автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Динамическая оценка механизмов ремизного движения ткацких станков с использованием механических цепей

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕХАНИЗМ РЕМИЗНОГО ДВИЖЕНИЯ: КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Конструкции механизма ремизного движения.

1.2. Исследования механизма ремизного движения

1.3. Постановка задачи

2. АНАЛИЗ ЗАКОНОВ ДВИЖЕНИЯ И КИНЕМАТИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕМИЗКИ

2.1. Законы движения и деформация основных нитей при зевообразовании

2.2. Кинематика звеньев механизма ремизного движения и ремизки

3. СОСТАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЗМОВ РЕМИЗНОГО ДВИЖЕНИЯ

3.1. Исходные допущения, принятые при составлении динамической расчетной схемы механизма ремизного движения

3.2. Основные положения механических цепей.

3.2.1. Полюса и основные уравнения структурных элементов, отображающих динамические параметры.

3.2.2. Основные характеристики механической системы ремизного движения.

3.2.3. Основные теоремы, используемые для построения механических цепей

3.3. Расчетные соотношения для структурных элементов, отображающих свойства звеньев механизма ремизного движения.

3.3.1. Структурный элемент «масса» в двухповодковой группе 1 -го вида.

- з

3.3.2. Структурный элемент «масса» в двухповодковой группе 2-го вида.

3.3.3. Структурные элементы "масса" и "упругость" в двухповодковых группах 1 -го и 2-го видов.

3.3.4. Структурные элементы "масса" и "упругость" как сосредоточенные параметры рычага первого рода

3.3.5. Критерии оценки величины к сосредоточенного параметра "упругость".

4. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РЕМИЗНОГО ДВИЖЕНИЯ

4.1. Теоретические основания получения частотных характеристик звеньев механизма ремизного движения

4.2. Частотные характеристики структурных элементов масса" и "упругость"

5. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РЕМИЗНОГО ДВИЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

5.1. Механическая цепь и динамический анализ механизма ремизного движения типа Staubli

5.1.1. Динамический анализ механизма ремизного движения типа Staubli .Ill

5.1.2. Частотный анализ механизма ремизного движения типа Staubli

5.2. Числовой расчет динамики механизма ремизного движения типа Staubli

5.2.1. Динамика механизма ремизного движения типа Staubli с учетом упругих свойств гибких связей

5.3. Механическая цепь и динамический анализ механизма ремизного движения ткацкого станка СТБ

- 4

5.3.1. Динамическая схема механизма ремизного движения 135 станка СТБ

5.3.2. Частотные уравнения механизма ремизного движения 151 станка СТБ

5.3.3. Числовой анализ динамики механизма ремизного движения станка СТБ

5.4. Сравнительная оценка механизмов ремизного движения на основе механических цепей

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

МЕХАНИЗМОВ РЕМИЗНОГО ДВИЖЕНИЯ

6.1. Задачи экспериментальных исследований.

6.2. Оборудование и измерительная аппаратура.

6.2.1. Исследование сил, действующих на выходном рычаге привода механизма ремизного движения станка СТБ

6.2.2. Экспериментальные исследования ускорений ремизки

6.2.3. Экспериментальные исследования взаимодействия нитей основы с ремизкой

ВЫВОДЫ

Текстильная промышленность является непременной составляющей экономики промышленно развитых стран. Она обеспечивает не только производство товаров для населения, но и материалов для различных отраслей производства машиностроения и оборонного комплекса.

Россия, несмотря на все последствия постперестроечного периода, по-прежнему остается среди ведущих промышленных стран. Структурные преобразования экономики в стране не прошли бесследно как для промышленности в целом, так и текстильной промышленности в частности, особенно в отрасли машиностроения, связанной с обеспечением ее станками и оборудованием. Однако, несмотря на негативные последствия смены приоритетов экономики и инвестирования, продолжают действовать машиностроительные предприятия, выпускающие технически прогрессивные ткацкие станки СТБ, а также базовый научно-исследовательский институт ВНИИЛТЕКМАШ. По-прежнему сохраняется научно-исследовательский потенциал учебных вузов России текстильного профиля. Россия по-прежнему представляет интерес для зарубежных предприятий и фирм, связанных с текстильным машиностроением, что подтверждается проведением в Москве выставки Инлегмаш 2000. В этих условиях ведущую роль в дальнейшем развитии техники текстильного производства должна играть наука, имеющая значительный научно-технический задел как в отношении накопленного опыта, так и прикладных методов анализа.

