автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Исследование и разработка метода синтеза параметров шестицветного механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством ткацкого станка типа СТБ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЗМОВ СМЕНЫ ЦВЕТА

ТКАЦКИХ СТАНКОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Обзор исследований механизмов смены цвета ткацких станков.

1.2. Устройство и принцип работы шестицветного механизма смены цвета с приводом от ремизоподъемной каретки.

1.3. Структурный анализ шестицветного механизма смены цвета.

1.4. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ШЕСТИЦВЕТНОГО МЕХАНИЗМ СМЕНЫ ЦВЕТА С АККЖУЛИРУЩШ ПРУЖИННЫМ УСТРОЙСТВШ.

2.1. Аналитическое определение положений и скоростей привода механизма.

2.2. Аналитическое определение положений и скоростей шестицветного механизма смены цвета.

2.3. Уравнения движения механизма со многими степенями свободы.

2.4. Уравнения движения шестицветного механизма смены цвета в общем случае.

2.5. Уравнения движения механизма в процессах зарядки и разрядки.

2.6. Вывод упрощенных уравнений процесса разрядки механизма.

2.7. Вывода.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ ШЕСТИЦВЕТНОГО МЕХАНИЗМА СМЕНЫ ЦВЕТА С АККУМУЛИРУЮЩИМ ПРУЖИННЫМ УСТРОЙСТВОМ.

3.1. Математическая формулировка задачи синтеза.

3.2. Связь решении уравнений движения с искомыми параметрами.

3.3. Выделение на плоскости корней характеристического уравнения области с заданным свойствами движения механизма.

3.4. Выбор желаемого закона распределения корней характеристического уравнения.

3.5. Исследование и решение системы нелинейных алгебраических уравнений относительно искомых параметров.

3.6. Графоаналитический метод синтеза параметров механизма>.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ ШЕСТИЦВЕТНОГО МЕХАНИЗМ СМЕНЫ ЦВЕТА С АККЖУЛИРУЮЩИМ ПРУЖИННЫМ УСТРОЙСТВСМ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.

4.1. Расчет коэффициентов упрощенных уравнений движения механизма.

4.2. Определение вектора нормированных параметров механизма.

4.3. Построение нормированных интегральных кривых и расчет вектора искомых параметров.

4.4. Преобразование уравнения движения механизма к виду, удобному для моделирования на ЭШ.

4.5. Численное моделирование движения механизма и анализ его результатов.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕСТИЦВЕТНОГО МЕХАНИЗМА СМЕНЫ ЦВЕТА С АККУМУЛИРУЮЩИМ ПРУЖИННЫМ УСТРОЙСТВОМ.

5.1. Основные задачи и методика экспериментальных исследований.

5.2. Разработка датчиков перемещения и скоростей.

5.3. Разработка датчиков давления гидравлического демпфера.

5.4. Экспериментальные измерения перемещений и скоростей звеньев механизма.

5.5. Экспериментальные измерения деформации кручения и давления гидравлического демпфера механизма.

5.6. Выводы.е

Директивами ХХУ1 съезда КПСС по плану развития народного хозяйства в одиннадцатой пятилетке предусмотрена развернутая программа дальнейшего развития текстильной промышленности на основе высоких темпов социалистического производства, научно-технического прогресса и автоматизации производственных процессов.

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР в 1981-1985 годы и на период до 1990 года" предусмотрено значительное повышение качества всех видов выпускаемой продукции, расширение и обновление ассортимента изделий в соответствии с современными требованиями развития народного хозяйства и научно-технического прогресса, а также с растущими потребностями населе

Ведущая роль в выполнении этой важной задачи принадлежит текстильному машиностроению. Более 85% предприятий текстильной промышленности располагают высокоскоростными бесчелночными автоматическими ткацкими станками типа СТБ.

Ткацкие станки типа СТБ, предназначенные для выработки широких и сложных по структуре тканей, позволяют повысить производительность труда в ткачестве в 2 + 3,5 раза по сравнению с механическими станками, на 30 + 50% уменьшить себестоимость выработки ткани, на 80% увеличить съем объема продукции с одного квадратного метра производственной площади в шерстяной промышленности и на 30% в шелковой промышленности [й]. Высокий технический уровень ткацких станков типа СТБ значительно улучшает условия труда, по сравнению с челночными станками [з]. Ткацким станкам типа СТБ присущи высокая производительность и надежность в работе, возможность получения широкого ассортимента новых видов высококачественных тканей. Благодаря этим достоинствам станки СТБ нашли широкое применение во всех отраслях текстильной промышленности, получили широкую поаулярность и всеобщее признание текстильщиков [4, б] .

