автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Динамический синтез основных механизмов швейных машин и полуавтоматов при автоматизированном проектировании

РГ6 од 8 / НОЯ 1393

ВИТЕБСКИЙ ТШОшОПНЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛйГКОЙ ЛРОШШДЕННОСТИ

На гфавах рукописи

ШАРСГНЁЗ Владимир Леонидович

¿Ш-ФКаСКЯ СИНТЕЗ ОСпиЬШХ ¿¿ХАШЗЛСВ ШВЕЙНЫХ ЛМИН И ПСШУАЗТСШТОВ ПРИ АЗТ0а4АТИЗИР0ВАШСЩ аРОаКТИРОВАНИИ

Специальность 0d.02.I3 - ''айалжкы и агрегаты легкой

промышленности"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Витебск - 1993

Работа выполнена в Витебском технологическом институте легкой промышленности

Научный руководитель:

Официальные оппонента:

цоктор технических наук, профессор Сункуев Б.С.

доктор технических наук, профессор Иванов В.А.

кандидат технических наук," доцент Ольшанский В.И. •

аецулая организация:

■Специальное конструкторское ■ бюро шзейного оборудования - ■ А;ТГП ■ "Лромивеймаш" (г. Орла)

оаздктз состоится " "/СОД^-А 15ац г. в /2Д;асоз ка заседании спэ2Л5&яизирова>:ного совета К Cbc.08.0I в Витебском технологическом институте легкой промышленности по адресу: ¿10С2с, Республика Беларусь,:г.Витебск, Московский пр-т, 72, ■

С диссертацией мокко ознакомиться в-библиотеке Витебского технологического института легкой прокыаленности.

лзторе^зрат разослан

1

г.

- Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, цсцзнт

Г.Ь.Казарновская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Важнейшей задачей, стоящей перед легкой промышленностью на современном этапе развития народного хозяйства, является увеличение выпуска товаров народного потребления на основе повшенля темпов научно-технического прогресса, высокомеханизированных и автоматизированных производств. Решение этих задач становится особенно актуальным в условиях перехода всех структур производства к рыночным хозяйственна* отношениям. Важная роль в выполнении этой задачи принадлежит швейному машиностроению, которое должно создавать оборудование, конкурентноспособное на мировом рынке.

Актуальность работы. На объединении "ПромшвеймалГ Сг.ррша) проводятся работы по совершенствованию швейных машин конструктивно-унифицированного ряда и базовых швейных полуавтоматов. Важным направлением этой работы является разработка и реализация мероприятий, направленных на дальнейшее снижение шума в рабочей зоне швейного агрегата. Известно, что углы передачи существенно влияют на величины реакций в кинематических парах рычажных механизмов. ¿практикой эксплуатации установлен допускаемый интервал значений этого угла, выход за пределы которого приводит к резкому повышению шума, ударам, интенсивному износу кинематических пар. В связи о этим можно предположить, что улучшение углов.передачи (т.е. приближение их значений к 31/2} может влиять на уровень щука.

Специфической особенностью современных промышленных швейных машин являются высокие скоростные режимы взаимодействия рабочих органов с нитями и материалом в ограниченном пространстве. Это требует предъявления ряда дополнительных требований к исполнительным механизмам, проектирование механизмов в таких условиях следует рассматривать как задачу многокритериальной оптимизации, ¿ели решение задач кинематического синтеза можно выполнить при шмощк ыетоцэЕ кинематической геометрии, алгебраических методов, тс задачи динамического синтеза могут быть реаекы практически только огггимизанионными методами.

Лея практического применения динамического синтеза необходима разраоотка целой системы проектирования с использованием средств современной электронно-вычислительной техники.

пастояшак работа посьящена решению задач динамического син-

теза основных механизмов швейных машин и полуавтоматов при их автоматизированном проектировании.

Цель и объект исследования. Целью данной работы является разработка методик динамического синтеза применительно к осное-ныы рычахнш механизмам автоматизировав;-.:'. из&йных машин к полуавтоматов.

Объектом исследования является; кривошгио-коромысловый механизм нитепритягивателя, механизм отклонения иглы, механизм транспортирования материала.

для достижения поставленной целй в работе предусмотрено:

- разработка методик оптимизационного диналяческого синтеза основных рычажных механизмов швейных машин и полуавтоматов;

- создание алгоритмических средств для динамического синтеза и анализа основных рычажных механизмов автоматизированных швейных машин и полуавтоматов;

- разработка математического и программного обеспечения динамического синтеза;

- динамический синтез и исследование кризошипно-коромыслового механизма нитепритягиватвлй автоматизированных швейных машин и полуавтоматов;

- динамический синтез,и исследование механизма отклонения araj вдоль линии строчки автоматизированной азейной машины;

- динамический синтез и исследование .м.лсан.:зиа транспортирования материала автоматизированной швейной магашы.

