автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование и разработка механизма отбора однофилиндровых рисунчатых чулочно-носочных автоматов с целью повышения их производительности

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКОГО И ТЕКСТИЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ (ВНИИЛтекмаш)

На правах рукописи УДК 677.055.548

Баранов Александр Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ОТБОРА ОДНОЦИЛИНДРОВЫХ РИСУНЧАТЫХ ЧУЛОЧНО НОСОЧНЫХ АВТОМАТОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Специальность 05.02.13 — Машины и агрегаты легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

и ■://), -/

Москва — 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском пнет туте легкого и текстильного машиностроения

Научный руководитель — кандидат технических наук,

старший научный сотрудник МАСЛЕННИКОВ Е. С..

Официальные оппоненты: — декгор технических наук,

профессор ПОЛУХИН В. П.

кандидат технических наук САУНИН Н. И.

Ведущее предприятие —специальное конструкторское

бюро трикотажных машин ЛМЗ «Вулкан»

Защита диссертации состоится „ № "--1991 г

в часов на заседании специализированного совета К 097.01

Всесоюзного научно-исследовательского института легкого и текст! кого машиностроения (113105, Москва, Варшавское шоссе. 33).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инстит

Автореферат разослан „ Р *--1991 го

Ученый секретарь специализированного ^

совета, кандидат технических наук ^{,{£0) Мироно

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБСШ

■ , )

• Актуальность темы. Чулочно-носочные автоматы представляют наиболее сложный и многочисленный вид трикотажного оборудования. В целях удовлетворения потребностей населения "Программа создания и освоения новых видов технологического оборудования для легкой промышленности" предполагает разработку и освоение в ближайшие годы высокопроизводительных чулочно-носочных автоматов с широкими технологическими возможностями. Для решения этой задачи ведутся работы по совершенствованию серийно выпускаемых з стране одноцилиндровых рисунчатых автоматов среднего (14-22) класса и созданию новых типов автоматов.

Повышение производительности оборудования возможно на основе увеличения скорости вязания, системности автоматов при одновременном росте их надежности.

Основной конструктивной особенностью автоматов, предназначенных для выработки рисунчатых изделий, является.наличие механизма рисункообразования, который включает программный механизм,

>

привод программного механизма и механизм отбора, обеспечивавший отбор игл по рисунку селекторами. Совершенствование конструкции .механизма отбора, его элементов - непременное условие повышения скорости вязания автомата, расширения его технологических возможностей. Однако отсутствие теоретических разработок научно-обоснованного подхода при назначении основных конструктивных и технологических параметров механизма отбора не позволяет на этапе проектирования обеспечить необходимый уровень надежности механизма. Поэтому актуальной является научная задача разработки высокоскоростного механизма отбора с высокими показателями надежности, решения поставленной задачи необходимо осуществить

комплекс теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих провести анализ режимов нагружения элементов механизма отбора при эксплуатации, аналитические расчеты их нагрукенности и долговечности по критерию усталостной прочности, расчеты оптимальных геометрических параметров замковой системы и стержневых элементов механизма. Изложенное свидетельствует об актуальности темы диссертационной работы.

Цель работы - создание методов проектирования новых конструкций механизма отбора высокоскоростных чулочно-носочных автоматов на основе анализа нагрукенности и расчета долговечности его элементов, а также конкретных конструкций, обладающих высокой надежностью.

Методы исследований. Исследование эксплуатационной надежности механизма отбора одноцилиндровых чулочно-носочных автоматов осуществлялось с использованием методов математической статистики, стандартов по системе сбора и обработки статистических данных. Аналитические разработки динамики механизма отбора базируются на классических методах исследования динамики машин. 'Экспериментальные исследования нагрузок на стержневые элементы, скорости их перемещения в пазу цилиндра проводились с использо-ваниём\ензо- и индуктивных преобразователей на "основе применения методов математического планирования и анализа эксперимента. Определение характеристик нагрунонности и расчет долговечности элементов механизма осуществлялись чредложенныы экспериментально-аналитическим методом с применением положений тео/ни вероятности И математической статистики. При разработке технологического процесса изготовления сложиопрофильньгх повархносюй клиньев на станках типа обрабатывающий центр использовались методы математического моделирования с применением ЭВМ,

Научная новизна работы заключается в следующем:

- получены на основе эксплуатационных наблюдений одноцилиндровых чулочно-носочных автоматов данные об отказах элементов механизма отбора, выявлены причины их разрушений;

