.

Наукові основи та інженерні методи підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів: Автореф. дис… д-ра техн. наук / О.М. Хомяк,

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1867
Скачать документ

Державна академія легкої промисловості України

На правах рукопису
УДК 677.055

ХОМЯК ОЛЕГ МИКОЛАЙОВИЧ

НАУКОВІ ОСНОВИ ТА ІНЖЕНЕРНІ МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ ПЛОСКИХ В’ЯЗАЛЬНИХ МАШИН І АВТОМАТІВ

Спеціальність
05.05.10 – машини легкої промисловості

АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук

Київ – 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державній академії легкої промисловості України Міністерства освіти України

Офіційні опоненти:
– доктор технічних наук професор Окс Борис Савелійович,
Ризький політехнічний університет, професор;

– доктор технічних наук професор Кльонов Володимир Борисович, Херсонський державний технічний університет, завідувач кафедри;

– доктор технічних наук старший науковий співробітник Масленніков Юрій Іванович, Акціонерне товариство закритого типу ” Український науково-дослідний інститут переробки штучних та синтетичних волокон”, провідний науковий співробітник

Провідна установа – Технологічний університет Поділля
Міністерства освіти України, м.Хмельницький

Захист відбудеться 9 червня 1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 у Державній академії легкої промисловості України (ДАЛПУ) за адресою: м. Київ-11, вулиця Немировича-Данченка, 2

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ДАЛПУ
за адресою: м. Київ-11, вулиця Немировича-Данченка, 2