В настоящее время бесчелночные автоматические ткацкие станки типа СТБ выпускаются в комплекте с четыре- и шестицветными механизмами смены утка с аккумулирующим пружинным устройством Это объясняется тем, что механизмы смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством способствуют повышению скоростных характеристик ткацких станков типа СТЬ и выработки тканей сложного переплетения и широкого ассортимента.

В связи с этим разработка методов расчета и проектирования механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством имеет важное значение, так как в настоящее время отечественное текстильное машиностроение занято освоением и выпуском многоцветных ткацких станков с высокоскоростными характеристиками.

Следовательно, задача исследования механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством с целью совершенствования процесса прокладывания точной нити для широкого класса автоматических бесчелночных ткацких станков является актуальной.

В настоящей работе проведено исследование и разработаны методы расчета шестицветного механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений.

В первой главе дан обзор работ, посвященных исследованию механизмов смены цвета ткацких станков, описано устройство и определена структура. Указано на отсутствие исследований механизмов смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством, сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе выполнен кинематический анализ положений, скоростей привода и шестицветного механизма смены цвета известными методами,выведены уравнения движения механизма. Показано, что процессы зарядки и разрядки с достаточной для инженерных расчетов точностью можно описывать раздельно. На основе анализа приведенных моментов инерции механизма и его конструктивных особенностей получены упрощенные уравнения движения механизма в процессе разрядки, положенные в дальнейшем в основу предлагаемого метода синтеза.

Третья глава посвящена разработке метода оптимального синтеза параметров шестицветного механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством. Дана математическая формулировка задачи оптимального синтеза, показано отсутствие аналитической зависимости времени переключения механизма, как основной его динамической характеристики, от искомых параметров механизма. Дается математическое обоснование графоаналитического метода синтеза параметров шестицветного механизма и алгоритм синтеза искомых параметров, обеспечивающие переключение механизма за заданное время при минимально возможных значения жесткости пружин.

В четвертой главе приведены этапы и результаты расчета динамических параметров механизма на основе разработанного метода. Проведеное математическое моделирование движения механизма в процессе разрядки. Сравнением результатов моделирования с полученным ранее решением упрощенных уравнений движения показано, что максимальное расхождение между ними составляет 3%.

В пятой главе приводится описание методики экспериментальных исследований и разработанных датчиков перемещений, скорости, давле ния. Также приведены экспериментальные измерения перемещений, скоростей,деформации кручения исследуемых звеньев с использованием разработанных датчиков.

В Приложениях: П I - приведено аналитическое определение поц ложений групп Ассура П класса ремизоподъемной каретки станка;

П 2- приведена программа решения задачи о положениях и скоростях ремизоподъемной каретки станка;

П 3 - приведена программа синтеза параметров механизма; П 4 - приведена программа решения уравнения движения шестицветно-го механизма смены цвета станка;

П 5 - графики приведенных моментов инерции и аналогов скоростей звеньев шестицветного механизма смены цвета; П 6, П 7, П 8 - акты внедрения результатов исследований в производство.

- 166 -5.6. ВЫВОДЫ

1. Составлена методика экспериментальных исследовании механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством.

2. Разработаны датчики перемещений, скоростей и давления гидравлического тормоза применительно к исследуемому механизму смены цвета.

3. Проведены экспериментальные измерения перемещений, скоростей, давления и деформации кручения звеньев шестицветного механизма смены цвета.

4. Сравнительный анализ, результатов экспериментальных измерений с результатами математического моделирования со значениями жесткости пружин и.коэффициента демпфирования, соответствующими параметрам опытного станка, показал совпадение экспериментальной и теоретической кривых с достаточной степенью точности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена исследованию кинематики и диншики шестицветного механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством и разработке метода оптимального синтеза динамических паршетров из условия обеспечения заданного времени переключения блока нитеподавателей механизма ткацкого станка СТБ. В ходе выполнения работы получены следующие результаты:

1. Проведен обзор литературы по разработке механизмов смены цвета ткацких станков, который показал отсутствие работ по исследованию и разработке шестицветного механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством.

2. Исследованы структура и кинематика механизма смены цвета с приводом от ремизоподъемной каретки по разработанной расчетной схеме.

3. Выведены уравнения движения механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством и показано, что полный период работы механизма с достаточной для инженерных расчетов точностью можно описывать раздельно для процессов зарядки и разрядки.

4. На основе численного анализа зависимости приведенных моментов инерции механизма от его положений выведены упрощенные уравнения движения механизма в процессе разрядки,которые использованы далее для разработки метода синтеза динамических параметров.