- предложена методика расчета долговечности элементов механизма отбора по критерию усталостной прочности;

- разработаны динамические модели для исследования ударного взаимодействия селекторов с наклонными и ограничительными клиньями (в которых учтены инерционные, упруго-диссипативиые характеристики селектора и геометрические параметры элементов механизма отбора);

- впервые получены экспериментальные данные нагруженности селекторов в процессе работы механизма отбора;

- получены аналитические зависимости для определения вертикальной составляющей скорости отскока селектора после соударения

с наклонными клиньями; . _ •

>

- предложен способ анализа нагруженности селекторов,' позволяющий найти эквивалентные напряжения и расчетное число циклов нагружения в течение заданного срока службы чулочно-носочного автомата;

- предложен способ построения кривой выносливости селекторов, основанный на использовании данных эксплуатационных наблюдений и стендовых испытаний; • .

- предложен способ расчета геометрических параметров клинь-, ев замковой системы и стержневых элементов механизма отбора по заданной скорости врапсияя цилиндра и долговечности селекторов

для систем, обладающих преемственностью конструкций;

- получена зависимость для оптимизации профиля клина при сопряжении прямолинейных участков его развертки дугами окружности.

Практическая ценность. На основе предложенных методов и результатов исследований выполнена оценка долговечности механизма отбора высокоскоростного чулочно-носочного автомата "Спектр" с широкими технологическими возможностями на этапе проектирования, разработана конструкция замковой системы и стержневых элементов механизма отбора скоростного рисунчатого автомата модели ОЗДСУ. Разработан и внедрен технологический.процесс высокоточного изготовления сложнопрофильных поверхностей клиньев замковой системы на станках типа обрабатывающий центр.

Полученные методики расчетов динамикизагруженности и долговечности элементов механизма отбора переданы для использования специальному ;конструкторско-технологическому бюро чулочных автоматов производственного объединения '"Еулаточмаш".

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на Всесоюзной технической конференции "Основные направления -почырения качества'и надежности серийно выпускаемых и перспективы создания кругловязальных чулочно-носочных автоматов нового поколения в ХП и ХШ пятилечках", 1987 г;

- на Республиканском совещании .директоров чулочных предприятий УССР, 1988 г;

- на заседании секции трикотажного оборудования НТС ВН11ИЛ-•гекмаш в 1989 г, в ноябре 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и результатов работы, списка использованной литературы и приложений.

Основная часть содержит: 149 страниц, включая 38 рисунков, 5 таблиц и библиографию из 98 наименований. Общий объем работы 235 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, аргументирован выбор объекта исследования, сформулирована научная задача, решению которой посвящена данная работа, приведены основные научные положения, выводы и. результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы существующие работы по теме, поставлены задачи исследований. При рассмотрении работ по механизму рисунк о образ о вания чулочно-носочных автоматов установлено, что основная их часть, как-то работы Масленникова Е.С., Голы-*-шева Е.С., МарфуненкоЕа Л.Т. посвящены конструктивное и функ-• циональнолу усовершенствованию программного механизма и его привода. В работах Лударя А.И. рассматриваются аспекты применения механических и электронных систем программного.отбора игл на кругловязальном оборудовании, их преимущества и недостатки. Подчеркивается, что независимо от типа системы исполнительным органом механизма отбора является рисунчатый толкатель -селектор. '

Исследованию процесса соударения игл с клиньями замковой системы, нагру^ения и прочностным расчетам, посвящены работы

Мильченко И.С., Петрова Е.И., Полухина В.П. Но отличие конструкции и характера разрушения игл и игловодов не позволяет использовать основные выводы названных работ для исследования механизма отбора и его стержневых элементов - селекторов. Кроме этого, ни одна из них не предлагает методов расчета,долговечности стержневых элементов по критерию усталостной прочности.

В работах Болотина В.В., Серенсена C.B., Когаева В.П. изложены статистические закономерности усталостного разрушения и вероятностные методы расчета элементов конструкций на усталость с использованием значительного справочного материала и характеристик нагруженности, отсутствующих для деталей сложной конфигурации, которыми являются элементы механизма ovf;opa.

В справочнике Трощенко В.Т. и Сосновского Л.А. наиболее полно приведены результаты испытаний сталей с целью установления закономерностей, позволяющих выполнить расчеты деталей на усталостную прочность. Однако сведений, необходимых для расчета долговечности по критерию усталостной прочности стержневых элементов механизма отбора (материал У8А), недостаточно.