Техника, в том числе и техника ткацкого производства, - объект постоянного исследования. В отношении ткацких станков это, прежде всего, было связано с увеличением их производительности за счет повышения рабочих скоростей, и расширением ассортимента выпускаемых тканей путем использования ремизоподъемных кареток. Обеспечение ассортимента тканей при высокой производительности во многом зависит от технического уровня механизма ремизного движения, осуществляющего передачу движения от привода к ремизке. То есть ремизоподъемный механизм является значимым устройством, от которого во многом зависит достигаемый результат. В предыдущие годы, фактическая ориентация производства на выпуск тканей массового ассортимента определило преобладание в производстве ткацких станков с кулачковым зевообразо-вательным устройством, что направило большую часть исследований на анализ и совершенствование ремизных механизмов ткацких станков, работающих с кулачковым приводом. Поэтому чаще всего конкретные работы касались оптимизации и модернизации ремизных механизмов ткацкого станка, способных работать на высоких скоростях в целях повышения надежности работы и снижения нагрузок на привод.

Механизм ремизного движения (МРД) является сложным многозвенным устройством, что определяет выбор соответствующих методов его расчета и конструирования. Имеющаяся на сегодняшний день информация по МРД показывает, что практика поиска и реализация технических решений по его конструкции главным образом основывается на интуитивно-экспериментальном подходе, в процессе которых решались две задачи: снижение массы и сокращение кинематической цепи в передаче движения от привода к ремизке. При этом теоретическое обоснование альтернативных вариантов строилось на кинематических и кинетостатических расчетах.

Однако с ростом рабочих скоростей наступает момент, когда знаний практики недостаточно для выбора оптимального решения, а используемая теоретическая база на основе методов кинетостатики не дает возможности оценить принятое конструктивное решение по механизму, поскольку все больший вес приобретают вопросы, относящиеся к динамике многозвенных механизмов, когда требуется учет упругих факторов, включая и нити основы. В известных теоретических разработках по МРД нагрузка от нитей основы рассматривается как статический фактор. В связи с этим актуальным становится вопрос поиска аналитических методов анализа многозвенных механизмов, который позволяет ввести в систему расчета помимо массы и упругость.

Другим основанием для поиска таких методов является циклический характер работы МРД - наличие периодов выстоя в рабочем цикле. В таких условиях работы, к нагрузкам, действующим в звеньях механизмов станка на фазе рабочего цикла движения, добавляются нагрузки, вызванные инерционностью механизма, в моменты перехода к выстою и выхода из него. Последние определяются степенью динамичности механизма, связанные с упруго-массовыми характеристиками звеньев самого механизма, а также воздействия со стороны упругой системы заправки «ткань-нити основы».

В связи с этим в проведенной работе основное внимание было уделено разработке математической модели механизма, которая бы позволила учесть эти факторы, т.е. поиску и выбору метода представления сложных механических систем для аналитического исследования, и на его основе дать сравнительную динамическую оценку разрабатываемых вариантов механизма ремизного движения.

В данной работе был использован системный подход к анализу механических передаточных систем, для которого характерно, что, вне зависимости от физической сущности системы, для ее описания используются одни и те же математические модели на базе аналогий. В частности, в рамках системного подхода оказалось, что механические системы можно абстрагировать до уровня понятий, обобщающих теории механических и электромеханических систем, что и послужило основанием для ее выбора и составления математических моделей механизмов ремизного движения, как многозвенных шарнирно-стержневых, так и с гибкими звеньями, имеющих более короткую кинематическую цепь.

Из известных инструментов системного анализа, для исследования механизма ремизного движения были использованы механические цепи, на основе которых получены расчетные схемы для исследования и анализа

- 8 динамики механизма ремизного движения ткацких станков, а также общие критерии для их оценки и сравнения.

Работа содержит шесть разделов, охватывающих обзор известного технического уровня конструкций механизма ремизного движения и методов их исследования, разработку математических моделей для анализа механизмов с использованием механических цепей и экспериментальные исследования. Расчетные зависимости получены для двух типов ткацких станков: СТБ и АТПР, имеющих принципиальные различия в конструктивном исполнении, но характеризуемые по одним и тем же критериям, позволяющим оценивать и сравнивать эти механизмы в целом, в подтверждении обоснованности математических моделей, полученных с использованием механических цепей.

- 190 -ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования механизма ремизного движения ткацких станков показали следующее.

1. Механизм ремизного движения (МРД) является одним из ключевых устройств ткацкого станка, определяющих его производительность. Исходя из этого и условий обеспечения технологического процесса зевообразования, показана необходимость увеличения доли теоретических методов исследования на этапе обоснования и разработки конструкции механизма ремизного движения обратив основное внимание на решение вопросов его динамики с учетом упругих свойств звеньев механизма и действия нитей основы.