«Методика исследований.. 3 работе сочетаются теоретические и ■ экспериментальные методы исследований. При проведений теоретических исследований использовались положения теории механизмов я машин, математического анализа, аналитической и кинематической геометрии, методы оптимизации, методы прогрллглирования. Эксиари-ментальные исследования проводились на специально разрабстмлож стендах и макетах с использование« современных методов регистрации электрических, оптических к шумовых харкгтеристик. Дрк проведении исследований и обработке их результатов кспользозакась методы математической статистики.

Научная новизна. Научная новизна работы замечается в ess' дупцем:

- разработана методика оптимизационного дингшкческого ешкпзг. кривошипно-коромыелового механизма кмтепрггягкБ&техй по условием минимизации двух целевых функций: модуля отклонекае угхоь передачи от 5ГД и среднего кЕадраткчоского отклонения

воспроизводимой диаграммы подачи о* заданной с учото^ конструктивных и технологических ограничений;

- разработана методика оптимизационного динамического синтеза пестизвенного механизма отклонения иглы по заданным значениям параметров синфаэности и синхронности с механизмом транспортирования материала и по условию минимизации модуля отклонения углов передачи от 31/2, минимизации приведенного момента сил инерции рамки иглоэсдителя с учетом конструктивных ограничений;

- разработана методика оптимизационного динамического синтеза регулируемого ¡Еестизвенного механизма транспортирования материала по условию симметричности и. сохранению крайних положений тенек траектории среднего зуба рейки при прямом и обратном ходе и по условию минимизации модуля отклонения углов передачи

от 31/2. при прямом и обратном ходе с учетом конструктивных ог- . ратчеш/,;

- разработаны алгоритму и программное обеспечение для предложенных методик оптимизационного динамического синтеза основных рычажных механизмов автоматизированных швейных машин и полуавтоматов.

ирактическал значимость. Результаты работы могут быть использованы в инженерной практике при оптимизационном динамическом синтезе рычажных механизмов машин с помощью электронно-вычислительной техники и з учебном процессе ВУЗов легкой промышленности.

.Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработаны методики проектирования основных рычажшх механизмов швейных машин и полуавтоматов, позволившие снизить динамические нагрузки в кинематических парах - в 1,Ь...2,8 раза, шумовые характеристики швейного оборудования - на 2...3 дБа;

- разработано математическое обеспечение, алгоритмы и программы для предлагаемых методик оптимизационного динамического синтеза основных рычажных механизмов швейных машин и полуавтоматов;

- определены оптимальные по динамическим критериям параметры схемы кривошипно-коромыслового механизма нитепритягивателя для автоматизированной швейной машины конструктивно-унифицированного ряда и оаз^ого петельного полуавтомата.

Оптимальный механизм подачи нити внедрен в конструкцию базового петельного полуавтомата Ю2Ъ класса, разработанного в ОКБ ШО (г.Орша). Ожидаемой годовой экономический эффект при

плана выпуска 500 полуавтоматов в roa и долевом участии 10^ . составляет 277 тыс. руб. в ценах 1931 года.

Результаты работы внедрены в учебном процессе Витебского технологического института легкой промышленности в курсах "Сшггез механизмов" и "Теория механизмов и машин".

Апробаций работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили.положительную оценку:

- на 43 научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых.научных сотрудников Московского технологического института легкой промышленности (г.Аэсква, 1991 г.);

- на заседании технического совета фирмы "Швеймашпроект" концерна "Подольск" (г.Подольск,.1991 г.);

- на научно-технических конференциях студентов, преподавателей и сотрудников Витебского технологического института легкой промышленности (г.Витебск, 19Э0-1992 г.г.);

- на заседаниях кафедры "Ладшкы и аппараты легкой промышленности" витебского технологического института легкой промышленности

Сг.Витебск, г.г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в ?.печатных работах. .

Объем работы, диссертационная работа состоит из введений, четырех глав, выводов по главам и по работе в целом, библиографии и приложений. Работа изложена на 191 странице машинописного текста, включая оа рисунков и 20 таблиц. Библиография соцсрг.ит 9j наименования, приложение представлено на 00 страницах.

СОДЕРЖАНИИ гаБОГЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационно». работы, сформулированы цель и задача исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

первая глава посвящена разработке методики проектирования, теоретическому и экспериментальному исследованию кривошипко-ко-ромысловых нитепритягивателей с оптимальными углами передачи.

Вопросы синтеза рычажных механизмов подачи нити разрабатывались Комиссаровым А.А., Лопанциным И.В., Ивановым В.А., ¡¿ило-сердным Ji.K., Айзпуриетисом A.B., переметом У.И., Бейерои Р. и др. Следует отметить, что только оптимизационные методы позволяют получить решения, приемлемые по конструктивным, динагачс киы и др. критериям.