Таким образом, анализ литературы по теме диссертационной ' работы показал, что имеется весьма ограниченное количество работ, посвященных усовершенствованию, исследованию работоспособности и причин отказов механизма отбора и его элементов,, надежность механизмов отбора одноцилиндровых автоматов изучена недостаточно, а проблемы проектирования высокоскоростных механизмов, расчеты динамики/ нагруженности и долговечности их элементов не рассматривались. Отсюда вытекают следующие основные задачи исследований:

I. Определить показатели надежности механизма отбора серий, рых одноцилиндровых чулочно-носочных автоматов по результатам наблюдений в эксплуатации. Исследовать причины и характер отка-

зов механизма отбора.

2. Разработать основные положения расчета долговечности элементов механизма отбора чулочно-носочных автоматов.

3. Выполнить исследования динамических нагрузок, действующих на элементы механизма отбора.

4. Выполнить аналитические и экспериментальные исследования скорости перемещения селектора в пазу цилиндра.

5. Определить характеристики нагруженности элементов механизма отбора.

6. Определить долговечность элементов механизма отбора.

7. Разработать на основе выполненных исследований эффективную конструкцию механизма отбора высокоскоростного чулочно-носочного автомата.

Во второй главе в целях определения существующего уровня надежности механизма отбора одноцилиндровых рисунчатых автоматов типа ОЗД, наиболее широко используемых в настоящее время на предприятиях страны, был проведен анализ их работы в условиях, промышленной эксплуатации. В результате получены количественные . показатели надежности, в частности средняя наработка на отн^з механизма отбора составила 364 час, среднее время восстановления - 0,5 час. Установлено, что среди отказов механизма отбора .преобладают отказы селекторов при выработке участков паголенка и'следа жаккардовым переплетением на круговом режиме работы автомата. Средняя наработка на отказ комплекта селекторов равна 371 час. ...

Проведенные с применением растрового электронного РЭМ-2С0 и стереоскопического МБС-2 микроскопов фрачтсгряфические исследования изломов позволили сделчть вывод, что у.з общего'количества отказов усталостные ряэрнпзшгя составляет

Результаты эксплуатационных наблюдений являются основанием для заключения, что основным препятствием-на пути повышения скорости механизма отбора является усталостное разрушение его стержневых элемегтов при ударном взаимодействии селекторов с клиньями замковой системы.

В третьей главе предложена методика расчета долговечности элементов механизма отбора по критерию усталостной прочности для обеспечения заданного уровня надежности па отапе проектирования (рис. I).

.Для обеспечения реализации ее ка практике потребовалось выполнить аналитические и экспериментальные исследования динамических нагрузок, действующих на элементы механизма.

Для составления расчетной динамической модели был проведен анализ перемещения селектора в пазу игольного цилиндра при движении по технологическим траекториям. Установлено, что.наибольшее влияние на разрушение селекторов при повышении частоты вращения цилиндра оказывают соударения нижнего торца селектора с ограничительным кольцом и нижней пятки селектора с наклонными клиньями полного заключения.

Расчетная динамическая модель системы при соударении селектора с ограничительным кольцом учитывает упрупо-инзрцпонные характеристики селекторов, клиньев, стенок пазов цилиндра и диссипацию энергии при колебаниях. Селектор представлен в виде сосредоточенной массы 1У]пр , соединенной жестко с упругим безинер-ционным звеном с «есткостьюСпр и элементом вязкого трения, взаимодействующими с неподвижной поверхностью горизонтального клина. Уравнение движения селектора в пазу цилиндра при прямом ударе об ограничительное кольцо и соударении с наклоним«, клином имеет вид:

тир& + В5г+СГ1р(5а-$,) = -Рс (1)

параметры конструкции

анализ типовых режимов нагружения детали при эксплуатации

аналитическое определение нагрузок на детали

проверка достоверности результатов силового анализа

определение напряжений в опасном сечении детали

Гс .

анализ нагруженности детали

Ь.ур

экспериментальные данные

данные экспериментальных исследований нагруженности

данные эксплуатационных наблюдений

±

данные стендовых испытаний долговечности деталей

построение экспериментальной кривой выносливости детали

построение расчетной кривой выносливости детали

определение ресурса детали

сопоставление расчетного ресурса с заданным__

не удовлетворено!

| удовлетворено!