Автореферат розісланий 29 квітня 1999 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Плоскі в’язальні машини і автомати (ПМ і ПА) належать до найбільш поширеного і перспективного виду в’язального обладнання легкої промисловості, як такі, що мають високу продуктивність та широкі технологічні можливості в’язання полотна і регулярних виробів.
Перспективою підвищення ефективності роботи ПМ і ПА є подальше збільшення їх продуктивності, в основному за рахунок збільшення швидкості в’язання і підвищення якості продукції. Стримуючим фактором у вирішенні цієї важливої для народного господарства проблеми є недосконалість основних механізмів плоских в’язальних машин і автоматів (механізмів в’язання, компенсації натягу ниток основи (КННО), товароприйому і приводів), що зумовлює значні динамічні навантаження, обрив ниток, зниження надійності та довговічності роботи ПМ і ПА.
Питання підвищення ефективності роботи ПМ і ПА є малодослідженими. Відомі наукові розробки не дозволяють вирішити проблему створення високоефективних конструкцій механізмів і пристроїв, спрямованих на підвищення продуктивності роботи ПМ і ПА, а також якості продукції.
Враховуючи вищенаведене, дисертаційна робота присвячена комплексним дослідженням щодо розробки нових конструкцій механізмів ПМ і ПА (механізмів в’язання, КННО, товароприйому і приводів), а також наукових основ та інженерних методів їх проектування з метою підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів.
Зв’язок роботи з науковими планами. Дисертаційна робота відповідає напрямку наукових досліджень Державної академії легкої промисловості України (напрямок “Обладнання, системи управління технологічними процесами та контролю якості виробів”).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка наукових основ та інженерних методів проектування нових і вдосконалення існуючих механізмів ПМ і ПА, спрямованих на підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів (підвищення продуктивності і якості полотна та виробів).
Для досягнення поставленої мети були визначені і вирішені такі задачі:
– дослідити вплив конструкцій робочих органів (голок, голководів, клинів) на динамічні навантаження в механізмі в’язання; розробити нові конструкції механізмів в’язання та їх робочих органів, спрямованих на підвищення ефективності роботи ПМ і ПА, а також наукові основи їх проектування;
– дослідити діючі КННО з метою оцінки їх впливу на ефективність роботи основов’язальних машин (ОВМ); створити математичну модель процесу стабілізації натягу ниток основи, на базі якої розробити конструкції високоефективних КННО та наукові основи й інженерні методи їх проектування;
– дослідити процес натягу основов’язального полотна в зоні його відтяжки; створити математичну модель процесу коливань натягу полотна, на основі якої розробити нові конструкції механізмів відтяжки полотна періодичної дії та наукові основи їх проектування;
– дослідити динамічні процеси, що виникають в ПМ і ПА як при нестаціонарному (пуск), так і при сталому режимах їх роботи; розробити конструкції пристроїв і приводів, спрямовані на зниження динамічних навантажень (основного критерію підвищення ефективності роботи ПМ і ПА), а також наукові основи та інженерні методи їх проектування;
– розробити конструкцію привода плосков’язальних машин і автоматів, що забезпечує необхідну зміну величини ходу в’язальної каретки, близькі до оптимальних кінематичні характеристики та високий рівень надійності; дослідити вплив такого привода на ефективність роботи ПМ і ПА та розробити наукові основи й інженерні методи його проектування;
– виконати експериментальні дослідження і виробничу перевірку працездатності та ефективності використання запропонованих технічних рішень для підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:
– досліджено взаємодію робочих органів механізму в’язання плоских в’язальних машин та автоматів; знайдено залежності впливу зазорів між голкою (голководом), клином і голочницею та голкою і голководом на величину динамічних навантажень, зумовлених ударом голок об клин;
– розроблено наукові основи проектування, знайдено критерії працездатності, обгрунтувано ефективність і оптимізовано параметри клинів в’язальних систем ПМ і ПА з рухомими робочими гранями;
– одержано нові експериментальні дані щодо навантаженості і надійності механізму в’язання рукавичних автоматів залежно від режимів їх експлуатації;
– розроблено математичну модель компенсатора (стабілізатора) натягу ниток основи для основов’язальних машин; теоретично обгрунтовано можливість і ефективність вдосконалення КННО шляхом оптимізації опору в’язкого тертя в системі КННО – нитки основи;
– розроблено математичну модель коливань натягу полотна в зоні його відтяжки на ОВМ; проведено експериментальні дослідження коливань натягу полотна, що дозволило підтвердити можливість використання одержаної математичної моделі для дослідження процесу відтяжки полотна на сучасних ОВМ;
– запропоновано принципово новий підхід до створення ефективних конструкцій механізмів подачі основи та відтяжки основов’язального полотна (ротаційні механізми періодичної дії) та розроблено наукові основи їх проектування;
– проведено динамічний аналіз привода ПМ і ПА; розроблено динамічну модель привода та метод визначення динамічних навантажень, що виникають у приводі під час пуску машини або автомата; виконано аналіз впливу параметрів привода на пускові динамічні навантаження;
– одержано рівняння регресії, які дозволяють оперативно визначити максимальну величину пускових динамічних навантажень у приводі рукавичного автомата типу ПА та виконати аналіз впливу його параметрів (пусковий момент електродвигуна та моменти інерції обертових мас механізмів автомата) на величину цих навантажень;
