна
В отличие от всех предшествующих работ в области расчета рогулек, в данной работе впервые:
-
Разработана обобщенная математическая модель рогульки, позволяющая проводить автоматизированный проектный расчет с учетом воздействия на ее элементы технологических усилий в установившемся и в переходных режимах работы ровничной машины.
-
Получена уточненная математическая модель силового взаимодействия лапки с паковкой, учитывающая, кроме сил инерции, следующие факторы:
силы трения лапки о паковку с ровницей;
силы натяжения ровницы, при сходе с лапки;
— перемещение опор лапки вследствие деформации рабочей ветви.
3. Показано, что определение силы прижима лапки без учета действия на нее
технологических усилий, занижает действительные значения в среднем на
10-20%.
-
Создана параметрическая модель лапки, позволяющая определять при автоматизированном расчете размеры, обеспечивающие требуемую силу прижима ее к паковке.
-
Разработана методика оптимизации размеров балансной и рабочей ветвей рогульки, учитывающая условия их динамической сбалансированности, прочности и жесткости.
-
Установлено, что для некоторых типов рогулек ошибка определения максимального напряжения в сечении ветвей без учета их кривизны может превосходить 30%, и поэтому пренебрегать кривизной ветвей нельзя.
Практическая ценность работы
Разработанные модели и алгоритмы могут быть положены в основу подсистемы САПР крутильно-мотальных механизмов ровничных машин. Применение такой САПР позволит проектировать ровничные машины с более высокими техническими показателями.
Предложенные в работе методики и алгоритмы расчета рогулек, реализованные в разработанном программном обеспечении, приняты к использованию в ООО «Союз-4» при ОАО «Костроматекстильмаш» при проектировании новых рогульчатых ровничных машин.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку:
, на международной научно-технической конференции «Текстиль-2001», Московский государственный текстильный университет, 2001г.;
на международной научно-технической конференции «Актуальные пробле
мы переработки льна в современных условиях» (Лен-2002), Костромской
государственный технологический университет, 2002г.;
на международной научно-технической конференции «Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» (ПИКТЕЛ-2003), Ивановская государственная текстильная академия, 2003г.
на семинаре по теории механизмов и машин АН РФ (Костромской филиал) в 2003г.
Структура и объем работы