Анализ работ, посвященных слткммзацмонному синтезу механизма нитепритягивателя, показывает, что углы передачи выступает как ограничения на целевую функцию, выраяаацуюсл в отклонении проек-' тируемой и требуемой диаграммы подачи. При этом экстремальные углы передачи /¿гпш и /'таг проектируемого нитепритягивателя Сса.рис.1) не имеют одинаково благоприятные значения, т.е. не имеют-одинаковых модуль отклонения от 90°, что приводит к увеличению нагрузки в шарнирах, возрастанию шума, ударам, быстрому износу кинематических пар. Т.о. процесс динамического синтеза механизма нитепритягивателя можно сформулировать как решение компромиссно/ задачи по условию минимизации двух целевых функций:

1. модуля отклонения угла передачи шарнирного нитепритягивателя от 9С°;

2. среднеквадратического отклонения воспроизводимой диаграммы от заданной диаграммы на отрезке приближения 0...2Ж

с учетом ограничений на параметры схемы механизма.

Оптимизационный синтез кривошипно-коромыслового механизма нитепритягивателя выполнен в 2 этапа.

I. Определение параметров схемы кривошипно-коромыслового чет'ырехзвенника с оптимальными углами передачи (см.рис.1).

Известно, что экстремальные значения ^тШ и лов передачи имеет место при пересечении кривошипом Д стойки с1 . При этом, как правило, < 90°, а ]итах>90°. Потребуем,

чтобы _/ит[П и уМшах ииели равные по модулю отклонения от

<?Г/2. При этом следует ожидать минимального значения модуля от- . клонения. При равенстве модулей-отклонения ^тш и ]^тах от Ж/2, имеем:

ЫЗртт —советах (1>'

Из рис. I имеем: , г

Ш^п- " 12)

х«

С учетом этого задачу проектирования кривозишю-коромыслово-го четырехзвенника можно свести к минимизации целевой функции

(2) с учетом ограничения

Ъг+Сг-А.г-Сг-0 (4)

Зьгранекие (4) получено говыестньм реваншем уравнений (I) -

(3). В целевой функции (2) саободно варьируются любые три пара-

Рис. I

Расчетная схема пля проектирования м-зханигма нитепритягивателя швейной малины 31 рада

«стра, а четвертая цо.зжел определяться из уравнения (4).

2. Определение положения глазка кмтепритягивателя на шатуне, обеспечивающего требуемуя циагрсаму подачи нити (сы.рие.1). положение глазка нитег.ситягивателя задается параметрами (? и h . Эти параметры определим из услзоия максимального приближения диаграммы подачи нити, которую обеспечивает проектируемый механизм, к заданной диаграмме. 3 ка.-естза критерия приближения (целевой функции) примем средкчэтадратячнов отклонение воспроизводимой диаграммы от заданной на отрез не приближения <0.\.23Г ).

' (sinp-sij3f°-f(e,h)—min (5)

где N - сбзее число одноименных точек диаграмм;

Sinp - величина подави в [ -ой точке проектируемого механизма;

£>j,g - величина по да ¡к в i -ой точке заданной диаграммы.

Разработанная методика была использована для проектирования механизма нитепритягивагеля швейной машины 31 ряда объединения "¿¡роковейизи" Сг.Орша).-

Диаграмма истребления кити и соответствующие диаграммы подачи -сузествуювгго и спроектированного нитепритягивагелей приведены на рис.2. Минимальный угол передачи увеличился на 7°. Сравнительный силовой анализ показал, что реакции з кинематических парах нового механизма уменьшаются: з аавнире В - на 24%, з шарнире С - на а шарнире D - ка 16?,. 3 отделе надежности и диагностики СКБ 1110 (г.Ораа) б мл прозедекц сравнительные испытания серийного и спроэктаровадкего кигепритлгивателя. Результаты испытаний по шумовым характеристикам приведены в таблице I.

Таблица I ■

%мсвыз характеристики пзейной магииы 31 ряда с " • раэличнкми нитапритягиэателями

Среднегеометрический час- ! 63!12о!250!ЬСО11000!2000!4000!8000 Г А тоти октавных полог-, ГЦ ?!!!!•! ! 1 ! Уровень звукового¡Сумеет?.! 73 77 73 7о 77 73 63 65 81 давления. дБ зСггрсекг..' 70 76 72 71 -76 71 67 Б2 78 Испытания показала, что на везх частотах зафиксировано устойчивое снижение урозня звукового давления на 1...5 дБ, а общий уровень шума уменьсалея на 3 дЕА. Лен атом иитьезые характеристики: обрывность, диапазон тльтл^й способности, величина посадки и стяги-

вания ткани практически не изленились.

Разработанная методика была также использована для проектирования механизма нитепритягивателя базового петельного полуав— томата 1025 класса объединения "Цромщвойьщш" (г.Орша). Кроме ограничений на длины звеньев, вводилось ограничение на положение глазка нитепритягивателя в период заправки нити.