расчет закончен

Рис.1 Основные этапы (алгоритм) расчета долговечности деталей механизма отбора.

где ¡5<,(5х - перемещение клина (ограничительного кольца) и массы (учитывая, что нижнее ограничительное .кольцо неподвижно, ¿<=0 ) ; $2' - соответственно скорость и ускорение массы, 6 - коэффициент затухания; Рс. - сила сопротивления движению селектора.

После ряда преобразований находим зависимости для определения максимального значения нагрузки на селектор (при ГПпр-П1 ): для случая соударения с ограничительным кольцом

(2)

где V® - начальная скорость селектора в момент отрыва от

опускающего клинаА - зазор между торцем се-

1 V

лектора и плоскостью горизонтального клина; чи, - окружная скорость цилиндра; о^ои, г- угол наклона рабочей поверхности опускающего клина;

для случая соударения с наклонным клином

У™< = -Рс , о)

где о( - угол наклона рабочей поверхности наклонного клина;

приведенная жесткость селектора с учетом податливости системы

».

селектор-клин-щз. на сжатие и изгиб составляет Л

г = . (4^

Р г +с

•Для оценки правомерности полученных расчетных динамических дооделей проведены экспериментальные исследования нагрузок селектора при взаимодействии с клиньями замковой системы. Была разработана и изготовлена экспериментальная установка на базе одноцилиндрового чулочно-носочного автомата 14 класса с диамет-

о

ром цилиндра 3 /4 дюйма с широким диапазоном 'зменения скоростей. Замковая система ее включала в себя ра_ ичные сочетания клиньев автоматов ОЗД и ОЗДСУ. Для измерения ударного взаимодействия селектора с клиньями в качестве тензореэистивного си-лоизмерителя использовался стандартный селектор с размещенным на торце фольговым тензосопротивлением.

Данные экспериментальных исследований, сопоставленные с результатами расчета нагрузок по полученным аналитическим зависимостям, свидетельствуют о том, что с вероятностью 0,9 расхождения не превышают 12%, т.е. полученные уравнения реально описывают нагрузки на селектор при взаимодействии с элементами замковой системы.

Наблюдения работы автомата ОЗД при повышении скорости свыше 260 мин-* позволили выявить специфический участок замковой системы, на котором имело место интенсивное разрушение селекторов. Селектор с толкателем, соударяясь с опускающим клином, отскакивали от кего под углом о(< , большим угла </ наклона рабочего профиля клина, под которым селекторы сходят с клина в установившемся режиме движения. В.результате скорость соударения с ограничительным клином' отскочившего селектора больше скорости соударения селектора, сходящего в установившемся режиме.. .Аналогичное явление имеет место при установке клиньев, опускающих селекторы для" разгрузки толкателей.'

Для определения аналитической зависимости скорости отскока селектора от параметров соударения был рассмотрен процесс соударения в соответствии с ранее принятой моделью.

Получив зависимость для определения перемещения селектора и учитывая условие отскока селектора - равенство силы упрупост..

нулю, имеем трансцендентное уравнение, решение которого в общем виде для определения времени отскока 11 с-,,к. затруднено:

-A tomo р ± _ 1-с -fi

в ■ StllJjLo,«c г- .-гг

^ пр V 1

(5)

где А - коэффициент демпфирования Л- ?<гг ; ^¡Чь^У

* „К х Л ч1™

- частота затухающих колебаний; О - логарифмический декремент затухания; "\7У - скорость селектора в момент соударения.

Решая уравнение применительно к конкретным условиям соударения селектора с клином графически, получаем зависимости для определения скорости отскока и коэффициента Чс отношения вертикальной составляющей скорости отскока к скорости установившегося движения селектора =У„-у .____

= ^гзг-{1~ (од^,-^)2 <«

Анализ уравнения (б) показывает, что отскок селектора возможен при условии ■

0,7.32-G„P-V4t3*<

< 1 (7)

Значения скорости отскока изменяются в пределах , 1?Л У«сж<^мс<у1,Г52 У«сж ' (6)

Для подтверждения теоретических данных были проведены экспериментальные исследования. В основу разработанного и изготовленного стенда заложен принцип определения скорости посредством индукционного датчика, закрепленного на селекторе и помещенного в поле электромагнита.

Сопоставление результатов расчета значений коэффициента с экспериментальными данными показывает, что расхождение не превышает 7-1СЯ, что еще раз подтверждает правомерность полученных расчетных динамических моделей.