– досліджено динамічні навантаження в ПМ і ПА, зумовлені інерційністю в’язальної та проміжної кареток; одержано методику розрахунку динамічних навантажень, що виникають під час зворотно-поступального руху кареток; встановлено, що з метою зниження динамічних навантажень доцільно використовувати накопичувачі-компенсатори енергії, а також відключення в’язальної каретки від проміжної при проходженні ними криволінійних дільниць траєкторії руху;
– розроблено наукові основи проектування приводів ПМ і ПА та пристроїв, що знижують динамічні навантаження;
– запропоновано метод структурно-функціонального аналізу і синтезу привода плоских в’язальних машин і автоматів на основі функціональних вимог з можливими варіантами конструктивних рішень; одержано узагальнену структурну схему привода ПМ і ПА;
– запропоновано критерії оптимального закону руху кареток і метод оптимізаційного кінематичного синтезу приводів плоских в’язальних машин і автоматів;
– розроблено методику і установку для комплексних експериментальних досліджень, а також одержано експериментальні дані, які характеризують вплив швидкісних режимів роботи ланцюгового привода і запропонованого автором важелевого привода на кінематику руху в’язальної каретки в зоні петлетворення, на ударні навантаження в механізмі в’язання, натяг ниток і петельну структуру трикотажу.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:
– розроблено принципово нові конструкції механізмів в’язання і їх робочих органів (А.с. СССР № 1444419, № 1553585), які забезпечують підвищення ефективності роботи ПМ і ПА та інженерні методи їх проектування;
– розроблено принципово нові конструкції КННО (патент України № 12611А та інші), що забезпечують підвищення ступеня стабілізації натягу ниток основи і, як наслідок, ефективності ОВМ та інженерні методи їх проектування;
– розроблено принципово нові конструкції механізмів відтяжки полотна на ОВМ (патент Російської Федерації № 2077624, патент України № 10847А), що забезпечують підвищення якості полотна та методи їх проектування;
– запропоновано інженерні методи аналізу динамічних навантажень у приводах ПМ і ПА, що уможливило розробку нових конструкцій приводів і пристроїв для зниження динамічних навантажень, зумовлених як пуском, так і стаціонарним режимом роботи машин і автоматів (патенти України № 20741А, № 20742А, № 20743А, патент України на корисну модель № 218);
– розроблено принципово нові конструкції важільних приводів (А.с. СССР № 1730266, № 1805149, патенти України № 24505А, № 24506А, № 24899А, № 24926А, № 24930А, №25270А, №25272А, №25273А), спрямовані на підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів, а також інженерні методи їх проектування;
– працездатність і ефективність нових конструкцій механізмів і пристроїв перевірені в наукових лабораторіях ДАЛПУ і на виробничих підприємствах (Державне підприємство “Чернівцілегмаш”, Чернівецьке рукавично-трикотажне підприємство “Надія”, Броварське виробниче трикотажне об’єднання, Рівненська фабрика нетканих матеріалів).
Особистий внесок здобувача полягає у постановці ідеї та теми дисертаційної роботи, у постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач. Під керівництвом та за безпосередньою участю автора розроблено методики дослідження, наукові основи й інженерні методи проектування нових механізмів (в’язального, КННО, відтяжки полотна та привода), що забезпечують підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів, виконано теоретичні та експериментальні їх дослідження. Автору належать основні ідеї опублікованих робіт та винаходів, а також аналіз та узагальненя результатів роботи.
Апробація дисертації. Основні положення і результати роботи доповідались і отримали позитивну оцінку на:
– наукових конференціях професорсько-викладацького складу ДАЛПУ (1980-1998р.р.);
– науково-технічних конференціях наукових співробітників і аспірантів Московського технологічного інституту Мінпобуту РРФСР (м.Москва, 1988, 1989р.р.);
– науково-технічному семінарі Міжвідомчої наукової ради по трибології АН СРСР і ДКНТ СРСР (м.Москва, 1989р.);
– науково-технічній конференції “Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности” (м.Іваново, 1989р.);
– Всесоюзній науково-технічній конференції (м.Херсон, 1991р.);
– науково-практичній конференції “Досягнення науки у виробництві” (м.Ташкент, 1991р.);
– міжнародній науково-технічній конференції “Удосконалення ообладнання легкої промисловості та складної побутової техніки” (м.Хмельницький, 1993р.);
– науково-технічній конференції “Технологічний університет Поділля в системі реформування освітньої та наукової діяльності Подільського регіону” (м.Хмельницький, 1995р.);
– засіданні кафедри машин та апаратів легкої промисловості Технологічного університету Поділля (м.Хмельницький, 1997р.);
– відділенні Технології легкої промисловості Академії інженерних наук України (м.Київ, 1997р.);
– засіданнях кафедри інженерної механіки ДАЛПУ (м.Київ, 1975-1998р.р.);
– засіданні технічної ради Броварського виробничого трикотажного об’єднання (м.Бровари, 1989р.);
– засіданні технічної ради Державного підприємства “Чернівцілегмаш” (м.Чернівці, 1990р., 1996р., 1997р.);
– засіданні технічної ради Чернівецького рукавично-трикотажного підприємства “Надія” (м.Чернівці, 1996р.);
– міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні технології та машини” (м.Хмельницький, 1998р.).
Дисертаційна робота доповідалась повністю і одержала позитивну оцінку на:
– розширенному засіданні науково-технічної ради Технологічного університету Поділля (м.Хмельницький, 1999р.);
– розширенному засіданні кафедри машин та апаратів текстильної промисловості Херсонського державного технічного університету (м.Херсон, 1999р.);
– засіданні кафедри машин та апаратів виробництв хімічних волокон і текстильної промисловості Чернігівського технологічного інституту та науково-технічної ради відкритого акціонерного товариства “Хімтекстильмаш” (м.Чернігів, 1998р.);
– науковому семінарі факультету технологічного обладнання та систем управління ДАЛПУ (м.Київ, 1999р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 124 роботи, серед яких: 3 монографії, 41 наукова стаття в журналах, 14 тез наукових конференцій, 24 депонованих наукових статей, 9 звітів з науково-дослідних робіт і 33 авторських свідоцтва СРСР та патентів України і Російської Федерації на винаходи. Список опублікованих основних праць автора за темою дисертації наведено в авторефераті нижче.
На захист автор виносить: наукове обгрунтування та розв’язання важливої науково-технічної проблеми – розробка наукових основ проектування механізмів плоских в’язальних машин та автоматів на основі встановлення закономірної зміни їх кінематичних та силових характеристик під впливом конструктивних та технологічних параметрів механізмів і машин; науково обгрунтовані розробки нових та вдосконалення існуючих механізмів та їх робочих органів, які забезпечують роз’язання значної прикладної проблеми трикотажного машинобудування – підвищення продуктивності плоских в’язальних машин та автоматів і якості трикотажного полотна та готових виробів.
Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, списку використаних літературних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації 415 сторінок, із них 59 сторінок займають ілюстрації, 19 сторінок – таблиці, 45 сторінок – додатки, 34 сторінки – літературні джерела з 327 найменувань. Обсяг основної частини дисертації становить 252 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, поставлено мету та сформульовано задачі досліджень.
Перший розділ присвячений огляду досліджень щодо підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин та автоматів. Наведено огляд і проведено аналіз досліджень щодо підвищення ефективності роботи основних механізмів цього обладнання (механізми в’язання, товароприйому та приводів). Виконано огляд досліджень впливу стабілізації натягу ниток на підвищення ефективності роботи в’язальних машин.
Встановлено, що підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин і автоматів можна досягти шляхом вдосконалення механізму в’язання та його робочих органів (голок, голководів, клинів). Натяг ниток основи – один із основних параметрів, що впливає на продуктивність ОВМ і якість полотна. Тому, з метою підвищення ефективності роботи ОВМ, необхідно стабілізувати натяг ниток основи, які подаються в зону в’язання. При цьому потрібно вдосконалити пристрої компенсації натягу ниток основи (КННО). Встановлено також, що діючі конструкції механізмів відтяжки полотна недосконалі. Потрібне їх подальше вдосконалення або створення принципово нових конструкцій.
Динамічні навантаження, що виникають у приводі ПМ і ПА, суттєво впливають на ефективність їх роботи. Незважаючи на це, динамічні процеси, що виникають як при перехідних режимах роботи (пуск, зупинка), так і при стаціонарних режимах роботи ПМ і ПА, залишаються ще малодослідженими. Відсутні наукові розробки й інженерні методи проектування пристроїв для зниження динамічних навантажень, які виникають у період пуску машин і автоматів. Відомі пристрої для зменшення інерційних навантажень, зумовлених зворотно-поступальним рухом в’язальної каретки, малоефективні і не можуть бути використані для сучасних ПМ і ПА. Практично відсутні дослідження стосовно розробки конструкцій важільних приводів ПМ і ПА, як найбільш ефективних, а також критеріїв оцінки їх ефективності. Основним напрямком вдосконалення приводів плоских в’язальних машин і автоматів є реалізація можливості автоматичного управління рухом в’язальної каретки, досягнення оптимального закону руху каретки і підвищення рівня надійності роботи приводів. Все це дозволило визначити мету і задачі даного дослідження.
Другий розділ присвячено дослідженням щодо підвищення ефективності роботи механізма в’язання ПМ і ПА. Дослідження здійснені на прикладі рукавичних автоматів і спрямовані на розробку наукових основ та інженерних методів проектування робочих органів і механізму в’язання в цілому з метою підвищення ефективності роботи автоматів і плоских в’язальних машин.
Як показують дослідження, на ефективність роботи механізму в’язання впливає величина зазору між голкою (голководом) і стінками голкового паза, між поверхнею голочниці і клином та в парі голка-голковід.
Аналізуючи особливість взаємодії голки із стінками голкового паза і клином, був одержаний вираз для знаходження сумарного зазору пари голка-голковий паз:
(1)
де – сумарний зазор між голкою і стінками голкового паза;
– горизонтальна складова швидкості голки після удару об клин;
(2)
– горизонтальна складова прискорення голки після удару об клин,
(3)
V – лінійна швидкість удару голки об клин (швидкість руху в’язальної каретки);
К – коефіцієнт відновлення;
α – кут клина в зоні удару голки;
– коефіцієнти тертя голки відповідно по клину і голковому пазу;
φ – кут нахилу голечниці;
– відрізок часу між двома послідовними ударами голки і клина, визначається з рівняння (одержано за умови оптимальності динамічного навантаження, здійснюваного ударом голки об клин):