Пример выдачи результатов при автоматизированном проектировании нитепритягивателя для швейного п/а 1025 класса приведен на рис.3, ири этом минимальный угол■передачи увеличился на 12°. Сравнительный силовой анализ показал, что реакции в кинематических парах уманьааюгся: в шрнире В - на 22%, в шарнире С - на 21%, е шарнире' 13 - на 12?..В отделе надежности и диагностики СКВ Ш0 . Сг.Ориа) - были проведены сравнительные испытания. Результаты испытаний, по-тут-ганым характеристикам приведены в таблице 2.

' ' Таблица 2.

- Шумовые•характеристики петельного п/а 102о класса с ■ 'различными нитепритягизателями

Срзднегеомэтрические час- ,1 тогы октавнья поло:, ГЦ . .63!12о!2Ь01Ь00!1000!2000!4000!£0001 А 1 t 1 1 ' • I it.

•Уровень' звукового!С.ушесть. - 73 75 82 . 77 . 7», . 72 70 оЗ

дазления,-дБ . !-„гооект.1 - 71 74 77 74 73 70 . 69 01

Испытания показали, .что на.всех частотах, зафиксировано .снижен» г уровня эзукового давления на l.i.Ь д£, а об'лий уровень сума уыз.чьшился на 2 дБА. При этом критерий шьщей способности находится в пределах, установленных-техническими требованиями, i.e. на более I обрыва на 600 пропитых .петель.

Ожидаемый годовой экономический эффект при плане Еыггуска 500 ц/а в год й долевой участии. 10$ составляет 277 тыс.руб. в ценах 1991 г.

дтооая глава посвящена разработке методики проектирования, теоретическому' и экспериментальном!' исследованию механизиа отклей нения иглы вдоль линии строчки.

Исследованию и проектированию кривошипно-ползунного механизма иглы посвящены работы Комиссарова А.И., Гордеева О.Н., Иванова В.А Крапивина Н.И., Лопандина И.В. и др., в которых вопросы синтеза, в том числе и динамического, исследованы достаточно полно и глубоко. В значительно меньше? степени разработан вопрос проектирована

- и

ад и

& воз аи ^ - а за йпы.

Рис.2. Сравнительные диаграммы для шейной машины 31 ряда

I - существующая; 2 - спроектированная; 3 - требуемая.

90

50

150

«0

270

1,114

ОМ

3(0

1 1 г* !

\ к

—^ ¥ Г ч 1

>1, \

1 Ч 1

!

V - Л / ) Г

- V "1 1

1 1

М \ !

ч

- — ___ 'Ч У

|

— Ы 1Ш5

5120,

ВисаИе:

Ра1ес :

Ы :

VI) :

№ : ВС

СО :

СЕ '

СГ

М :

Ш г

2п1 "

М :

№ :

Ы '

мп : иах :

:

Ш :

: 1.00 6.40 5.82 32.??

и.ю

28.46 22.79 55.Ю 32.83 -49.00 -72,1)0 -8.00 -«Ш -110.00 8.00

«1.55

133.04

133,27

290,00

5Ш

66.95

0

Рис.Э. Пример автоматизированного расчета диагргпгги подачи шейного; п/в 1025 класса.

механизмов для отклонены иглы вдоль линии строчки. Решены в этой проблемы посвящены работы Комиссарова А.И.,' Соколова В.Н. и др. Оря этом используется аналитические и графоаналитические методы синтеза, не позволяющие учесть ограничения на параметры механизма и оценить его работоспособность на стадии прозктяроза-ния. Указанные недостатки позволяет устранить предлагаемая методика оптимизационного динамического синтеза шестизвенного механизма отклонения иглы (см.рис.4) по заданным параметрам сянфаз-ности и синхронности о механизмом транспортирования материала и по условиям минимизации двух целевых функций с учетом конструктивных ограничений:

- приведенного момента инерции рамки игловоцителя О^Ш совершающего колебательные движения;

- модуля отклонения углов передачи от' 5Г/2 шестизвенного механизма оло3ишо4

Оптимизационный динамический синтез механизма отклонения иглы выполнен в 2 этапа.

I. Определение положения координат т. оси качания рамки по условию минимизации приведенного момента инерция (см.рис.5).

а процессе работы рамка совершает качательныв .цвихеияя на заданный угол, определяемый шагом стежка относительно т. О, . При этом возникают силы, инерции, которые могут быть свздеиы в силе инерции и моменту сил инерции. Мц . Существеннее едйя-ние на величины Ги и Мц оказывает положение оси каизгая .

В качестве целевой функции на первом этапе динамического синтеза принималось выражение приведенного момента сил кнарцки рамки *

Мпр.тах-*тах. {Ми + Ги^г} (6)

где - величина, определящая положение общего центра масс

рамки относительно т. О^ _ При расчете целевой функции (6) вводились ограничения в виде неравенств, определяющих зону поиска решения и связанных с конструктивными особенностями рамки и головки швейной машины.