Для определения характеристик нагруженности процесс нагру-жения элементов механизма отбора схематизируется в виде последовательности знакопостоянных циклов напряжений с разными амплитудами в зависимости от типа клиньев, с которыми взаимодействует селектор, и скорости вязания. Исходные данные - совокупность нагрузок, действующих за некоторый временной интервал, равный времени выработки одного типового изделия, и называемых блоком нагружения. Значения нагрузок на селектор определяли на основе полученных зависимостей (2) и (3). Соответствующие числа соударений элементов механизма отбора находили на основе анализа технологических траекторий перемещения селектора относительно клиньев замковой системы.

Результат анализа нагруженности - циклограмма в координатах напряжение - чисЛо циклов, показывающая какое число циклов |\) I соответствует определенной величине напряжения (5;. 1 Затем находилось эквивалентное напряжение за время вязания типового изделия, соответствующее числу соударений элементов механизма отбора за это время. Учитывая систематически повторяющееся наг-рут.ение селектора в виде одинаковых блоков нагружения, принято равенство эквивалентных напряжений за время внрабстки одного изделия (один.блок нагружения) и за время эксплуатации селектора до рэзрушешвд (число блоков нагружения равно количеству вырабатываемых изделий за ресурс селектора).

Расчет долговечности элементов механизма отбора по .критерию усталостной прочности ведется по зкливалентным напряжениям.

Значение эквивалентного напряжения находится по форцуле, содержащей параметр кривой'выносливости селектора.

■©.-(^•^Г-м,)*.- <» ■

где - напряжение, возникающее в опасном сечении детали на I -ом уровне нагружения; № - количество циклов нагружения на I -ом уровне; ГПц - показатель степени уравнения кривой усталости; - суммарное количество циклов за блок нагружения.

Предложенная методика расчета долговечности предполагает определение количественного показателя надежности и сравнение его с заданной величиной. Для получения -показателя долговечности ресурса селекторов необходимо знать параметры кривой выносливости селектора.

Кривая выносливости позволяет находить число циклов нагружения до разрушения в зависимости от величины напряжений в опасном сечении и определить условия нагружения селектора, выдерживающего заданное число циклов нагружения'. Характеристики кривой

выносливости для сталей, применяемых при изготовлении селекто-

/

ров, в .справочной литературе отсутствуют. Поэтому для построения кривой выносливости проведены стендовые испытания.

В процессе стендовых испытаний селекторы доводились до разрушения при различных скоростях вращения цилиндра. Регистрируя количество отказоь селекторов и в;;емя их наработки с момента установки до отказа, определяли врет безотказной работы (ресурс) селектора как случайную величину, функция распределения которой соответствует распределению Вейбулла:

, ■

СКЪЫ-га^ехр^) , , (Ю)

где параметры распределения, F(tJ= Z К;

- функция распределения опытных значений числа отказов

Ко - общее число испытуемых элементов; I - порядковый номер интервалов времени, принятых в процессе испытаний.

Средний срок службы составляет -L j

t =t m* • Г (■-1- + i) (И)"

где

г( И1Л Ч - гамма-функция.

Совокупность полученных значений напряжений и чисел циклов нагружения хорошо аппроксимируется прямой линией в двойных логарифмических координатах (Рис. 2). Следовательно кривая выносливости селектора описывается уравнением:

ЖЫ л.

б" -.Np= const, (12)

где H1N - параметр кривой, имеющий постоянное значение для подобных образцов определенной конфигурации, изготовленных из одного материала; Np - число циклов нагружения селектора до разрушения.

В рассматриваемом случае для стержневых элементов; подобных селектору, из стали УОА YY)H = 13.

Для проверки основных положений расчета долговечности элементов механизма отбора были проведены стендовые испытания. Разработанная и изготовленная экспериментальная установка содержала все элементы чулочно-носочного автомата, три системы отбора. Результаты стендовых испытаний селекторов согласуются с расчйтщп*!! данными.

В четвертой главе проведенные исследования и разработанная; методика расчета долговечности элементов механизма отбора позво~

Цб Со 6.1

а

№

г9б

и

10

\ \

I1

2

эн

-Л, • 1

о

Рис.2

Кривая выносливости селектора, построенная по результатам стендовых испытаний

^N3

лили решить практическую задачу обеспечения необходимого уровня их надежности на этапе проектирования высокоскоростного чулочно-носочного автомата "Спектр".