(4)
Як показують дослід- ження, на ефективність роботи механізму в’язання значною мірою впливає величина зазору між поверхнею голечниці і клином. Залежність мак- симальних контактних напружень робочої поверхні клина, що зумовлює довговічність його роботи та крите- рія зниження динаміч- них навантажень ( – максимальна сила удару голки об клин при Δ0=0; -максимальна сила удару голки об клин при Δ0>0) від величини зазору Δ0 між поверхнею голечниці та клином зображена на рис.1.

Величина раціонального зазору Z в парі голка-голковід, при якій сила удару буде мінімальною, визначається з виразу:
(5)
Підвищення ефективності роботи в’язальних машин і автоматів можна досягти шляхом зниження динамічних навантажень в парі голка (голковід)-клин. З цією метою в роботі проведено дослідження щодо розробки нових конструкцій робочих органів механізму в’язання (клин, голки, голководи) та наукові основи їх проектування.
Аналіз використання запропонованої автором конструкції клина з рухомою робочою гранню дав змогу одержати вираз для оцінки впливу такої конструкції клина на зниження динамічних навантажень в механізмі в’язання:
(6)

де m – маса голки (голковода);
– відповідні розміри рухомої робочої грані клина;
– кут тертя голки по клину;
J – момент інерції рухомої грані клина.
Зниження динамічних навантажень у механізмі в’язання ПМ і ПА більше ніж у 3 рази можна досягти шляхом використання нової конструкції голковода з потоншенням стержня, запропонованої автором. Аналіз і розрахунки показують, що раціональними розмірами потоншення стержня голковода є: товщина стержня в зоні потоншення 0,6 мм, довжина дільниці потоншення 11,5 мм. За таких параметрів голковода податливість пари голковід – клин рукавичного автомата типу ПА збільшується з 127,2·10-9 м/Н до 1430·10-9м/Н, що приводить до зниження динамічних навантажень у механізмі в’язання в 3,35 рази.
З метою перевірки теоретичних розробок автором проведено експериментальні дослідження впливу зазорів між робочими елементами механізму в’язання рукавичного автомата ПА-3 на величину максимальних динамічних навантажень , зумовлених ударом голковода об клин. За результатами досліджень (рис.2 і 3) одержано відповідно такі рівняння регресії:
(7)
де

Як показує аналіз, розбіжність між результатами аналітичних і експериментальних досліджень не перевищує 5%, що свідчить про доцільність використання одержаних результатів при вирішенні поставлених завдань і правомірність прийнятих при їх одержані припущень.
Крім цього, аналіз експериментальних досліджень дозволяє стверджувати, що: реалізація раціональної величини зазору в парі голка (голковід)-стінки голкового паза дозволяє зменшити динамічні навантаження в механізмі в’язання рукавичного автомата типу ПА в 2-2,5 рази; реалізація раціональної величини зазору в парі голка-голковід дозволяє знизити динамічні навантаження в механізмі в’язання в 1,4-3 рази.
В розділі наведено також експериментальні дослідження ефективності використання клинів з рухомою робочою гранню. З них випливає висновок, що використання такої конструкції клинів дозволяє, в порівнянні з клинами жорсткої конструкції, знизити динамічні навантаження в механізмі в’язання в 2-4 рази залежно від режиму роботи рукавичного автомата, що значною мірою впливає на підвищення ефективності його використання.
В третьому розділі наведено дослідження щодо підвищення ефективності роботи плоских в’язальних машин (на прикладі основов’язальних машин) шляхом стабілізації натягу ниток, що подаються в зону петлетворення. Метою дослідження є створення наукових основ та інженерних методів проектування спеціальних пристроїв, які дозволяють стабілізувати натяг ниток основи основов’язальних машин.
Враховуючи недоліки відомих досліджень, що стосуються створення математичної моделі КННО, автором було поставлене і вирішене завдання одержання моделі КННО, яка враховувала б як перехідні, (пуск, зупинка), так і стаціонарні режими роботи ОВМ при табличному, як найбільш зручному, способі задавання функції збурення. При цьому були прийняті такі припущення: в нитках виникають тільки пружні деформації; нитки однорідні й ідеально гнучкі; маса ниток не впливає на їх деформацію; переміщення скала (датчик натягу ниток) малі.
Запропонована розрахункова схема КННО-нитки основи представлена на рис.4.