Х°4т1п * Х°4 * <?>

45 \ * Чтох В результате первого этапа синтеза определяются координаты

оси качания рамки , гри которых достигается минккуы целевой

Рис.5. Определение координат расположения точки О^ по условии минимизации приведенного момента.

отклонения иглы шгейной машины 31 ряда.

-14- учетом ограничений (7).

г. .интез шестизвенного механизма О^^ТО^Ш^ по условию минимизации модуля отклонения углов передачи от 5Г /2. _ ^ —

Синтез шестизвенного механизма выполним в следувдей последовательности: синтез четырехзвенника 0^Ц03 и синтез четырехзвен-ки:;_ 0^.5Т0з . Задачу синтеза четырехзвенника 0^\Уи03 сформулируем следующим образок (см.рис.б). Определить размеры, , М'и , иОз по заданному углу размаха ведомого звена и .

расстоянию 0^03 . "

Разках Ср)2 ведущего звена 0д11 Неизвестен, что и определяет специфику проектирования' этого четырехзвенника. Синтез выполним ?. следующей последовательности:

а) из т. 0} под углом (- (рц /2) к линии О4О3 проводим прямую;

б) выбираем положение т. в зоне, определяемой конструктивными ограничениями;

.») зля получения четырехзвенника с углами передачи равностоящими т. М^ должна лежат о ка окружности ГП^ , прохо-тйикс; ¡ерэз т. и р)2 , отрезок должен быть циа-¡•■¿трои этой окружности. Отсюда вытекает, что' цля получения положения полюса поворота р(2 , необходимо восстановить перпендикуляр к линии ^ е 1. ^ , Пересечение этого перпендикуляра с направлением прямой, проведенной под углом (-1)7^/2) к О4О3 , определить полю; мгновенного поворота р,2 ;

г) соединив полюс р)г с т. Од , определяется угол (р)г поворота ведущего звена 03и ;

д) известными методами кинематической геометрии определяется положение т. Ы, ;

е) если полученный размер ведущего звена О3Ц не удовлетворяет конструктивным ограничением, показанным на рис.6, выбирается новое положение т. и проектирование повторяется, начиная с п.(в).

Задачу синтеза четырехзвенника 0р5ТС^ сформулируем следующим образом (см.рис.Ь). Определить размеры Орб , БТ , 03Т по заданный углам размаха (р1г ведущего звена ОрБ и ведомо-

го звена' 03Т и расстоянию 0703 . Угол размаха (р^ ведущего звена 0?5 известен и равен углу размаха вала продвижения механизма транспортирования. Размах 1р1г ведомого звена О3Т опреде-

Ограничения на

Рис. и Проектирование чатырвхзвенняка ф/ШО^ с опткх&аьнык» угдаеа передачи

лен ранее и равен размаху (¡Рй ведущего звена OjLi четырехзвен-ника 0^WLtp3 . Задача синтеза четырехзвенника ' OpSTOj полностью определена к решается известными методами кинематической геометрии. При этом методика синтеза предусматривает контроль выполнения технологической функции, т.е. обеспечение синфазности и синхронности работы, механизма отклонения иглы и транспортирования на интервале приближения, определяемом величиной стежка.

Разработанная методика была использована для проектирования механизма отклонения иглы вдоль линии Строчки швейной машины 31 ряда объединения "Проншвеймаш" (г.Орта). При этом М^ рамки иг-ловодителя удалось уменьшить в 2 раза, а углы передачи JUtnitt и 2min увеличить соответственно на 22°--и-9° соответственно. Сравнительный силовой анализ показал, что реакции в кинематических парах спроектированного механизма в I.5...3 раза меньше по сравнению с существующим. Проведены сравнительные испытания швейной машины 31 ряда с существувдим.и спроектированным механизмом отклонения иглы по шумовым характеристикам. Результаты.испытаний приведены в таблице'3. -

Таблица 3

Шумовые характеристики швейной малины ЗГ-ряда с различными механизмами отклонения иглы

Среднегеометрические час- ! 63112э!250!500!1000!200014000!8000! А готы октавных полос ГЦ 11111 ! I ! 1 Уровень звукового! Существ! - 72 . - 77 79 79 77 76 74 83 давления, дБ . Юпроект.! - 72- 72 75 7э 74 74 72 81

Испытания показали, что почти на всех частотах уровень звукового давления снижается на I...5 дБ, а обший уровень шума уменьшился на 2 дБА.

Третья глава посвящена разработке методики проектирования и теоретическому исследованию механизма регулируемого механизма тран спортироаания материала автоматизированной швейной машины.

