автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование агрегированных веретен многократного кручения

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. КРАТКИЙ ОБЗОР АГРЕГИРОВАННЫХ ВЕРЕТЕН И 8 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1. Краткий обзор агрегированных веретен

2. Постановка задачи /

Глава П. АНАЛИЗ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ &

АГРЕГИРОВАННЫХ ВЕРЕТЕН

1. Тростильно-крутильные веретена (первая группа)

1.1. Принципиальные схемы №

1.2. Основные конструктивные элементы №

2. Крутильно-тростильно-крутильные веретена комбинированного кручения (вторая группа)

2.1. Принципиальные схемы

2.2. Основные конструктивные элементы ^

3. Крутильно-тростильно-крутильные веретена одноцроцессного двойного кручения (третья группа)

3.1. Принципиальные схемы

3.2. Основные конструктивные элементы

4. Общие элементы конструкций трех групп веретен

5. Выбор основной схемы веретена 26 5.1. Агрегированные веретена для однопроцессного кручения нитей

6. Основные элементы конструкции веретена марки ОКШ-ЗМ

Глава Ш. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ АГРЕГИРОВАННОГО ВЕРЕТЕНА

I. Теоретическое исследование агрегированного ^ веретена.

1.1. Расчет критических скоростей

1.2. Динамические нагрузки в опорах 52 2. Теоретический расчет веретена первой крутки

Глава 1У. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АГРЕГИРОВАННОГО ВЕРЕТЕНА МАРКИ 60 ОКШ-ЗМ ДЛЯ МАШИНЫ К0-550-ИТ и АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕГО РАБОТЫ

1. Расчет агрегированного веретена

2. Расчет веретен первой крутки

Глава У. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ №

АГРЕГИРОВАННОГО ВЕРЕТЕНА МАРКИ ОКШ-ЗМ

1. Исследование амплитуд и характера колебаний

2. Исследование динамических нагрузок в опорах №

В решениях ХХУ1 съезда Коммунистической партии Советского Союза поставлены большие задачи по обеспечению технического перевооружения предприятий текстильной промышленности на основе внедрения новой техники и прогрессивной технологии.

Основными направлениями технического прогресса в текстильной промышленности являются:

- создание новых видов оборудования, в несколько раз повышающего производительность труда, замена ими традиционных видов техники;

- внедрение оборудования, обеспечивающего комплексную механизацию и автоматизацию производства;

- интенсификация технологических процессов.

В настоящее время в крутильном производстве основной объем оборудования составляют кольцекрутильные машины, в которых кру-тильно-мотальным механизмом являются веретено и пара "кольцо-бегунок" .

Этот механизм, несмотря на свою простоту, является сдерживающим фактором дальнейшего развития крутильных машин, поскольку их производительность ограничивается в основном долговечностью бегунка.

Традиционные кольцекрутильные машины усложняют механизацию производственных процессов, в частности, съем наработанных паковок.

Все это требует внедрения в производство новых способов кручения, таких как двойное и многократное кручение.

Способ двойного кручения и его дальнейшее развитие (комбинированное кручение агрегированными веретенами) известны давно.

За прошедшее столетие было предложено многочисленное количество различных конструкций веретен двойного кручения, которые лишь в последнее время стали внедряться в крутильном производстве.

Машины с такими веретенами позволяют резко повысить производительность труда и оборудования, а также механизировать производственные процессы.

На специализированных промышленных выставках "ИНЛЕГМАШ-70", нИНЛЕШАШ-7б" и !,ИНЛЕГМАШ-82" в СССР, а также зарубежных выставках« - АТМЕ-73 в США; - ИТМА-75 в Италии и последующих выставках, различные иностранные фирмы демонстрировали машины двойного кручения.

В нашей стране подобные машины серийно не выпускались. Были попытки создания подобных машин /487 » н0 они заканчивались, как правило, на стадии испытания опытных образцов. И только в настоящее время, при больших технических возможностях, можно серьезно говорить об оснащении нашей промышленности машинами, основанными на способе двойного и многократного комбинированного кручения нитей агрегированными веретенами.

Подтверждением этого служат представленные на выставке "ИНЛЕГШШ1-76" Орловским филиалом ВНИИЛтекмаш совместно с Орловским заводом "Химтекстильмаш" машина НД-280-ИК с веретенами двойного кручения для шелка и машина ВД-600 с веретенами двойного кручения для коврового ассортимента, созданная Орловским филиалом ВНИИЛтекмаш совместно с Московским заводом I Мая.