Диференційне рівняння руху маси m можна представити у вигляді:
(8)
де
Початкові умови:

Для розв’язку рівняння (8) необхідно мати функцію збурення . Прийнявши, що функція задана таблично, її розв’язок можна представити у вигляді:

де (9)
З урахуванням (9) рівняння (8) набуває вигляду:
(10)
Загальний розв’язок рівняння (10) можна представити у вигляді:
(11)
Швидкість і прискорення рухомих елементів КННО визначаються з рівнянь:
(12)
(13)
Методики визначення постійних інтегрування Аj, Dj і коефіцієнтів аj, bj наведені в дисертаційній роботі.
Одержана математична модель і розроблена на її основі програма розрахунків дозволили рекомендувати основні напрямки вдосконалення КННО і запропонувати критерії оцінки їх ефективності. При цьому одним із основних критеріїв ефективності роботи КННО запропоновано коефіцієнт стабілізації натягу ниток основи Кс:
(14)
де А0, А1 – максимальна величина амплітуди коливань натягу ниток відповідно при роботі машини без КННО і при його використанні.
Виконаний аналіз впливу основних робочих параметрів КННО на ефективність його роботи (рис.5 і 6) дозволяє зробити такі висновки:
– зменшення маси рухомих елементів КННО (скало, підскальні пружини) приводить до збільшення коефіцієнта стабілізації натягу ниток основи;
– чутливість коефіцієнта стабілізації натягу ниток основи до приведеної маси рухомих елементів КННО збільшується при зниженні коефіцієнта в’язкого тертя механічної системи і знижується при його збільшенні;
– при високих швидкостях в’язання (понад 1200 петельних рядів за хвилину) реально при діючих конструкціях КННО досяг¬ти всього 40—50% рівня стабілізації натягу ниток, при цьому коефі¬цієнт в’язкого тертя необхідно довести до 50-80 Нс/м;

– для підвищення ефективності роботи КННО жорсткість підскальних пружин повинна бути близькою до жорсткості ниток основи.
В розділі наведено також дослідження впливу взаємного розмі¬щення елементів системи КННО – нитки основи на ефективність роботи КННО. З метою оцінки ефективності роботи КННО запропоновано коефі¬цієнт раціональності розміщення його робочих елементів і ниток основи :
(15)
де α – кут обхвату скала нитками;
β – кут нахилу ниток до горизонту;
μ – коефіцієнт тертя ниток по скалу.
З метою одержання об’єктивної оцінки роботи системи КННО – нитки основи доцільно ввести узагальнений показник її роботи – показник приведеної чутливості :
(16)
де – коефіцієнт ефективності переміщення скала,
(17)
ΔL – зміна довжини нитки на дільниці навій-зона петлетворення;
R – величина переміщення скала.
В четвертому розділі наведено дослідження щодо розробки наукових основ підвищення ефективності роботи ПМ і ПА шляхом вдосконалення процеса товароприйому. Дослідження проведені на прикладі ОВМ, як найбільш суттєво залежних від якості роботи товароприйомного механізму (якість відтяжки та накатки основов’язального полотна).
Автором розроблена математична модель коливань натягу полотна на ОВМ. Функція коливань натягу полотна Fп(х) представлена у вигляді тригонометричного багаточлена:
(18)
де – амплітуди і фаза відповідних гармонік коли¬вань натягу полотна,

a0, aj, bj – коефіцієнти Фур’є.
Виконані розрахунки дозволили одержати функцію коливань натя¬гу полотна F(φ) на сучасних OВМ:
(19)
де φ – кут повороту головного вала машини.
Для визначення екстремальних величин натягу полотна після диференціювання рівняння (19) одержуємо:
(20)
Розв’язавши рівняння (20) за допомогою ЕОМ oдержимо:

Побудувавши на основі рівняння (19) графік коливань натягу полотна (рис.7.) і порівнюючи одержані результати з результатами експериментальних досліджень, приходимо до висновку, що рівняння (19) достатньо точно описує процес коливання натягу полотна в зоні накатки і його можна використовувати для досліджень щодо вдосконалення процесу товароприйому на ОВМ.