2. Теоретически и экспериментально показана взаимосвязь напряженности процесса зевообразования с законами движения, реализуемыми приводными органами МРД не только с позиций геометрических параметров зева и безударности законов движения, но и величины полной фазы перемещения ремизки. На базе такого рассмотрения показана необходимость разработки приводов, обеспечивающих технологически минимально возможный выстой ремизки в крайних положениях.

3. На основе проведенного поиска и анализа существующих подходов к исследованию механических систем, установлена возможность динамической оценки механизма ремизного движения ткацких станков в условиях выстоя аналитическим методом, с привлечением в системе динамических расчетов параметров упругости нитей основы в заправке и отдельных звеньев механизма.

4. Показано и обосновано использование механических цепей для аналитического описания динамики механизма ремизного движения. Использование механический цепей позволило не только ввести в с систему расчета упругие параметры звеньев и нитей основы, но и упростила форму представления математической модели многозвенного механизма в виде алгебраических зависимостей.

- 191

5. Разработаны порядок построения механических цепей и анализ многозвенных шарнирно-стержневых механических систем ремизного движения на примере механизма ремизного движения ткацкого станка СТБ.

6. Использованный подход к анализу динамики механизмов ремизного движения на основе механических цепей позволил установить и обосновать общий критерий оценки - полная комплексная кинематическая характеристика ПККХ. По своему содержанию критерий ПККХ позволяет провести сравнительную оценку различных по своей конструкции механизмов ремизного движения, что позволяет принимать решения по не только выбору типа механизма, но и ассортименту вырабатываемых тканей.

7. Проведенные эксперименты подтвердили возможность использования ПККХ в качестве критерия для сравнительной оценки механизмов ремизного движения.

8. Полученные в рамках эксперимента данные о нагрузках в зоне взаимодействия нитей основы с ремизкой, могут быть приняты в качестве исходных для расчета жесткостных показателей нитей основы в заправке, используемых при анализе динамики МРД на базе механических цепей.

- îyz

1. Андреев A.Jl. Исследование и проектирование механизмов зевообразо-вания бесчелночных ткацких станков типа СТБ и АТПР с помощью автоматизированной системы расчета: Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук: / ВНИИЛТЕКМАШ - М.: 1982. - 320 с.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. -640 с.

3. Бабкин А.И., Белов С.И., Рутовский Н.Б. и др. Основы теории автоматического управления ракетными двигательными установками. М.: Машиностроение, 1986.-456 с.

4. Белоконев И.М. Механика машин. Расчеты с применением ЭЦВМ. Киев, Вища школа, 1978. 232 с.

5. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М., Наука, 1975. -768 с.

6. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. М.: Выс-шая школа, 1972. - 416 с.

7. Букаев П.Т., Манухин A.C. Устройство и обслуживание ткацких станков АТПР. М.: Легкая индустрия, 1979. - 270 с.

8. Вульфсон В.И. Динамические расчеты цикловых механизмов. Л.: Машиностроение, 1976. - 328 с.

9. Вульфсон В.И. и др. Механика машин. Под ред. Г.А. Смирнова- М.: Высшая школа. 1996. 511 с.

10. Гендельман М.А., Старцева Э.А., Столярова Г.В. Создание и внедрение ремизоподъемных кареток (Обзор). М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1976. - 36 с.

11. Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М.: Легкая индустрия, 1965. - 228 с.

12. Гордеев В.А., Волков П.В. Ткачество. М.: Легкая и пищевая промыш-ленность, 1984. - 488 с.

13. Григорьев A.B., Терентьев В.И. Некоторые вопросы исследования и проектирования скоростных ремизоподъемных кареток. // Теория и практика бесчелночного ткачества: Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции 21-23 декабря 1977 г. Москва, 1977.

14. Григорьев Е.В, Григорьев A.B. Математические модели для анализа динамики шарнирно-стержневых механизмов ткацких станков. // Справочник: Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2000. - № 10, С.62-64.

15. Дицкий A.B., Малафеев P.M., Терентьев В.И., Туваева A.A. Основы проектирования машин ткацкого производства. Под общей редакцией Дицкого A.B. М.: Машиностроение, 1983. - 320 с.

16. Дружинский И.А. Механические цепи. Л.: Машиностроение, 1977. -240 с.

17. Ефремов Е.Д. и др. Взаимодействие нитей основы с галевами ремизок. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987, №5.

18. Иориш Ю.И. Виброметрия: Измерение вибрации и ударов. Общая теория, методы и приборы. М.: Машгиз, 1963. - 772 с.

19. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969.

20. Корн Г., Корн К. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1974. - 832 с.