Вопросам проектирования регулируемых механизмов горизонталь. ной подачи материала посвящены работы Комиссарова А.И., Сунку-ева Б.С., Лопандина И.В., Милосердного Л.К., Новгородцева Б.А., Ермолаева В.4., Фридлянд М.Н., Смирновой Б.Ф. Известны штоды, основанные на графических построениях, на аналитических расчетах и комбинированные с использованием ЭВМ. Однако, практически все методы используют динамике кие характеристики механизма, такие

«

как углы передачи, только в качестве ограничений. Это н* позво-О ляет получить оптимальный, с точки зрения динамики, механизм транспортирования материала. Кроме того, автоматизированные швейные малины повсеместно оснащаются средствами автоматизации выполнения закрепки» что также должно учитываться в процессе синтеза. Указанные недостатки позволяет устранить предлагаемая методика оптимизационного динамического синтеза регулируемого шестизвенного механизма транспортирования материала (см.рис.7) по условно минимизации модуля отклонения углов передачи от 5Г /2 с учетом конструктивных ограничений и по условии симметричности и сохранению крайних положений точек траектории среднего зуба рейки при прямом и обратном ходе. Выполненные экспериментальные исследования швейной машины КУР, оснащенной автоматизированным приводом фирмы "Мицубиси", позволили установить характер изменения кинематических характеристик системы привоц-вал обратного хода автоматизированной ивейной машины. Анализ результатов и соответствующие динамические расчеты показали, что максимальные нагрузки в период выполнения автоматической закрепки не превышают 4% от максимальных нагрузок в период выполнения основной строчки. На основании этого предлагается при оптимизационном динамическом синтезе оптимизировать углы передачи для прямого хода и учитывать ограничения на углы передачи при обратном ходе.

Синтез регулируемого пестизвенного механизма ОуКиМКО? (см.рис.7) выполним в следующей последовательности:* синтез иепроворачивапцегося четырехзвенника М^ЦИО^ с оптимальными углами передачи и синтез проворачивающегося четырехзвенника ОдКЬМпр. Задачу синтеза четырехзвенника Мпр!-,!?,О? (см.рис.8) сформулируем следующим образом: при произвольной стойке МпрО? , заданном угле размаха (рц ведомого звена Р^О^ , конструктивных соотношений между длинами определить параметры механизма. В условиях синтеза неизвестен размах ведущего рвена ,

что и определяет его специфику. Проектирование выполним в следующей последовательности (см.рис.8):

а) из т. 0? под углем I- /2) к линии МпрОр проводам прямую;

б) условию I §Г /2 - ^ ) = (¿>2 - 5Г /2) удовлетворяют положения иарнира К; , выбранные на окружности ГПр^ , построенной

к Работа по синтезу и алгоритмизация методики выполнена совместно со ст.преподавателем НГШШ Смирновой В.Ф.

огрел:; как на диаметре. При этом шарнир .Я^ должен '

располагаться вблизи от полюса относительного поворота ра , что позволяет получить зависимость Ц0-, «» р120~, . Отсюда вытекает, " что для получения р^ необходимо на прямой, определенной в п.а) отложить отрезок • имеющий конструктивную зависимость

от длины МПр 0Г ;

в) соединив с Мар , определим угол (- ^/2);

г) проводим окружность ; »

д) выбираем на точку вблизи от р(2 . Прямую р,^ повернем на угол (- Вй/2) = (- Ср)г/2 - 1рц/2). Получим прямую т^ - геометрическое место точек Ц ;

1 е) чераз середину проводим .перпендикуляр к этоцу

отрззку. Получим прямую ГП[_< - геометрическое место точек, удовлетворяющих условию МпрЦ = ;

ж) в пересечении прямых ГП^ и определим искомый 5!йр::ир Ц ;

з) если соотношение между .т.линаш и 1(12) на удозлег-.■¡оряат конструктивным ограничению.:, необходима выбрать новое по-, .-оуоние т. Н, и повторить построение, начинал.с п. ц). '

оадй-у синтеза проворачивающегося четыре/эвгнника С^ЬМцр (см.рис.?) сформулируем следующим образом; угол размаха вздодого звена' 1~МПр равен значению (р)£ , определенному при решена* предыдущей задачи', и угол передачи II долкен удовлетворять условию

. ^Зоп^Ф-МоЛ

Необходимо подобрать такие параметры звеньев чза'ырехзввнника О^КШ^ I которые обеспечивали бы поставленным условиям. Такое резение возможно с использованием численных методов ь.а ЭВМ. В качестве целеэой функции была принята следующая:

(и

где ср<г - угол, определенный при синтезе четыре;сзвенника0?лШПр ~ ^тол ^прЧ определяемый при .проектировании четы-рехззенника ОгКШПр

Положение шарнира МдЦр при обратном ходе и Н0 при остановке ведомого звена НО? определяются известными методами.,

В качестве целевой функции при проектировании регулируемого' шестизвенника принималась реакция в шарнире И , как наиболее нагруженном.

