Введение к работе
Актуальность темы. Современное металлоткацкое производство нуждается в новых разработках, направленных на повышение его эффективности. Развитие таких отраслей экономики, как авиа- и ракетостроение, абразивная, бумажная, горная, легкая, угольная, химическая, пищевая промышленность, порошковая металлургия, сельское хозяйство и др., зависит от используемого оборудования, в состав которого часто входят устройства для классификации частиц по размерам и фильтрации суспензий. Надежность работы этого оборудования зависит от качества применяемых сеток, в том числе и металлотканых. Потребность в сетках за последние годы непрерывно растет. В связи с этим возникает проблема создания нового высокопроизводительного металлоткацкого оборудования для выработки тканых сеток из металлической проволоки, которое сможет удовлетворить потребности ряда отраслей промышленности.
Повышение эффективности производства может быть достигнуто и за счет модернизации уже имеющегося парка станочного оборудования, которая является одним из путей повышения его эксплуатационных качеств, призванных приблизить его к современным требованиям. Производство металлических тканых сеток включает в себя элементы ткачества и металлообработки, и, как видно из сравнения отечественных и зарубежных металлосеток, они вполне сопоставимы, но качество зарубежных сеток несколько выше, а производительность ткацких станков превосходит производительность отечественных в 1,5...2 раза. Это можно объяснить несколькими причинами, в частности, изготовлением и применением более тонкой и равномерной проволоки, более качественной подготовкой навоя (без перехлестывания . проволок) и тем самым более равномерным натяжением основы на ткацком станке, более совершенным ткацким оборудованием. Поэтому работа, направленная на совершенствование металлоткацких станков с целью повышения их производительности и качества вырабатываемой продукции, является весьма актуальной.
Основным направлением в развитии металлоткацкого оборудования является создание современных высокопроизводительных станков с бесчелночными принципами прокладывания утка, использование которых позволяет снизить затраты труда на обслуживание по сравнению с челночными и значительно повысить производительность. На бесчелночных станках ликвидируется процесс перематывания утка на уточные шпули, снижается уровень шума при работе станка.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является модернизация металлоткацкого станка типа DM-2000 путем замены челночного механизма прокладывания утка на рапирный.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: - разработка устройства для прокладывания утка на металлоткацком станке;
разработка математической модели, алгоритмического и программного обеспечения кинематического исследования механизма прокладывания утка модернизированного металлоткацкого станка DM-2000-M;
разработка математической модели, алгоритмического и программного обеспечения кинетостатического исследования механизма прокладывания утка модернизированного металлоткацкого станка DM-2000-M;
разработка математической модели, алгоритмического и программного обеспечения динамического исследования механизма прокладывания утка модернизированного металлоткацкого станка DM-2000-M;
- проведение производственных испытаний разработанного механизма
прокладывания утка в составе модернизированного станка.
Методы исследований. В теоретических исследованиях использовались методы дифференциального и интегрального исчислений, аналитической геометрии, математического моделирования, теории механизмов и машин, теоретической механики. Производственные испытания проводились на опытном образце модернизированного металлоткацкого станка DM-2000-M в условиях предприятия «Солнечногорский завод металлических сеток им. Лепсе» (г. Солнечногорск, Московская обл.).
Научная новизна. В процессе выполнения работы впервые получены следующие основные результаты:
динамическая модель рапиры металлоткацкого станка DM-2000-M, отличающаяся тем, что рапира, совершающая возвратно-поступательное движение, рассматривается в виде стержня с распределенной массой на трех опорах с переменной длиной одного из пролетов, находящегося под действием продольной силы;
математическая модель изгибных колебаний стержня с распределенной массой на трех опорах с переменной длиной одного из пролетов, находящегося под действием продольной силы, позволяющая получить на основании частотного анализа оптимальные для работы механизма размеры поперечного сечения ленты рапиры;
- дифференциальное уравнение изгибных колебаний стержня с
распределенной массой, находящегося под воздействием продольной
сжимающей силы, и его аналитическое решение.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Создано устройство для прокладывания утка, которое применяется на модернизированном металлоткацком станке DM-2000-M. Разработаны математические модели кинематического и кинетостатического исследования механизма прокладывания утка, представляющего собой многозвенный рычажный механизм. Разработанные математические модели кинематического, кинетостатического исследований рекомендуются к использованию при проектировании аналогичных исполнительных механизмов. Создан программный продукт, предназначенный для
проведения кинематических и кинетостатических расчетов стержневых механизмов. Результаты работы могут быть использованы для модернизации ткацкого оборудования непосредственно на производстве и в конструкторских организациях, а также в ИГТА при изучении дисциплин «Расчет и конструирование текстильных машин», «Проектирование текстильных машин», «Основы автоматизированного проектирования» по направлениям подготовки 150400 Технологические машины и оборудование.
Разработанный механизм прокладывания утка позволил увеличить производительность станка за счет повышения КПВ, частоты вращения главного вала станка. Промышленное внедрение результатов диссертационной работы, осуществленное на предприятии «Солнечногорский завод металлических сеток им. Лепсе», свидетельствует о повышении эффективности эксплуатации модернизированного станка, по сравнению с базовым.
Апробация работы. Материалы по теме диссертации доложены и получили положительную оценку:
- на международных научно-технических конференциях «Современные
наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой
промышленности» (ПРОГРЕСС - 2005...2008), г. Иваново;
межвузовских научно-технических конференциях аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК - 2006...2008), г. Иваново;
58-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», г. Кострома, 2007 г.;
Всероссийском семинаре по теории механизмов и машин (Костромского филиала РАН РФ) секции текстильного машиноведения, г. Кострома в 2007 г.;
- расширенном заседании кафедры проектирования текстильных машин
Ивановской государственной текстильной академии, 2008 г.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в четырнадцати печатных изданиях, из них две в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», девять в материалах научно-технических конференций, один патент РФ на полезную модель; два свидетельства об отраслевой регистрации разработки программного обеспечения в отраслевом фонде алгоритмов и программ РФ (ОФАП).
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из пяти глав, включает выводы и рекомендации, список литературы из 103 наименований. Текст работы изложен на НО страницах, включая приложения, 52 рисунка и 8 таблиц.