Селектор значительно?: массы осуществляет только качательное движение в процессе функционирования механизма отбора, возвратно-поступательное перемещение в г.аэу цилиндра и взаимодействие с клиньями замковой системы совершает рисунчатый толкатель, имеющий меньшие размеры.

Учитывая отсутствие значительных нагрузок на качающийся селектор, необходимо осуществлять расчет долговечности по критерию усталостной прочности рисунчатого толкателя. Требуется обеспечить ресурс системы рисунчатых толкателей,равный 500 чао, при заданных скоростных режимах и технологических возможностях автомата.

Проведя анализ нагруженности рисунчатого толкателя, определили расчетные значения эквивалентного напряжения в опасном сечении и числа циклов нагружения до разрушения.

Используя справочные данные и зная значение параметра кривой выносливости КК1М= 13, построили кривую для стержня прямоугольного сечения без концентраторов напряжения из стали У8А. Определили предел ограниченной выносливости стержня при числе циклов нагружения, соответствующем ресурсу системы рисунчатых толкателей.

Сопоставив значения напряжений для толкателя-и стержня, нашли допустимый коэффициент концентрации, напряжений в опасной сечении толкателя и его геометрические параметры.

Внеся необходимые изменения в конструкцию, получили р{суи~ чатый толкатель, имеющий заданный ресурс.

В пятой главе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработан механийм отбора одноцилинг рового рисунчатого автомата ОЗДСУ, имеющего скорость вращения игольного цилиндра до 310 мин"* и более широкие технологические возможности в сравнении с автоматом ОЗД.

Для сохранения ресурса селекторов в автомате ОЗДСУ на уро: не автомата ОЗД изнеживались решения', позволяющие уменьшить эквивалентные напряжения в опасном сечении селектора при увели чении скорости путем снижения ударных нагрузок при взаимодейст вии с клиньями.

Проведенный анализ позволил получить зависимости и расчет ные значения угловых параметров клиньев замковой системы автомата ОЗДСУ:

- полного заключения и опускающего

= <13,

- участка опускающего клина, определяющего скорость соуд) рения селектора с нижним ограничительным кольцом,

¡¡»--^ч^ЩЕ

где К1«л«,Лц* - частота вращения игольного цилиндра автомато ОЗД и ОЗДСУ соответственно; </.,, Д - углы наклона профиля клиньев автомата ОЗД;«/, ¿(¿у -углы наклона профиля кли ев автомата ОЗДСУ*

На основании теоретических данных о влиянии явления отси селекторов на величину их нагруженности в конструкции механи; отбора устранены выемки в опускагщем клине и на ограничители » «адьце, & ташсе проведенм необходимые изменения нижней части икввь'ввеаекчсто оцуснаидаго клина.

В целях повышения надежности механизма отбора в автомате )ЗДСУ применен селектор новой конструкции, основным достоинством которой является увеличение площади опасного сечения на 20

На автомате ОЗДСУ применены клинья, рабочий профиль которых выполнен в развертке в виде прямолинейных участков, сопря-сенных дугами окружности. Определение значений радиуса сопряже-1Ий произведено на основе полученной зависимости для оптимизации фофиля клина:

Rt > - . (15)

0,5 УуЗ ' COS oir та.л

де Уча - ударная нагрузка на селектор при соударении, с-олинейным участком развертки профиля клина;оСГтах - макси^ альное значение угла наклона прямолинейного участка разверчу«! рофиля клина.

Выбор оптимального радиуса сопряжения в сочетании с опреде-ением угловых параметров прямолинейных участков развертки, ngo-¡ига клиньев и конструкции стержневых элементов на основе п.олу-знной методики позволяет обеспечить расчетные значения нагружен-зети и долговечности элементов механизма отбора на этапе проек-срования.

Традиционный технологический процесс изготовления,клиньев >едставляет комплекс станочных и ручных операций и не обеспечи-1вт получение геометрически точных винтовых профилей и участив радиусных сопряжений. Это приводит к превышению фактических арных нагрузок на селектор при взаимодействии с клиньями уров-расчетных значений и снижению его долговечности.

Использование оборудования с числовым программным управле-. ем в сочетании с малодеформационной термической обработкой в

безокислительной среде позволяет подучить параметры профиля клиньев, а значит и фактические значения нагруженности и долг вечности селектора, соответствующие расчетным.