21. Кутепов О.С. Строение и проектирование тканей. М.: Легпромбыт-издат, 1988. -224 с.

22. Ленк А. Электромеханические системы. Системы с сосредоточенными параметрами. Перевод с нем. М.: Мир, 1978.

23. Малышев А.П., Воробьев П. А. Механика и конструктивные расчеты ткацких станков. М.: Машгиз, 1962. - 552 с.

24. Машиностроение // Энциклопедия. Динамика и прочность машин: Теория механизмов и машин: В 2-х кн. / Ред. совет: Фролов К.В. и др. -М.: Машиностроение, 1994-1995. Т. 1-3, 2-3.

25. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.: Легкая индустрия, 1980. - 160 с.

26. Митропольский Б.И., Любовицкий В.П., Фомченко Б.Р. Проектирование ткацких станков. Л.: Машиностроение, 1972. - 208 с.

27. Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний. М.: Машиностроение, 1972.-368 с.

28. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие: В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. П.Е. Учаева. Изд. 3-е испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.

29. Основы проектирования текстильных машин. Под редакцией д-ра техн. наук проф. Макарова А.И. М.: Машиностроение, 1976. - 416 с.

30. Пакета А.Е., Рамо С. Конструирование управляемых снарядов. Пер. с английского. М., Воениздат, 1963. - 560 с.15» J

31. Попов H.H. Расчет и проектирование кулачковых механизмов. М.: Машиностроение, 1980. - 214 с.

32. Попов Э.А., Квартин JI.M. Расчет коэффициента жесткости пружины для силового замыкания в паре ролик-кулачок. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1988, №5, с. 88-91.

33. Привод ремизной рамки ткацкого станка: A.C. №971945 СССР / Малафеев P.M., Жуков В.К., Григорьев A.B., Бычков С. В. №2966817/2812; Заявл. 05.08.80; Опубл. 07.11.82. - Бюл. № 41.

34. Розанов Ф.М. и др. Технология ткачества, ч. II «Ткачество». М.: Легкая индустрия, 1967. - 341 с.

35. Седель О .Я. Исследование механизма зевообразования ткацких станков типа СТБ: Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / Моск. текст, ин-т. М.: 1974. - 162 с.

36. Соловьев А.Н. Определение характеристик жесткости нити при растяжении. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1962, №4, С. 18-25.

37. Соловьев А.Н. Сравнение жесткости разных нитей при растяжении. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1962, №5, С. 17-20.

38. Станки ткацкие автоматические пневморапирные АТПР-100-4, АТПР-120-4: Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва.

39. Степанов Г.В., Быкадоров Р.В. Станки СТБ: устройство и обслуживание. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 215 с.

40. Талавашек О., Сватый В. Бесчелночные ткацкие станки. Пер. с чешского. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 335 с.

41. Терентьев В.И. Развитие теории зевообразования и разработка универсального метода проектирования зевообразовательных механизмов ткацких станков. Дисс. на соискание ученой степени доктора техн. наук. / Моск. текст, ин-т. М., 1989.

42. Терентьев В.И., Хозина E.H. Проектирование цикловой диаграммы зе- 1УО вообразовательного механизма бесчелночных ткацких станков. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности 1987, №4. С. 87-90.

43. Терентьев В.И., Торицын C.B., Янпольский В.А. Скоростные ремизоподъемные каретки для ткацких станков (Обзор). М.:

44. ЦНИИ ТЭ И легпищемаш, 1971.

45. Теселкин П.И. Влияние деформации звеньев зевообразовательного механизма на движение ремиз: Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук: / Моск. текст, ин-т. М.: 1954.

46. Техническая диагностика машин текстильной и легкой промышленности. / Под ред. д-ра техн. наук, проф. Климова В.А. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 248 с.

47. Тимошенко С.П. Курс сопротивления материалов: В 2 т. М.: Наука, 1965, том 1, 364 с.

48. Тимошенко С.П., Гере Д.Ж. Механика материалов. Пер. с англ. М.: Мир, 1976.-672 с.

49. Устройство для контроля натяжения нитей основы на ткацком станке: A.C. №1063891 СССР / Мартынов И.А., Мещеряков A.B., Ляпин М.Е, Суров Б.А., Корнев Б.И., Григорьев А. В. №3459548/28-12; Заявл. 30.06.82; Опубл. 30.12.83. - Бюл. № 48.

50. Wunsh G., Moderne Systemtheory. Leipzig, Akademische Verlagsgesllschaft Geest und portig KG, 1962.

51. Teruo Ishida, Akira Umeda, Tomio Nishikayma. Higher dobby shedding speeds for faster rates of weft insertion. Tixtile Manufacturer, August, 1974.1У /