автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование динамических характеристик раскройных прессов с учетом влияния стабилизированных ПВХ плит

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ . б

1.1. Обзор литературных источников

1.2. Вырубочные плиты

1.2.1. Особенности конструкции плит

1.2.2. Критерии качества вырубочных ПВХ плит

1.2.3. Основные недостатки существующих ПВХ . . плит. Пути повышения стойкости

1.3. Выводы

2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСКРОЙНЫХ ПРЕССОВ

2.1. Особенности динамического процесса на вырубоч-ных прессах.

2.2. Динамическая модель пресса с учетом вырубочной плиты.

2.2.1. "Локальная" динамическая модель

2.2.2. Исследования "локальной" модели при врубании •резака в плиту

2.3. Процесс разруба с учетом характеристик полимерных плит.

2.4. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАСКРОЙНЫХ ПРЕССОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ПЛИТ

3.1. Приборы и аппаратура. Параметры и методика исследований

3.1.1. Приборы и аппаратура

3.1.2. Параметры исследований

3.1.3. Методика проведения исследований

3.2. Исследование характеристик движения ударника в процессе разруба

3.3. Влияние врезания резака в плиту на характеристики процесса.

3.3.1. Зависимость величины врезания резака плиту от настройки хода резака.

3.3.2. Влияние величины врубания резака на усилие процесса

3.3.3. Влияние деформации упруго-изолирующей прокладки на характеристику врубания

3.4. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ПЛИТ

В ФАБРИЧНЫХ УСЛОВИЯХ. III

4.1. Физико-механические характеристики стабилизированных ПВХ плит. III

4.2. Исследование стойкости стабилизированных плит в фабричных условиях

4.3. Обработка результатов испытаний плит

4.4. Выводы

5. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИОННЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕССОВ С УЧЕТОМ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ПВХ ПЛИТ.

5.1. Выбор параметров консольных ЭГП при использовании полимерных плит.

5.2. Рекомендации по улучшению качества полимерных плит прессов

5.2.1. Рекомендации по технологии производства

ПВХ плит.

5.2.2. Рекомендации по контролю качества выруб очных плит.

5.3. Рекомендации по выпуску различных типов плит в зависимости от раскраиваемого материала . . 1^