Однако обработка поверхностей сопряжения винтовых участков клиньев с помощью стандартных функций систем числового программного управления оказалась невозможной. Были разработа математические модели и алгоритм выполнения расчетов, сформир ваны управляющие программы с применением вычислительной техни для станков типа 0ЦФ-1 с системами ЧПУ "Фанук 6М" и АС-2621.

швода И ОСНОВШЕ РЕЗУЛЬТАТ РАБОШ

1. В результате исследований эксплуатационной надежности

механизмов отбора одноцилиндровых чулочно-носочных автоматов

серии ОЗД в реальных условиях производства получены основные

характеристики надежности: средняя наработка на отказ механиз

-3 —I

отбора - 364 час; интенсивность отказов - 2,75-10 час ; среднее время восстановления - 0,5 час; коэффициент готовносч - 0,998.

&гявлено, что наибольшее число отказов механизма отбора приходится на разрушение и износ селекторов (средняя наработк на гтказ комплекта селекторов составляет 371 час).

2. Выполнен анализ отказов селекторов по характеру повре денжЯ я причинам отказов. Подучено следующее распределение оч зов селекторов: усталостное разрушение стержня - 28«, износ нжжней «ыводне* плтхи - 21%; разрушение (11$) и износ (ЭЙ) в« ней прткк; срез верхнего хонца стертая - 12%; разрушение што иведисИ пгткн - 1С*; разрушение (ОД к дзфорчированиа (4?0 рисунчатых Урравдяратк пятом, разрушение (4^) и дефоржрг

к.I

ние хЕостовика. Из общего количества отказов усталостные разрушения селекторов составляют 49?'.

3. Разработана конструкция экспериментальной установки на базе серийного автомата, позволяющая непрерывно реализовывать и фиксировать реальный режим нагружения селектора в одноцилиндровом чулочно-носочном азтомате ь широком диапазоне скоростей вращения игольного цилиндра. Ь качестве силоизмерительного элемента использован селектор с тензодатчиком, наклеенным на торец стержня селектора.

4. Проведены эксперименталсные исследования нагруженности механизма отбора. Ьпервые получены экспериментально значения динамических нагрузок на его элементы. Установлено, что при окружной скорости игольного цилиндра автоматов свыше 1,3 м/с преобла-;ает нагружеьие селектора при соударении с горизонтальными ограничительными клиньями; удар селектора о нижний ограничительный слин (кольцо) происходит при окружной скорости игольного цилинд->а, превышающей 1,05 м/с (при угле наклона рабочего профиля опу-кшощего клина 45°).

5. Разработаны расчетные динамические модели для силового нализа ударного взаимодействия элементов механизма отбора с четом инерционных и упруго-диссипативных факторов, зазоров и уммарной силы сопротивления движению селектора в пазу цилиндра, олучена зависимость для определения минимальной- окружной ско-ости игольного цилиндра, при которой возможен удер селектора о ижнее ограничительное кольцо.

6. Получена аналитическая зависимость для определения перекальной составляющей скорости отскока селектора после соудареч 1я с наклонными клиньями. Показано, что отношение вертикальной

составляющей скорости отскока к скорости установившегося движе ния селектора Тс зависит от окружной скорости цилиндра V^ угла наклона клина оС и усилия сопротивления движению селект ра в пазу Гс . С увеличением X стремится к постоянном значению (в рассмотренном случае Yt -*• 0,732 ) и тем быстрее, чем больше . Показано, что при определенных значениях

скорости цилиндра и угла наклона опускающего клина (в условит эксперимента l^tgoí >0,58 %) нагруженность селекторов, отеке кивающих от наклонных клиньев больше нагруженности селекторов, сходящих с клиньев в установившемся режиме движения.

7. Предложены основные положения расчета долговечности эз ментов механизма отбора, включающие анализ динамики, нагруженности и расчет их ресурса.

6. Разработан метод анализа нагруженности селекторов, по воляющий определять эквивалентное напряжение и расчетное числ циклов нагружения в единицу времени работа автомата. Определе вквивалентные напряжения в опасном сечении селектора, соответ ствугцие чисду циклов его нагружения до разрушения по данным< вхсплуатациснных наблвдений и стендовых испытаний.

9. Разработан испытательный стевд и методика проведения исследования долговечности селекторов. Установлено,"что расп] деление ресурса селекторов, подверженных усталостному разруш юле, подчиняется закону распределения Вейбулла. Получены рас1 ние значения параметров распределения и ресурса, выраженнне ¡ с.1х и отелях нагрй^ения при частотах вращения цилиндра 200,

£80 X 375 ш«н , что соответствует скоростям соударения селектора с нижним ограничительным кольцзм 0,65; 0,71; 0,96;

i.a «/с.