Большая серия машин марки НД-600 установлена на Гродненском заводе синтетического волокна.

Начиная с 1978 года Орловское объединение "Орелхимтекстиль-маш" серийно выпускает свивальные машины марки К0Э-315-ИК (приложение I). В таких машинах крутильными органами являются свивальные веретена аналогичные веретенам двойного кручения.

Различие заключается в технологической схеме заправки и кручении нити.

В этом объединении в 1982 году подготовлен серийный выпуск машины двойного кручения марки КД-180-И для переработки натуральных волокон, которая успешно демонстрировалась на выставке "ИНЛЕГМАШ-82" (приложение 2).

В настоящее время двойное кручение является промышленным способом. Многократное кручение агрегированными веретенами находится только на стадии внедрения.

Известно, что разработкой агрегированных веретен занимаются многие зарубежные страны. Однако, информация о промышленных машинах с такими веретенами по ряду стран пока отсутствует.

Единственной страной, которая изготавливает подобные одноместные машины для канатного производства является Италия, представленная фирмой п. Две такие машины работают в г.Коломне на канатно-веревочной фабрике.

Орловское СКТБ КМ (Орловский филиал ВНИЙЛтекмаш), на протяжении ряда лет занимался созданием агрегированных веретен с одно-круточными веретенами первой крутки и на их основе разработал три рабочих проекта крутильных машин: марки К0-550-ИТ для кордшнуров, марки К0-300-ИН для швейных, ниток, марки ТНД1-600-Т (приложение 3) для нитей технического назначения.

В данной диссертации отражены основные результаты комплексных теоретических и экспериментальных работ, проведенных автором, в связи с. изысканием и созданием работоспособной конструкции агрегированного веретена для комбинированного кручения нитей различного назначения.

Диссертация состоит из пяти глав.

В первой главе дается информация по агрегированным веретенам.

Во второй анализируется конструкции агрегированных веретен и их элементов.

Третья глава посвящена теоретическому исследованию динамики агрегированного веретена.

В четвертой главе дан динамический расчет агрегированного веретена марки ОКШ-ЗМ и проведен анализ особенностей его работы.

В пятой приводится экспериментальное исследование динамики агрегированного веретена марки ОКШ-ЗМ.

В заключении даются выводы и рекомендации по агрегированным веретенам.

вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В работе дана классификация известным по информационной литературе агрегированным веретенам, которые разделены на три условные группы. Дан анализ конструкций с црогнозом перспективной очередности освоения каждой группы на современном этапе развития крутильных механизмов.

2. Разработана методика динамического расчета агрегированных веретен. Получены выражения для расчета амплитуд колебаний, критических скоростей и динамических нагрузок в опорах, возникающих от неуравновешенности вращающегося ротора.

3. Разработанная методика использовалась при создании агрегированных веретен различных модификаций, создаваемых в Орловском СКТБ КМ. В работе приведены результаты расчетов веретена ОКШ ЗМ (авторское свидетельство № 254364).

4. В результате теоретического исследования установлено:

- исследуемое веретено цри разгоне проходит три критические скорости, которые имеют значения 64,82 об/мин, 97,75об/мин и 600,0 об/мин;

- веретена первой крутки имеют две критические скорости 1413 об/мин. и 10400 об/мин.;

- рабочий диапазон скоростей агрегированного веретена, (крутильного диска) п=2000 об/мин. и веретен первой крутки п=4150 об/мин. находится в зонах значительно удаленных от 1фитических. Динамические нагрузки в опорах агрегированного веретена пропорциональны остаточной неуравновешенности вращающегося крутильного диска. Наиболее нагруженным является нижний подшипник, установленный в корпусе веретена.

5. На основании проведенных теоретических исследований построены графики и проведен анализ влияния жесткости упругих элементов подшипниковых опор на характер изменения критических скоростей; амплитуд колебаний и динамических нагрузок в опорах агрегированного веретена и веретена первой крутки.

6. Комплексные экспериментальные исследования динамики агрегированного веретена проведены с помощью электротензометри-ческой и фото аппаратуры. В процессе выполнения работы были также разработаны специальные стенды и устройства для экспериментального исследования амплитуд колебаний и динамических нагрузок в опорах агрегированного веретена и веретена первой крутки.

7. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено:

- данные экспериментов хорошо согласуются с теоретическими значениями, ошибки не превышают 8$;

- при разгоне веретено ОКШ-ЗМ проходит одну критическую скорость 600,0 об/мин, т.к. определенные теоретическим путем первые две критические скорости 64,82 об/мин. и 97.75 об/мин. имеют малые значения и практически не проявляются.

8. В результате проведенных теоретических и эксперименталь-' ных исследований разработаны и созданы различные конструкции агрегированных веретен, веретен двойного и свивального кручения для машин марок К0-550-ИТ; К0-300-ИН; ТКД1-600-Т; КД-180 и К0Э-315-И, спроектированных в Орловском СКГБ КМ.

9. Серийный образец машины марки КОЭ-315-И,(приложение I), и опытный образец машины марки КД-180, (приложение 2),экспонировались в мае 1982 года на международной выставке "ИНЛЕГМАШ-82" в г.Москве. В настоящее время эти машины серийно выпускаются Орловским объединением "Орелхимтекстильмаш". Машина ТКД1-600-Т (приложение 3) готовится для серийного выпуска.

10.Результаты диссертационной работы, её методика динамического расчета, основные конструктивные решения, рекомендуются к использованию при создании последующих модификаций однопро-цессных агрегированных веретен многократного кручения и веретен двойного кручения различного назначения.

1. Ананьев И.В. Справочник по расчету собственных колебаний упругих систем - М.-Л.: ОГИЗ, 1946. - 167с.

2. Аносов В.Н. и др. Основы проектирования текстильных машин.-М.: Гизлегпром, 1946.

3. Андронов A.A. и др. Теория колебаний -М.: Физматгиз, 1959. 916с.

4. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968.- 560с.

5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов Изд. 15-е, перераб.-М.: Наука, 1976 - 608с.

6. Беляев Е.И. Влияние различных конструктивных параметров на динамические характеристики прядильно-крутильных веретен. -"Технология текстильной промышленности" (ИВУЗов), 1970,№2.

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов /Под ред. Г.Гроше, В.Циглера изд.перераб. - М. - Лейпциг: Тойбнер -Наука, 1980 - 975 с.

8. Вибрация и шум в текстильной и легкой промышленности: (измерения, характеристики и методы борьбы) (Под ред. д.т.н. Я.И.Коритысского. М.: Легкая индустрия, 1974-328 с.

9. Ден-Гартог Д.П. Механические колебания: Перевод с 4 америк. издания А.Н.Обноршева. М.: Физматгиз, i960.-580с.

10. Ю.Диментберг Ф.М. и др. Колебания машин. М.: Машиностроение, 1964. - 308 с.

11. И.Диментберг Ф.М. Изгибные колебания вращающихся валов.-М., 1959 247с. - (АН СССР).

12. Епишев A.B. О расчете высших критических скоростей сепараторов, Труды НИИХИММАШ, 1959, № 29.

13. Жуковский Н.Е. об упругой оси Лаваля и об осях с качающимися подшипниками. Полное собрание, т.Ш, ГИТТЛ, 1949.

14. Иориш Ю.И. Виброметрия. Измерение вибрации и ударов. Общая теория, методы и приборы. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М: Машгиз, 1963 - 755 с.

15. Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов.-М.: Машгиз, i960. 743 с.

16. Канторович З.Б. Машины химической промышленности. М: Машиностроение, 1965. - 416 с.

17. Кельзон A.C. и др. Расчёт и конструирование роторных машин; (Под ред. А.С.Кельзона.- Л.: Машиностроение, 1977. 288 с.

18. Кельзон A.C. Исследование динамики упругоопорных прядильных центрифуг и веретен с большими паковками:

19. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МТИ, 1961.

20. Коритысский Я.И. Исследование динамики и конструкции высокопроизводительных веретен текстильных машин М.: Машгиз 1963. - 644 с.

21. Коритысский Я.И. Исследование колебаний и динамические расчеты новых конструкций электроверетен типа ЭВН-2 : Обзор М.:

22. ЦНИИТЭИлегпицемаш, 1971 40с.

23. Коритысский Я.И., Щукин А.И.

24. Динамический расчет систем с полужестким шпинделем, вращающимся в массивных опорах, имеющих четыре степени свободы -- Ж. "Вестник машиностроения", 1968, №4.

