Введение к работе
Актуальность темы. Применение ниткошвейных машин (НМ) является неотъемлемой составляющей процесса производства книжно-журнальной продукции, скрепленной швейным способом. В типографиях на работу НМ приходится большое количество потребляемой электроэнергии, что отражается на себестоимости выпускаемой продукции.
В настоящее время в связи с развитием энергосберегающих технологий актуальным является вопрос снижения потребляемой электроэнергии ниткошвейными машинами. Возможным направлением по снижению энергопотребления НМ является их модернизация на основе принципа рекуперации энергии. Рекуперация - это возвращение части энергии для ее повторного использования.
Применение этого принципа становится возможным в силу того, что качающийся стол (КС), входящий в состав большинства НМ, работает в режиме разгон-торможение. Этот режим позволяет на этапе торможения КС аккумулировать приобретенную им энергию, а на этапе разгона «выдавать» ее обратно, оставляя за основным приводом НМ функцию подкачки энергии, затрачиваемой на трение в кинематических парах. Такой подход позволит уменьшить энергопотребление привода КС, а соответственно и НМ, поскольку КС является основным потребителем энергии.
Таким образом, создание рекуперативного привода КС является актуальной задачей, решение которой позволит существенно снизить энергопотребление НМ.
Кроме того, модернизация НМ на основе принципа рекуперации механической энергии, в силу своей специфики, позволит решить и другие задачи по совершенствованию НМ, а именно: повысить точность позиционирования КС, повысить надежность работы и увеличить производительность НМ.
Цель работы состоит в проектировании схем рекуперативного привода КС НМ, исследовании устойчивости и колебаний КС с рекуперативным приводом, определении мощности рекуперативного привода КС НМ и экспериментального подтверждения работоспособности спроектированных схем рекуперативного привода КС.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели использовались методы теории механизмов и машин, методы теории устойчивости и теории колебаний, методы теории случайных процессов, математические методы обработки экспериментальных данных, а также методы математического моделирования, в том числе с использованием современных средств автоматизации математических расчетов Mathcad.
Научная новизна состоит в разработке методик проектирования схем рекуперативного привода КС НМ и расчета мощности рекуперативного привода КС НМ, содержащего электромагнитные упоры-фиксаторы, а также в получении результатов исследования параметрических колебаний качающегося стола при случайных перемещениях его опоры и решении задачи устойчивости качающегося стола при случайных перемещениях прокалывающего устройства.
Практическая ценность. Для создания рекуперативного привода КС НМ в первую очередь необходимо определиться с выбором схемы рекуперативного привода. С этой целью в диссертации на основе проведенных исследований составлена морфологическая таблица, содержащая компоненты, необходимые для образования возможных вариантов схем рекуперативного привода КС. Предложены две оригинальные схемы рекуперативного привода КС, а для определения мощности этих схем разработана методика расчета мощности. Основные положения, выносимые на защиту:
-.методика проектирования схем рекуперативного привода качающегося стола на основании морфологической таблицы, содержащей необходимые для проектирования компоненты;
- результаты исследования устойчивости и колебаний качающегося стола
при случайных вибрациях его опоры и при случайных перемещениях
прокалывающего устройства;
г методика определения закона управления электромагнитами, который позволяет исключить удары качающегося стола об упоры-фиксаторы;
- методика расчета мощности рекуперативного привода качающегося
стола с электромагнитными упорами-фиксаторами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференции молодых ученых МГУП в феврале 2008 года в секциях «Проблемы полиграфической техники и технологии», «Фундаментальные и естественнонаучные дисциплины» и на расширенном заседании кафедры ПиПО МГУПечати 31 марта 2008, 25 июня 2008 и 25 декабря 2008г.
Публикации. Автором самостоятельно и в соавторстве опубликовано 13 печатных работ, из них по теме диссертации 4 статьи, 1 патент и 1 сертификат регистрации объекта интеллектуальной собственности. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка литературы из 96 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 135 страниц. Основной текст изложен на 118 страницах, включая 67 рисунков и 5 таблиц.