5.4. Выводы

5 В В Е Д Е Н И Е Решениями ХХУ1 съезда КПСС предусматривается дальнейшая реконструкция и техническое перевооружение предприятий обувной промышленности, усиление их специализации, на производстве изделий выского технического уровня и качества I Улучшение качества обуви в значительной степени зависит от качества раскроя. Электрогидравлические вырубочные прессы (ЭГП), наиболее широко используемые в раскройном производстве обувной и кожгалантерейный промышленности, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими видами раскройного оборудования; обеспечивают более высокую производительность,точность кроя, уменьшение межмодельных отходов, автоматизацию операций, большую надежность и безопасность в работе, меньшие шум и инерционные нагрузки. В СССР вырубочные прессы работают на алюминиевых, стальных, поливинилхлоридных (ПВХ), деревянных, спецкартонных и других плитах и колодах /31/. Неметаллические вырубочные плиты являются основным: изнашивающимся элементом раскройных прессов. Это обуславливается сущностью процесса вырубания, при котором обязателен перебег (врезание) в плиту режущего инструмента (резака, штампа) после разруба раскраиваемого материала. Наличие перебега обеспечивает хорошее качество раскроя, но вызывает изрубание поверхности плит, т.е. их износ. Величина необходимого перебега зависит от соотношения свойств раскраиваемого материала, характеристик плит, конструкции резаков и прессов, но в ка?кдом случае должна быть различной. В настоящее время, в Советском боюзе отсутствует регламентация перебега резака для различных условий процесса. Отсюда неоптимальные условия разруба на разных плитах и, фактически, повышенный износ плит, что влияет на долговечность работы пресса. йсследовани ями установлено, что наиболее оптимальным является раскрой на ЭГП на полимерных, в частности ПВХ, плитах. В соответствии с вышеизложенным, темой данной работы является изучение влияния физико-механических свойств полимерных плит на динамику ЭГП консольного типа. Рассматриваются ПВХ плиты Московского заводв технических изделий (МЗТИ) улучшенного качества за счет применения метода стабилизации. Под стабилизацией понимаются такие условия их изготовления, при которых обеспечивается изменение структуры и физикомеханических характеристик плит в результате введения измененных условий их изготовления За рубежом выпускаются плиты для раскроя разлихшых материалов. В зависимости от параметров раскраиваемого материала используются соответстврзщие плиты. В связи с этим необходимо перейти к выпуску плит дифференцированно с учетом раскроя различных материалов. Рациональное использование плит позволит уменьшить нагрузки на элементы пресса за счет оптимальных режимов процесса вырубки.Актуальность темы состоит в решении вопроса повышения надежности и долговечности вырубочных прессов консольного типа и его основных изнашивающихся элементов, и в первую очередь, вырубочных полимерных плит. Научная новизна заключается в разработке методики исследования процесса раскроя кожматериалов на полимерных плитах и их влияние на динамику ЭГП, а также методики ускоренного измерения физико-механических параметров полимерных плит. Практическая ценность заключается в том, что предложенные направления по усовершенствованию конструкций прессов и плит позволяет повысить их долговечность, а также увеличить производительность пресса. Использование методики исследования даст возможность на стадии проектирования вырубочных ЭГП консольного типа оценить их динамические свойства. Результаты работы приняты к внедрению в НИИЛЕГМАШе (г.Орел), МЗТИ, Ш О О "Заря" и могут быть использованы на других предприятиях. Диссертационная работа состоит из пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения и изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 20 таблиц.I; СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА и ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ В данной главе рассматривается комплекс работ, посвященных динамическим особенностям вырубочных прессов, некоторым вопросам раскроя мягкой кожи, а также вырубочным плитам и их характеристикам. I.I. Обзор литературных источников Вопросы расчета и проектирования раскройных машин тесно взаимосвязаны с общими задачами современного машиностроения. Общим вопросам динамики механизмов и машин посвящены работы И.И.Артоболевского, Н.Кожевникова, В.Л.Вейца /2, 3, 4/ и других авторов. Научной основой по изучению и исследованию колебательных явлений в технике являются труды таких авторов, как И.М.Бабакова, П.Тимошенко, Я.Г.Пановко, В.Л.Бидермана, И.И.Вульфсона и других ученых /5, 6, 7, 8, 9/. Общим вопросам раскроя, исследования процесса резания кожи и других материалов посвящены работы И.И.Капустина, Ю.П.Зыбина, В.Е.Марголина, В.И.Толочко, Д.Р.Амирханова /10, II, 12, 13/ и других авторов. Вопросам исследования динамических характеристик ЭГП посвящен целый ряд трудов таких авторов, как Н.И.Баканова, В.Е.Марголина, Г.А.Пискорского, А.И.Комиссарова /12, 14, 15, 18, 21, 22/ и других.9 Из всего многообразия работ последнего направления можно выделить следующие

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Исследованы динамические характеристики консольных ЭГП в лабораторных и фабричных условиях, при которых выявилось превалирующее влияние вырубочных плит на процесс раскроя, его качество, надежность и экономическую эффективность.

2. Выявлена необходимось повышения стойкости существующих отечественных ПВХ плит для обеспечения необходимого качества раскроя, повышения экономической эффективности и надежности оборудования. Лучшие серийные плиты (ЮТИ) имеют износостойкость Т = 2*10 условных смен, твердость

НВ ^ 8 МПа, неплоскостность 6 = 1-гЗмм . Соответственно, характеристика импортных плит составляют Т ^ 50 условных смен, НВ > 30 МПа, & = 0,24-0,5 мм.

3. Разработаны, изготовлены и испытаны новые ПВХ плиты повышенной износостойкости (в 1,5-1,9 раза) стабилизированные, имеющие твердость НВ > 8 МПа. При этом выявлено, что охлаждение плит под давлением позволит уменьшить неплоскостность до 0,5 мм и увеличить твердость до 15-20 МПа.

4. Разработаны "глобальная" и "локальная" динамические модели пресса ПВГ-8-2-0 с учетом вырубочной молимерной плиты.

5. Получено решение системы дифференциальных уравнений, описывающих "локальную" динамическую модель. Аналитически и экспериментально установлено, что величина врубания резака в плиту оказывает влияние на динамические усилия процесса, деформацию элементов механической системы пресса. При этом использование стабилизированных ПВХ плит, имеющих жесткость ниже импортных плит в 1,3 раза, позволит снизить нагрузки на пресс и увеличить долговечность прессов и плит.