5. Задача оптимального синтеза динамических параметров механизма по заданному времени переключения сформулирована математически, и показано отсутствие аналитической зависимости между временем переключения механизма и искомыми параметрами.

6. На плоскости корней характеристического уравнения выделена область с заданными свойствами движения механизма смены цвета

- 168 и обоснован выбор желаемого законаи распределения корней характеристического уравнения из условий апериодичности процесса переключения и минимума времени переключения,

7. Разработан графоаналитический метод синтеза и предложен алгоритм расчета коэффициентов жесткоти пружин и коэффициентов демпфирования гидравлического тормоза, обеспечивающий переключение механизма смены цвета за требуемое время.

8. Проведены расчет динамических параметров механизма смены цвета по разработанному методу и его математическое моделирование. Результаты моделирования подтверждают правомерность использования упрощенных уравнений движения механизма и основанного на них разработанного метода синтеза,

9. Составлена методика экспершентальных исследований механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством и разработаны конструкции датчиков перемещений, скорости, давления.

10. Проведаны экспериментальные измерения перемещений,скоростей, давления и деформации кручения звеньев механизма. Сравнительный анализ результатов экспериментальных измерений с результатами математического моделирования показал совпадение экспериментальной и теоретической кривых с достаточной степенью точности.

11. Разработанный метод синтеза динамических параметров механизма смены цвета с аккумулирующим пружинным устройством внедрен в расчетно-конструкторские и проектные работы во ВШШТЕКМАШе, Новосибирском заводе "Сибтекстильмаш" и на Каргалинском суконном комбинате ( приложения П 6, П 7, П 8).

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС, М., 1981.

2. Возвышева Л.И. Об экономической эффективности внедрения бесчелночных ткацких станков. "Текстильная промышленность", № 2, 1965.

3. Материалы научно-технической конференции. "Опыт освоения ткацких станков СТБ в текстильной промышленности", Алма-Ата, 1974.

4. Сидоров Ю.П., Алексеева Н.И. Опыт эксплуатации бесчелночных ткацких станков с малогабаритными прокладчиками. ЦНИИТЭИ Лег-пром (обзор), М., 1973.

5. Вяткин Б.А. Исследование надежности ткацкого станка СТБ-2-330. Известия вузов, "Технология текстильной промышленности", № 2, 1974.

6. Уалиев Г.У., Косых Ю.Д., Афанасьев Ю.А. Анализ движения четырехцветного механизма станков СТБ с помощью киносъемки. Труды Казахского филиала семинара по ТММ, вып.2, Алма-Ата, 1974,с.264-273.

7. Топилин А.П. Основные направления в создании станков фирмы "Зульцер", "Текстильная промышленность", № 6, 1976, с.50-52.

8. Ноболь О.Н. Основные направления работ по снижению шума, "Текстильная промышленность", № I, 1977, с.85-86.

9. Бессчастный И.В. Исследование многочелночного механизма, канд. дисс., М., 1955.

10. Савельев Э.И. Анализ и синтез механизмов смены цвета утка ткацких станков типа СТБ, канд.дисс., М., 1967.

11. Петров Н.А. Динамический анализ и синтез механизмов смены утка ткацкого станка типа СТР, канд.дисс., М., 1974.

12. Сыромятников B.C. Исследование механизма смены утка в ткацких- 170 рапирных станках, канд.дисс. ,М., IS76.

13. Топилин А.П., Янпольский В.А. Четырехцветный уточный прибор на бесчелночном ткацком станке СТД-4-330. "Шерстяная промыиь ленность", 1У, 18(72), М., 1966, с.9-12.

14. Горов Э.А., Бессчастный И.В., Савельев Э.И. Механизмы смены уточных нитей, применяемые в ткачестве. "Шерстяная промышленность", № 9, М., 1967, с.32.

15. Марков Б.В., Мамкин А.М., Подгорный Ю.И., Механизм смены цвета утка на бесчелночном ткацком станке. Авт.свид. СССР,250758, ДОЗ 47/38, опубл. 9.06.76 г.

16. Косых Ю.Д. и др. Механизм смены цвета утка на бесчелночном ткацком станке. Авт.свид. СССР, № 250759, ДОЗ 45/6, опубл. 1.02.78 г.

17. Sezmel Jacyues-. We/i distziButoz ond seßQcioz £ог powet Booms.

18. Патент США, № 3731 712, (ДОЗ 43/38), опубл. 8.05.73 г.

19. Джолдасбеков У .А. и др. Динамика двухцветного механизма смены утка станка СТБ. Материалы межвузовской конференции. Алма-Ата, 1974, ч. П, с.257.