В качестве независимых переменных принимались:

Рис. з. Сянтез четнрсхэвепяха O^R^.^^ с оптимальная утлый передачи

- -

0?МПп- расстояние от вала продвижения О7 по-МПр ; П- ЯОр/мС- соотноаение между длинами ЯО? и М1 ;

у К, - параматр, определящий положение т. К, на т^ Разработанная методика бша использована для проектирования регулируемого шзстизванного механизма продвижения .материма автоматизированной ззейной малины 31 ряда обзэдинения ".¿рошэ-'Ги.-ги" . Сг.Орша.).

Накотзрыэ параметры серийного и спрэектирсзадаого механизмов двигателя ткани приведены з таблица

• • . ' / • Таблица 4.

Параметры механизма дзигатзля ткаки для шавйной.. - • малины 31 ряда

Двигатель 'Целевая функция! MßXоткл. утл с в передачи от 90°, град.-

материала 1 Км," ' ! лрпр 1 l&PaSf) ? So '

Сорийный 196,9 ' 47 2Ь ÜQ' •1С

Спроект. ■ 130,и : -10 7,dg ■ GGfOt) 29,07

Проведен сравнительный силовой анализ- 3 качестве примера автоматизированного расчета и выдачи графической информации на рис.9 представлен характер изменения реакции э гарнире L существующего механизма, а ка рис. 10 - спроектированного. Анализ показал, что динамические нагрузки з кинематических парах спроектированного механизма снижается на I2fa...39% по сравнении с существующим.

Четвертая глава посвящена разработка подсистемы автоматизированного проектирования основных механизмов швейных малик и полуавтоматов для ПО "Дромтвейяаа" (г.Орала).

Большинство современных систем автоматизации проектирования и производства имеют в своем составе различные подсистемы прикладного программного обеспечения, но обязательно должны содержать конструкторскую базу данных. Каждая из hjcc отражает свою специфику и приспосабливается поц соответствующие запросы определенной отрасли. Аналогичная ситуация имеет место и в области швейного машиностроения. Разработке конструкторской базы данных для концерна. "Подольск" посвящены работы Гусарова A.B., Закарая Ü.M. Известны работы Сункуева B.C., Гусарова A.B., Лопандина И.З., Овакииова А.Г., Семенякина В.А., Пзйсаха Э.£. и др.,- которые посвящены синтезу и анализу.рыч-ьищк механизмов. Однако база данных •

200.0

150.0

100.0

50.0 0

-50.0

Angle,?rsd : 29.0

! Rax total reaction,л ! : 110.5

/ "4

s z

\ ■

L

Л 7 7*

tm

J M F г ■ ' t: л ?s

— ¿Si

.„j i

-J

1 H i

i

_J J J •M . _ z ,,,, j ятт I •ma* J em wa •

Рис.9. Реакция Rt существующего механизма.

100.0 75.0 50.0

25.0

О

-25.0 -50.0 -75.С -lOO.d

fti3le,srad : 0.0

i Ibx total reaction,!) i = îl.t .

л

V- 7

3 г

X 7

*•■■1 _J i г

y- ИК, N a»< ■ •U ■ ír* ■ щ ■ - ■ fT ■ TM _ _ г _ ■ ■ ■1

«Г SM •st i ■X ps я Mí в « ■ tti Si •V ■ я J в - - £ er1 h и •В ■ в ■ Ш\

V, Б f /

г

^ —

г_

г

п

г

Resctiwi,n - Rx L — 1 L ; 1Я ñ Ewd if

Pkc.IO. Реакция Rt спроектированного механизма.

разработана для болытах итапгн типа ЕС, что не всегда соответствует современны* направлениям создания программных срадстз для персональных ЭШ. Аналогичная ситуация имеет место и при создает прикладных nporpajaofflx средств для кинематического и динамите скоп синтеза и анализа рычажных механизмов машин легкой гломшаенио-сти.

Для практического применения предложенных вызз методик епти-мизацианного динамического синтеза основных рычажных иехакилмоз швейных машин и полуавтоматов выполнено следующее:

1. Разработана база данных для хранения параметров Использована стандартная СУБД Fox BASE+ , функционируй,в системе MS DOS . Система хранит информацию массовых характеристик в виде дисковых файлов базы данных. Разработанное командное меню позволяет выполнять просмотр, ввод параизгрсз массовым характеристик по специально разработанной программе, ввод в режиме, диалога, корректировку записи, поиск, параметров ззена.

2. Разработана библиотека, содержащая стандартные процедуры кинематического, силового анализа и метрического синтеза механизмов, оптимизации целевой функци;:.

3. Разработаны прикладные программы оптимизационного цина;.!и-ческого синтеза на основе предложенных методик.