6. Разработана методика экспериментальных исследований на пресс ПВГ-8-2-0.

7. Исследованы динамические характеристики пресса при использовании стабилизированных и.других типов полимерных плит в зависимости от величины врубания резака в плиту: максимальное усилие процесса Рща* » изменение жесткости по глубине, деформация плиты в процессе внедрения резака, деформация упругой прокладки и ударника. Выявлены значения диапазона настройки при использовании различных плит для обеспечения минимальной величины врубания: hH = 2,84-3,5 мм. Указанное позволяет улучшить качество раскроя, уменьшить износ плит и увеличить долговечность раскройных прессов.

8. Показана необходимость настройки пресса на заданную величину врубания резака. Разработана соответствующая конструкция устройства и методика настройки в зависимости от используемых плит и резаков.

9. Необходима четкая дифференциация использования вырубоЧ' ных полимерных плит по типу раскраиваемого материала. Выпускаемые в настоящее время ПВХ плиты используются для раскроя любых материалов, что влияет на долговечность плит, т.к. условия разруба материалов зависят от параметров самого материала и параметров плит. Предложено использовать стабилизированные ПВХ плиты для раскроя деталей верха обуви, серийные - кожгалантерей. В дальнейшем необходима разработка и изготовление плит для всех видов материалов с учетом их характеристик .

10. Разработана методика сокращенного измерения твердости полимерных плит при помощи номограммы, позволяющей в 4 раза сократить время замеров.

11. Разработаны методы повышения качества плит на основе пресса для охлаждения плит под давлением, а также метод механизации изготовления стабилизированных ПВХ плит.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС.-М.: Политиздат, I981.-223с*

2. Артоболевский И.И.Теория механизмов и машин.-М.: Наука, 1975.-638с.

3. Кожевников С.Н.,Динамика машин с упругими связями,- М.: Наука, 1964.-390с.

4. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов.-Л.:Машиностроение, 1969.-270с.

5. Бабаков И.М. Теория колебаний.-М.:Наука, 1968.-559с.

6. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле.-М.:Наука, 1967.-444с.

7. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний.-М. :Наука,1980-270с.

8. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. -М.: Высшая школа, 1972.-416с.

9. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин.-Л.: Машиностроение, 1968.-281с.

10. Капустин И.И.Резание и режущие инструменты в ко-жевенно-обувном производстве.-М.:Гизлегпром, I960.-171с.

11. Зыбин Ю.П. Технология изделий из кожи.-М.: Индустрия, 1975,

12. Комиссаров А.И., Жуков В.В., Никифоров В.М.,Сторо-жев В.В. Проектирование и расчет машин обувных и швейных производств.-М.: Машиностроение, 1978.-431с.

13. Амирханов Д.Р. Исследования процесса резания трикотажа . -Дисс.канд.техн.наук.~М.1968.

14. Баканов Н.И. Исследование некоторых факторов, влияющих на параметры пресса ПВГ-18-0. Дисс. канд.техн.наук.-М.: ВНИИЛТЕКМАШ, 1974.

15. Пискорский Г.А., Толочко В.И. Исследование деформации системы стол-ударник прессов консольного типа. Изв.ВУЗов. Технология легкой промышленности. 1981, № I, с.116-120.

16. Пискорский Г.А., Толочко В.И., Экспериментальные исследования деформации системы стол-ударник прессов консольного типа. Изв.ВУЗов.Технология легкой промышленности, 1981, № 2с.120-124.

17. Шварц А.С., Марголин В.Е. Влияние деформации некоторых элементов пресса ПВГ-8 на процесс вырубания. Кожевенно-обувная промышленность, 1969, № 8, с.20-24.

18. Марголин В.Е. Исследование некоторых характеристик процесса резания мягких кож и их влияние на выбор основных параметров обувных вырубочных ЭГП. Дисс.канд.техн.наук. -Л.: 1970.

19. Никифоров В.М., Досхожаев Д.Т. Исследование динамики гидропривода вырубного пресса типа ПВГ-8. В сб.:Технология легкой промышленности и бытового обслуживания. Алма-Ата, вып.1, 1974, с.61-66.

20. Хачатрян Г.С., Аркелян Г.К. Исследование колебаний пресса ПВГ-8-2-0. Изв.ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1976, № 2.