20. Механизм отбора утка. Патент Англия (ДОЗ 47/38) № 1394826, опубл.21.05.75 г.

21. Горов Э.А., Бессчастный И.В., Гайдай С.А. Устройство к ткацкому станку для смены цвета уточных нитей. Авт.свид.СССР, ДОЗ 47/34, № 269801, опубл. 12.05.76 г.

22. Устройство для управления многоцветными уточными нитями. Патент Япония. (ДОЗ 47/34 № 51-24609, опубл.26.07.76 г.

23. Устройство для смены уточных нитей на бесчелночном ткацком станке. Авт.свид.ЧССР, ДОЗ 47/00, № 164054, опубл.15.08.76 г.

24. Липшиц Н.В., Бут Е.М. и др. Механизм смены уточных нитей к бесчелночному ткацкому станку. Авт.свид. СССР, ДОЗ 47/38558984, опубл. 27.07.1977г.

25. Хамано Седзи. Устройство для отбора цветных уточных нитей на бесчелночном ткацком станке. Патент Япония, (ДОЗ 47/24), опубл. 28.08.1978г.

26. Бускнер Р. Устройство для смены цвета утка на ткацком станкес малогабаритными прокладчиками. Патент. Швейцария, ДОЗ 47/38, № 615231, опубл. 15.01.1980г.

27. Джолдасбеков У.А., Уалиев Г.У., Максимовский И.Н. Кинематический и динамический анализ движения четырехцветного механизма смены утка станка СТБ. Тезисы докладов У1 межвузовской конференции, ч.П, Алма-Ата, 1977, с.255.

28. Уалиев Г.У., Шакаев Р.Г. 0 методе оптимального проектирования шестицветного механизма смены утка станков СТБ. Труды Казахского филиала семинара по ТММ, Алма-Ата, 1977, вып.2, с.224-235.

29. Уалиев Г.У. Движение одной системы с нелинейной упругой характеристикой.- Сб.: "Анализ и синтез механизмов", Алма-Ата, 1983, с.44-48.

30. Джолдасбеков У.А., Рахимов Е.Р., Уалиев Г.У. Уравнение движения шестицветного механизма смены цвета утка станков СТБ.-Сб.: "Вопросы прикладной механики и механики", вып.2, Алма-Ата, 1975.

31. Schmitt В-■ А,а nuova тасс h < nq рег iessete ЗиВ^е-г Q sei coeo-zi. „ Тех ti£t а", /£>?3г., c.^s-чд с нем).

32. Топилин А.П. и др. Автоматические бесчелночные ткацкие станки СТБ-2-250. Изд. "Легкая индустрия", 1969.

33. Джолдасбеков У.А., Канлыбаев 0. и др. К выбору геометрических параметров шестицветного механизма смены утка станков СТБ. Труды Казахского филиала семинара по теории машин и механизмов, Алма-Ата, 1974, вып.1, с.152-161.

34. Артоболевский И.И., Левитский Н.И., Черкудинов С.А. Синтез плоских механизмов. Физматгиз, 1959.

35. Артоболевский И.И. Теория механизмов. Изд."Наука", М., 1967.

36. Джолдасбеков У.А. Теория механизмов машин. Изд."Мектеп", Алма-Ата, 1979.

37. Молдабеков М., Канлыбаев O.K. Аналитическое решение задачи о положениях ремизоподъемной каретки ткацкого станка типа СТБ. Труды Казахского фелиала семинара по ТММ, Алма-Ата, вып.З, 1980, с.122-126.

38. Зиновьев В.А. Курс теории механизмов и машин. М., 1961.

39. Попов H.H. Расчет и проектирование кулачковых механизмов. "Машиностроение", М., 1965, с.192.

40. Джолдасбеков У.А. Графоаналитические методы анализа и синтеза механизмов высоких классов. Монография. Изд."Наука", Алма-Ата, 1983.

41. Байгунчеков Ж.Ж. Аналитические методы кинематического исследования плоских рычажных механизмов высоких классов. Канд.дисс., Алма-Ата, 1977.

42. Лойценский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. T.I, 2. ГИТТ, М., 1955.

43. Марош Д. К выводу уравнения движения систем со многими степенями свободы. "Конструирование и технология машиностроения", изд."Мир", 1971, сер.В, с.161.

44. Степанов В.В. Курс дифференциальных уравнений. М., "Наука", 1966.

45. Корн Н., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. "Наука", М., 1978.

46. Джолдасбеков У.А. Исследование кинематики и динамики торсионного боевого механизма ткацких станков. Канд.дисс., М., 1961.46