Подсистема внедрена и используется в практике проектирования рычажных механизмов в СКБ IÜG (г.Орша), при проведении научно-исследовательских работ, а также в учебном процессе Витебского технологического института легкой промышленности.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана методика оптимизационного динамического си!гге за кривошипно-коромцслового механизма нитепритягивателя по условиям минимизации двух целевых функций:

- модуля отклонения углов передачи от Я" /2 ; ..- среднего квадратического отклонения воспроизводимой диагранш от заданной и.с учетом конструктивных и технологических ограничений.

2. По разработанным алгоритмам и программам спроектирсзак кривошипно-коромысловый механизм нитепритягивателя с оптииалындш углами передачи для базовой швейной ыалшш конструктивно-унифицированного ряда и для базового петельного полуавтомата 1025 :о;асса QO "Промявеймвд" (г.Opea.).

Сравнительный силовой анализ показал, что реакция в кинематических парах спроектированного механизма уменьшаются в среднем на гаи,.

Проведены сравнительные испытания спроектированного и существующего механизмов нитепритягивателей швейной машины конструктивно-унифицированного ряда и базового швейного полуавтомата 1025 класса, которые показали снижение общего уровня шума на 2.. .3 дБА..

3. Разработана методика оптимизационного динамического синтеза шестизвенного механизма отклонения иглы по условиям синфаз кости и синхронности с механизмом транспортирования материала и по условиям минимизации двух целевых функций:

- приведенного момента инерции неравномерно вращающегося звена (рамки игловодителя);

- модуля отклонения углов передачи от 55"/2 с учетом конструктивных ограничений.

4. Г1о разработанным алгоритмам и программам спроектирован механизм отклонения иглы для швейной машины конструктивно-унифицированного ряда ПО "Промявеймиа" (г.Орла).

Сравнительный силовой анализ показал снижение динамических нагрузок в кинематических парах спроектированного механизма в 1,Ь...З раза по сравнению с существующим.

Сравнительные испытания спроектированного и существуюцего механизмов отклонения иглы по шумовым характеристикам показали снижение общего уровня шума не менее, чем на 2 дБА.

о. Разработана методика оптимизационного динамического синтеза регулируемого шестизвенного механизма транспортирования материала автоматизированной швейной машины по условию симметричности и сохранению крайних положений точек траектории среднего зуба рейки при прямом и обратном ходе по условию минимизации модуля отклонения углов передачи от И /2 при прямом и обратном ходе с учетом конструктивных ограничений.

6. Но разработанным алгоритмам и программам спроектирован механизм транспортирования материала для автоматизированной швейной машины конструктивно-унифицированного ряда ПО "Промшвеймап" (г.Орта).

Сравнительный силовой анализ существующего и спроектированного механизмов транспортирования показал, что динамические нагрузки в кинематических парах снижается на 12%...39^.

7. Разработана подсистема автоматизированного проектирования основных механизмов швейных машин и полуавтоматов для ПО "iipoM-швеймаш" (г.Ориа), включающая р себя:

- прикладные программы динамического синтеза с использованием разработанных методик;

- Сазу данных, содержащую стандартные процедуры кинематического, силового анализа и метрического синтеза механизмов, массовые и размерные характеристики звеньев основных механизмов швейных машин.

подсистема используется при проведении научно-исследовательских работ, при анализе,- синтезе, расчетах на точность, жесткость и долговечность основных рьнатаых механизмов швейного оборудования, а также в учебном процессе з основных разделах курсов"Расчет и конструироэаниэ типовых машин',"'Основы автоматизированного проектирования малин','"Теория механизмов и машин','"Синтез механизмов'.'

о. Оптимальный кризопипно-коромыслозый механизм подачи нити внедрен.s Специальном конструкторском бюро швейного оборудования Cr.jpaa) в базовом петельном полуавтомате 1025 класса. Ожидаемый годовой экономический эффект при плане выпуска оОС полуавтоматов в год и долевом участки 10$ состазляет 277 тыс.руб. в ценах 1291 года.

. Результаты работы внедрены е учебном процессе- Витебского технологического института легкой промышленности в курсе "Синтез механизмов, и "хеория механизмов и машин".

.ОСНОВНОЕ и£аР«ЯНИ& РАБОТЫ OiPü>mij В швшщш-.

1. ^арстнев а.Л., Сункуев Б.„. проектирование механизма шарнирного нитепритягиэателя с оптимальными углами передачи - Б сб. пути совершенствования технологических процессов в Машиностроении. Jh.У Университетское, 1ЭЭ0, с.73-63.

2. Суккуез Ь.к.., Цветков ¿¡.¡¿., Радкевич A.b., шарстнев ß.Ji. Исследование динамических характеристик швейных машин конст-рукгивно-уни4киирозанного ряда объединения "арошвеймаа" с цель;? снижения шума и вибраций. - >1зз.ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1391, № I, с.123-130.

3. Шарстнев В.л., Сункуев Б.С. Оптимизация углов передачи в кри-Бошипно-коромыслэвоы механизме подачи нитки. - Изв.ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1991, #2, с.133-137.