■¿з

10. Получены характеристики кривой выносливости селекторов, озволтшцие осуществлять расчет их долговечности по заданным ежимам нагружения и решать обратную задачу - по заданному уров-ю долговечности селекторов назначать конструктивные параметры лыковой системы механизма отбора и скоростные режимы чулочно-осочного автомата на этапе проектирования.

11. Выполнена оценка долговечности механизма отбора высоно-¡юростного чулочно-носочного автомата с шир-' кими технологиче-шыи возможностями. Средняя наработка на отказ системы рисун-1тых толкателей механизма отбора составляет 500 час при рабо-гй скорости автомата 350 мин""''.

12. Предложен способ расчета геометрических параметров 1ЫК0ВЫХ систем механизмов отбора на основе сравнительного ана-1за конструкций выпускаемых и проектируемых чулочно-носочных томатов, обладающих преемственностью технических решений, что зволяет на стадиях проектирования и разработки обоснованно инимать наиболее предпочтительные конструктивные параметра, ияющие на долговечность селекторов.

13. Разработана на основе предложенного способа расчета нструкция замковой системы механизма отбора автомать СЩСУ с вишенными скоростными параметрами (частота вращения игольного ииндра - 310 мин~*) по данным о нагруженности селекторов н ютрукции замковой системы автомата ОЗД при услсшш сохрано-

1 долговечности селекторов на прежнем уровне«

14. По результатам анализа причин отказов селекторов выполол разработки по усовершенствованию конструкция механизма от-ш выпускаемых и проектируемых автоматов о целью повышения их говечности и функциональной надежности. Предяояени конструкции решения д'ля обеспечения необходимого уровня долгоасзчносги

селекторов механизма отбора на основе изменения конструкций селектора и замковой системы механизма отбора с применением' клиньев с криволинейной рабочей поверхностью.

15. Получена зависимость для оптимизации профи'Ля клййа* при сопряжении прямолинейных участков развертки профийя'клина дугам окружности.

16. Разработан технологический процесс ийготоШгёНия клиньев замковой системы на основе высокоточной об^бЬтНЙ'ёййТовнх я сопрягающих их поверхностей клиньев на станках с чиЬлоййН Программным управлением типа обрабатывающий центр, произведен', расчет управляющих программ.

17. В 1990 году изготовлена и испытана опытная партия авто матов ОЭДСУ, в 1991 году начнется их серийный выпуск.

Доля экономического эффекта от внедрения автомата СЦЦСХ на производственном объединении "Тулаточмаш", соответствующая'использованию результатов диссертационной работа,составляет 1176 руб. в расчете на один автомат.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Баранов A.A., »¿арфуненков Л.Т., Березин Л.Н., Волощенкс В.П. Определение характеристик нагруженности эксцентрикового механизма рисункообразования чулочно-носочного автомата. - Ы., 1968, -9с.:ил. - Библиогр.: 2 назв. - Fyc. - Деп. в ВНИИСлег-шгцемяа 30.05.88. » 863-мд 88.

2. Баранов A.A., Масленников Е.С. Анализ отказов.селекторов сднщлтандровкх ^'лочно-носочных автоматов. - М., 1988, -Пел mi. - Еййлтк-гр.: 2 назв. - Рус. - Деп. в ЦНИИТЭИлегпроы 20.09.9?. f Г646-ЯП.

3. Б.аранрв А^А.., .Масленников Е.С. Исследование динамики „ыдхадиэма отб^раооднпцилиндровых чулочно-носочных автоматов. ;/,! ¡Известия |ВУ8ед.^Технология легкой промышленности, 1990, № 3. ..-.сЛЮпИЗ.

,4. Баранов A.A.,.Марфуненков Л.Т. Одноцилиндровый кругло-вязальный автомат для выработки рисунчатых изделий. П ЛЕГКА ;ПР0МИСЛ0В1СТЬ, 1990, № 4 - с.63.

5. Баранов A.A., Масленников Е.С. Расчет долговечности селекторов чулочно-носочного автомата. - М., 1990, -12с: ил. -1?иблиогр.: 2 назв. - Рус. - Деп. в ЦНШТЭИлегпром 26.11.90. ¡№ 3229-лп.