З урахуванням вимог, які ставляться до механізмів відтяжки полотна (МВП), автором вперше було розроблено наукові основи проек¬тування механізмів відтяжки полотна ОВМ принципово нового типу – ротаційних МВП, що дозволяють стабілізувати зусилля натягу полот¬на, та одну із конструкцій, захищену патентом на винахід.
Ротаційний МВП дозволяє, на відміну від існуючих механізмів товароприйому, здійснювати періодичну відтяжку полотна (здійснюєть¬ся відповідно до закону коливання натягу полотна, зумовленого про¬цесом петлетворення), що приводить до значного підвищення якості полотна за рахунок стабілізації зусилля його відтяжки і таким чином підвищує ефективність роботи ОВМ в цілому.
Автором розроблено математичну модель ротаційного МВП, що дозволило вирішити проблему визначення його раціональних параметрів. Основною умовою оптимізації параметрів МВП є максимальне наближення дійсної функції коливань натягу полотна до теоретичної. В розділі наведені алгоритм і програма для визначення раціональних параметрів ротаційного МВП періодичної дії.
Розрахунки показують, що раціональними параметрами ротаційного МВП в разі використання його на сучасних ОВМ є: R1=28мм; R2=28,7мм; R3=26мм – радіуси полотноспрямівних стержнів; α1=2,7рад; α2=0,94рад; α3=0,24рад – кути розміщення відповідних стержнів МВП.
При таких параметрах функція оптимізації Δ(R, α) досягає свого мінімального значення Δmin=1,25, що цілком достатньо для здійснення ефективної стабілізації зусилля натягу полотна.
У п’ятому розділі наведені дослідження стосовно підвищення ефектив¬ності роботи привода плоских в’язальних машин і автоматів. Встанов¬лено, що одним із факторів, які впливають на ефективність роботи привода і машини в цілому, є динамічні навантаження. З метою дослід¬ження динамічних процесів, що виникають в ПМ і ПА, запропоновано узагальнену динамічну модель привода (рис.8.).
Динамічні процеси в приводі представлено у вигляді системи рівнянь, що враховують усі суттєві фактори, які діють на привод:
(21)
де К, П – відповідно кінетична і потенційна енергія елементів привода;
Ф – потенціал дисипації механічної системи (привода);
Qj – узагальнена сила;
qj – узагальнена координата.

Як показують дослідження автора, з метою спрощення аналізу динамічних процесів у рукавичних автоматах типу ПА (ПА-3, ПА-8-33 та інші), динамічна модель їх привода може бути представлена у вигляді тримасової динамічної моделі з першою ведучою масою. Рів¬няння руху мас привода при цьому мають вигляд:
– для першого етапу пуску:
(22)
– для другого етапу пуску:
(23)

де J1, J2, J3 – моменти інерції відповідних мас привода;
– кути повороту відповідних мас привода;
T1 – пусковий момент електродвигуна;
T3 – момент корисних сил опору механізмів автомата;
T12,T23 – моменти сил пружності, що виникають в пружних в’язях привода.
Використовуючи систему рівнянь (23), можемо одержати:
(24)
Розв’язком рівняння (24) буде:
(25)
де А, В – постійні інтегрування;
β – циклова частота коливань відповідної маси привода;
а – частковий розв’язок неоднорідних рівнянь.
Для спрощення визначення максимальної величини динамічних навантажень в елементах привода рукавичного автомата, виконаємо скла¬дання коливань однакової частоти. Тоді рівняння (25) можуть бути представлені у вигляді:
(26)
де
(27)
Тоді (28)
Перевантаження, що виникають у приводі, можуть бути знайдені з умови:
(29)
Використовуючи розроблену методику динамічного аналізу, для рукавичного автомата типу ПА-8-33 ( =6,14Нм; =2,5Нм; =2,46· ; ; ; =736Нм/рад; =2Нм/рад ), знаходимо: = 8,31Нм;

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019