21. Баканов Н.И., Пудов В.А., Амирханов Д.Р., Пискорский Г.А., Снижение перегрузок гидравлического вырубного пресса, возникающих после вырубания. Изв.ВУЗОВ.Технология легкой промышленности, 1972, № 5 с.147-148.

22. Баканов Н.И., Амирханов Д.Р., Петров Н.В., Пискор-ский Г.А., Электронная модель гидравлического вырубного пресса для деталей низе обуви.-Изв.ВУЗов Технология легкой промышленности, 1972, № 4, с.123-128

23. Гвоздев Ю.М., Моряков В.Я. ПВХ плиты для вырубочных прессов.-Труды МТИЛП, 1964, с 166-172.

24. Гольдштейн В.П. и др.Новые ПВХ Кожевенно-обувная промышленность, 1969, №9, с.43-45.

25. Кольцова В.М., Кривец В.И., Марголин В.Е. Износостойкость полимерных вырубочных плит обувных ЭГП.Деп.в ЦНИИТЭИлегпром.-М.: 1979, № 184-79.

26. Кривец В.И., Марголин В.Е., Добровольский П.П., Щербин В.И. О критерии качества вырубочных плит прессов.-Кожевен-но-обувная промышленность, 1981, № 12.

27. Марголин В.Е., Кольцова В.М., Кривец В.И. Исследование и выбор физико-механических характеристик вырубочных ПВХ плит для раскроя на прессах. Деп.в ЦНИИТЭИлегпром.-М.: 1979,№ 180-79.

28. Кривец В.И., Марголин В.Е.Определение износостойкости вырубочных полимерных плит.-Кожевенно-обувная промышленность, 1982, № I.

29. Марголин В.Е. Повышение эффективности использования вырубочных плит ЭГП.-Отчет НИР.Л.: ЛИТЛП им.G.M.Кирова,№ 37/78-1978.

30. Марголин В.Е.Повышение эффективности использования вырубочных плит ЭГП.-Отчет НИР.Л.:ЛИТЛП им.С.М.Кирова,№ 37/74,1979.

31. Марголин В.Е., Кривец В.И. Разработка и исследование оптимальных вариантов ПВХ вырубочных плит завода МЗТИ.-Отчет НИР. Л.: ЛИТЛП, № 37/81, 1981.

32. Марголин В.Е., Атанов М.Ф. Разработка и исследование оптимальных вариантов ПВХ вырубочных плит завода МЗТИ.«Отчет НИР.Л.:ЛИТЛП, № 37/82, 1982.

33. Технические условия ТУ 1205-74 на ПВХ раскройные плиты.Московский завод технических изделий.-М.:1974.

34. Марголин В.Е. Атанов М.Ф. Исследование в лабораторных и фабричных условиях вырубочных плит на основе поли-олефинов.-Отчет НИР.Л.:.ЛИТЛП, № 37/83, 1983.

35. Доброславский В.Л., Жодзинский Г.А., Марголин В.Е. Вопросы динамики привода обувных вырубочных ЭГП. Сборник научных трудов, ЛИТЛП, ХП, ч.2.Л.:1971.

36. Толочко В.И. Исследование процессов разруба жестких кожматериалов и их заменителей.-Автореферат канд.дисс.М.:1958

37. Марголин В.Е, Баканов Н.И. Исследование динамики процесса вырубания кожи для верха обуви на ЭГП.-Обувная промышленность, инф.1.-Сборник ЦНИИТЭИ.1969.

38. Тапков И.С., Бабин Г.Е. Исследование нагрузочных характеристик пресса ПВГ-8-2-0. Труды ВНИИЯТЕКМАШ, вып.28. 1977, с.95-98.

39. Студенников В.П., Власов А.И.,К вопросу о динамических нагрузках вырубочных гидравлических прессов.PC. Оборудование для легкой промышленности. Вып.4, 1979, с.17-21.

40. Вульфсон И.И, Марголин В.Е. О влиянии амортизатора ударника обувного пресса на динамику процесса вырубания.-Изв.ВУЗов. Технология легкой промышленности. 1969, № 5,с.147-152.

41. Марголин В.Е., Шварц А.С., Работа амортизатора ударника в прессе ПВГ-8.-Кожевенно-обувная промышленность. 1968, № 10, с.21-23.

