Введение к работе
Актуальность работы. Исследование посвящено созданию ряда подсистем автоматизированного проектирования: оптимальных законов движения привода зевообразовательного механизма (ЗОМ), оптимальных параметров его наладки в зависимости от вида зева, положения линии заступа и типа ткацкой машины; разработке подсистем автоматизированного кинематического, кине-тостатического и динамического анализа механизма с использованием традиционных и оптимальных законов привода ЗОМ.
Опыт эксплуатации ткацких машин СТБ выявил недостатки в работе отдельных механизмов, в частности в зевообразовательного, т.к. он является многозвенным кулачково-рычажним механизмом и представляет собой совокупность большого числа (до 24) параллельно работающих механизмов. При одинаковой структуре и кинематике ведущих звеньев привода ЗОМ, движение звеньев механизма происходит в соответствии с геометрией зева, обеспечивая разный ход ремизок, что достигается соответствующей настройкой привода.
Несмотря на большое количество исследований ЗОМ, метод системного проектирования этого механизма разработан недостаточно. Поэтомуразработка современных пакетов прикладных программ существенно ускорит процесс и улучшит качество проектирования подобных механизмов.
Одним из путей создания нового оборудования и модернизации существующего является создание машинных методов проектирования требуемых законов привода ЗОМ, систем автоматизированного анализа кинематики, кинетостатики, динамики ЗОМ и подсистемы расчета наладочных параметров ЗОМ для различных типов технологических зевов.
Цель исследования. Настоящая работа посвящена созданию ряда подсистем автоматизированного проектирования: оптимальных законов движения привода ЗОМ, оптимальных параметров наладки привода ЗОМ в зависимости от типа ткацкой машины, вида технологического зева; разработке подсистем автоматизированного кинематического, кинетостатического и динамического анализа, позволяющего провести анализ работы механизма в целом.
Исследование проводилось по следующим основным направлениям: изучение конструкций ЗОМ, работы, связанные с выбором и анализом оптимальных законов в приводе ЗОМ, работы, связанные с анализом кинематики, кинетостатики
РОС НАЦНОИА*ЫМ» | бНЬАИСТМА
и динамики ЗОМ, работы, связанные с автоматизацией проектирования ЗОМ; разработка методик анализа законов движения, применяемых в приводе ЗОМ; разработка методик и подсистем автоматизированного проектирования законов движения привода ЗОМ; разработка методики взаимодействия законов движения с циклограммой работы ткацкой машины; проектирование оптимальных законов движения привода ЗОМ; разработка методики анализа работы к подсистем автоматизированного расчета наладочных параметров привода ЗОМ; разработка подсистем кинематического, кинетостатического и динамического анализа работы ЗОМ.
Объект и методика исследований. За объект теоретических исследований был принят ЗОМ, представляющий собой плоский многозвенный кулачково-рычажный механизм с регулируемыми конструктивными параметрами в зависимости от типа ткацкой машины и геометрии зева.
При проектировании законов движения функция аналогов ускорения представлена в виде тригонометрического многочлена. С помощью коэффициентов этого многочлена можно управлять поведением аналога ускорения. Функции аналога скорости и перемещение получены путем интегрирования. Неизвестные коэффициенты найдены из условий на концах интервала и начальных условий.
Системы анализа кинематики и кинетостатики основаны на разложении механизма на структурные группы (метод декомпозиции).
В качестзе динамической модели использовалась одномассовая система на подвижных опорах, в которой возмущение приложено к основанию системы. Для решения неоднородного дифференциального уравнения применялся метод неопределенных коэффициентов.
Достоверность теоретических результатов подтверждалась машинным экспериментом. Для всех расчетов были разработаны алгоритмы и написаны программы на языке Си, в программной оболочке Borland C++.
Научная новизна работы. В работе впервые:
разработаны методики и подсистемы автоматизированного проектирования законов движения привода ЗОМ, с учетом многокритериального подхода;
разработаны оптимальные законы движения привода ЗОМ с учетом цикловой диаграммы (ЦД) ткацкой машины (разрешенный угол пролета прокладчика, тип ткацкой машины), вида зева (положения заступа, угла и полной высоты тре-
5 буемогозева);
разработана подсистема расчета наладочных параметров привода ЗОМ для любого заданного технологического зева;
разработаны подсистемы кинематического, кинетостатического и динамического анализа ЗОМ, с учетом предлагаемых наладочных параметров и законов его движения.
Полученные в работе результаты являются основой для разработки последующих технических решений по модернизации конструкции ЗОМ
Практическая ценность. Разработана подсистема автоматизированного проектирования законов движения привода ЗОМ, позволяющая в автоматическом режиме получать оптимальные законы движения, в зависимости от цикловой диаграммы ткацкой машины, фазового угла положения заступа, вида переплетения ткани, скорости полета прокладчика и частоты вращения главного вала ткацкой машины. Разработана подсистема автоматизированного расчета наладочных параметров привода ЗОМ, позволяющая устанавливать на ткацкой, машине технологический зев любого вида. Разработана подсистема автоматизированного анализа кинематики, кинетостатики и динамики механизма, позволяющая в автоматизированном режиме выявлять наиболее нагруженные элементы механизма и применять полученные результаты для проведения проверочных и конструкторских расчетов на прочность и жесткость. Полученные результаты можно использовать для модернизации старой конструкции и создания новых образцов ткацкого оборудования.
Получены зависимости, позволяющие проектировщику без синтеза законов определять величины аналога максимального ускорения в зависимости от фазового угла движения, коэффициента трапеции и амплитуды максимального перемещения.
Реализация в промышленности. Результаты диссертационной работы использованы ОАО «ВНИИЛТЕКМАШ» при создании новой конструкции ЗОМ'для широких скоростных ткацких машин, предназначенной для модернизации существующих ткацких машин. Полученные законы движения позволили снизить нагрузки в механизме и тем самым повысить его надежность и долговечность работы, снизить его металлоемкость. Предложенные методики расчета и анализа могут
быть использованы при модернизации и проектировании любых плоских кулачково-рычажных механизмов, как ткацких машин, так и любых подобных механизмов общего назначения.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и получили положительную оценку на:
- заседаниях кафедры проектирования текстильных машин Московского го
сударственного текстильного университета имени АЛ. Косыгина;
- Всероссийских научно-технологических конференциях «Современные
технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль — 2001,
Текстиль—2002, Текстиль—2003);
- методическом совете ОАО «ВНИИЛТЕКМАШ».
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и библиографии из 54 наименований, изложенных на 169 страницах, из которых 20 занимают приложения, и включает 63 рисунка и 71 таблицу.