25. Коритысский Я.И. Колебания в текстильных машинах.- М.: Машиностроение, 1973. 320 с.

26. Коритысский Я.И. и др. Приборы и установки для исследования текстильных машин. М.: Машгиз, 1958. - 280с. -(ВНИИЛтекмаш).

27. Корнев И.В. Определение критических скоростей веретен с неподвижным шпинделем: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МТИ, 1953.

28. Корицкий К.И. Крутильные механизмы и машины многократного кручения. М.-Л.: Гизлегцром, 1946. - 96с.

29. Крылов А.Н. Определение критических скоростей вращающегося вала. М., 1932. - (АН СССР).

30. Кучеров Б. К. Влияние изгиба шпинделя веретена на амплитуду его вибрации. Научно-исследовательские труды МТИ,т.15, 1955.

31. Цучеров Б.К. Динамика кольцекрутильного веретена для больших паковок с невращающимся шпинделем и гасителем вибрации -научно-исследовательские труды МТИ, т. XIX, 1958.

32. Кушуль М.Я. Поперечные колебания вращающихся валов при наличии внутреннего и внешнего трения. М., 1953 - (АН СССР).30» Кушуль М.Я. Автоколебания роторов: Динамика быстроходных веретен М., 1963 - (АН СССР).

33. Лойцянский Л.Г. и Лурье А.И. Курс теоретической механики. Том 2. М.: Гостехиздат, 1957.

34. Малышев А.П. Веретено. М.: Гизлегпром, 1950.

35. Макаров А.И. Значение работ проф. Н.Е.Янковского для изучения воцросов устойчивости вращения веретен при рабочих скоростях. Научно-Исследовательские труды МТИ, том 15, 1955.

36. Макаров А.И. Вибрация шпинделей кольцепрядильных и кольце-крутильных веретен. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1936 - (МТИ).

37. Фатанзан В.Я. Напряжение в валу ротора цри переходе через 1фитическое число оборотов. Динамика авиадвигателей. -Сборник статей № 8. М: Оборонгиз, 1952.

38. Николаи Е.Л. Теория гироскопов. М.: Гостехиздат, 1948.

39. Обморшев А.Н. Введение в теорию колебаний М.: - Наука 1965. - 276с.

40. Основы балансировочной техники. Том 1-й. Уравновешивание жестких роторов и механизмов.

41. Под ред. д.т.н. проф. В.А.Щепетельникова. М.: Машиностроение, 1975-528с.

42. Основы балансировочной техники. Том 2-й. Уравновешивание гибких роторов и балансировочное оборудование

43. Под ред. д.т.н. проф. В.А.Щепетильникова. М.Машиностроение, 1975-680с./

44. Пановка Я.Г. Введение в теорию механических колебаний: Уч.пособие для ст- тв ВТУЗов. Изд. 2-е, перераб. М: Наука, 1980 - 270 с.

45. Расчеты на прочность в машиностроении т.т. 1-П-Ш. /Пономарев С.Д., Бидериан В.П., Лихарев К.К. и др.; Под ред. д.т.н. С.Д.Пономарева. М.: Машгиз, 1959.

46. Сайдов П.И. Теория гироскопов. М.: Гостехиздат, 1960.

47. Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1959.

48. Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкций: избранные работы /Под ред. Э.И.Григолюка. М.: Наука,1975. 704с.

49. Уравновешивание роторов и механизмов (Под. ред. д.т.н. проф. В.А.Щепетильникова М.: Машиностроение, 1978 - 320 с.

50. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1970-734с.

51. Филиппова С.Б. и Щукин А.И. Исследование динамики веретена двойного кручения. М.реф.ж. № 8, 1975 (ЦНИИТЭИлегпищемаш).

52. Чистосердов В.В. Веретено двойного кручения: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1952.

53. Шнайдер Г.З. Анализ современных конструкций прядильных электрических веретен, применяемых в промышленности по производству искусственных волокон: обзор. М., 19711. ЦНИИТЭИлегпищемаш).

54. Авторское свидетельство СССР № 123871, М.кл. До 1Н 7/86, 1959.

55. Патент США № 3807156, М.кл. До 1Н 1/10, 1972.

56. Патент США № 2867967, кл. 57-36, 1958.

57. Патент США № 2353104, кл. 57-58, 1944.

58. Патент США № 1983413, кл. 117-23, 1934.I