42. Баканов Н.И., Пудов В.А., Амирханов Д.Р., Пискор-ский Г.А., Снижение перегрузок гидравлического вырубного пресса, возникающих после вырубания.- Изв.ВУЗов. Технология Легкой промышленности. № 5, 1972, с.147-Х48.

43. Иванов Э.А., Щуметов В.Г. Разработать конструктивно-технологические решения по повышению стабильности вибрационных характеристик, уменьшению уровня шума и вибрации машин кожевенно-обувного производства.-Отчет НИИЛЕГМАШ № 13-79 1982.

44. Комиссаров А.И. и др. Практикум по машинам, автоматам и автоматическим линиям легкой промышленности.-М.: Легкая индустрия.1980, 61с.

45. Баканов Н.И., Слепцов Ю., Козлов Н. Определение оптимальных параметров гидравлических схем, гидравлических прессов для вырубки деталей обуви. Методическая программа по теме I8-66.НИИЛЕГМАШ, г.Орел., 1966.

46. Пискорский Г.А., Сивченко Н.А., СкибаН.Е .Уравнение движения поршня в цилиндре гидравлического привода шиберного магазинно-загрузочного устройста.-Изв.ВУЗов.Технология Легкой промышленности. № 6, 1976, с.139-143.

47. Кононюк В.А., Скиба Н.Е., Пискорский Г.А. Аналитическое определение времени перемещения штока в цилиндре гидравлического привода прямолинейного движения при возрастающей нагрузки.- Изв.ВУЗов. Технология легкой промышленности. 1979, C.III-II4.

48. Пудов В.А., Булатников В.Ф., Турчановский С.К. Управление исполнительными органами вырубных прессов.

49. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. -М.: Физматгиз , 1961.

50. Марголин В.Е., Повышение эффективности использования вырубочных плит ЭГП.,-Отчет НИР.Л.: ЛИТЛП № 37/80, 1980.

51. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров.~М.: Высшая школа. 1972. 91с.

52. Гурова Т.'А., Технический анализ и контроль производства пластмасс.-М., 1973.

53. Малкин А.Я., Аскадский А.А., Коврига В.В. Методы измерения механических свойств полимеров.-М.: 1978, 336с.

54. Мелентьев Т.В. Различные типы формул для учета деформации полимерных материалов. Тезисы конференции.Л.: ЛИТЛП им.С.М.Кирова,- 1965.

55. Атанов М.Ф., Марголин В.Е., Кривец В.И., Исаева М.А. Исследование твердости ПВХ вырубочных плит.Деп.в ЦНИИТЭИлегпром. М.: 1984, № 1020 ЛП-Д84.

56. Мелентьев П.В. Приближенные вычисления.-М.:Физматгиз,1962.

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

58. Кольцова В.М. Исследование износостойкости полимерных плит вырубочных прессов. Дисс. канд.техн.наук.-Л.: 1984.

59. Вульфсон И.И. Введение в динамику механизмов с учетом упругости звеньев.-Л.:ЛПИ им.М.И.Калинина, 1977,- 44с.

60. Вульфсон И.И. Типовые задачи динамики механизмов с учетом упругости звеньев.-Л.: -ЛПИ им.М.И.Калинина, 1977.-72с.

61. Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний.-М.: Машиностроение, 1972т368с.

62. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под общей редакцией Р.А.Макарова и др.-М.:Машиностроение,, 1975. -288с.

63. Яблонский А.А., Корейко С.С. Курс теории колебаний М.: Высшая школа, 1975,- 248с.

64. Венцель Е.С. Теория вероятностей.-М.: Наука, 1964.-576с.

65. Малкин А.Я. Чалих А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения.- М.: Химия, 1979.-303с.

66. Ферри Д.Ж. Вязкоупругие свойства полимеров. Перевод с английского под редакцией В.Е.Гуля.-М.:Издательство иностранная литература, 1963.-535с.

67. Ровинский С.В., Сталевич A.M. Физическая интерпретация виброползучести полимеров.-Сборник научных трудов ЛИТЛП,1979, № 12, ч.2, с.86-88.

68. Манин В.Н., Гранов А.Н. Физико-химическая стойкость полимерных материалов в условиях эксплуатации.-Л.:Химия,1980.-248с.

69. Аскадский А.А. Деформация полимеров.-М.:Химия, 1973.448с.

70. Колясин Б.П., Колосков В.И., Вавилов В.И. Оборудование обувного производства.-М.: Легкая индустрия, 1973.-488с.