автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Научно-технические основы технологического резания в легкой промышленности



СОКОЛОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

и0305ТВ40

На правах рукописи^

НАУЧНО-1ЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЬЗАНИЯ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность - 05 02 13 - Машины, афегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических иаук

Москва 2007

003057840

СОКОЛОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность - 05 02 13 - Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2007

Работы выполнена в Московском государственном университете дизайна и технологии на кафедре «Машины и аппараты легкой промышленности» Научный консультант

доктор технических наук, профессор Сторожев Владимир Васильевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Малыхип Виталий Иванович доктор технических наук, профессор Семин Михаил Иванович доктор технических наук, профессор Феоктистов Николай Алексеевич

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт текс1ипьиого и легкого машиностроения (ВНИИЛТЕКМАШ)

Защита состоится 2007 г в ^^ час 00 мин

на заседании диссертационного совета Д-212 144 03 при Московском государственном университете дизайна и технологии

Адрес 115998, г Москва, ул Садовническая 33, ауд 156

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета дизайна и технологии Автореферат разослан «_»___ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Андреенков Е В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется объективным процессом развития теории и требованиями практики технологического резания - раскроя и обработки резанием материалов в производствах легкой промышленности Научные изыскания и практический огыт направлены в первую очередь, на повышение технологических возможностей, безотказности и долговечности рабочего инструмента, на повышение качества обработки и установление свойств материалов, влияющих на процесс резания

Деформационно-силовое взаимодействие лезвия и анизотропного материала с упруго-вязкими свойствами является сложным и теоретически разработано недостаточно Существующая теория резания лезвием как способа направленною разделения материла рассматривает эют процесс в детерминированной постановке, считая, чго характеристики (параметры) процесса известны и стабильны При этом деформационные свойства материалов принимаются, либо сводятся в частных задачах к закону Гука Превалирует «геометрическое» представление, когда взаимодействие лезвия и материала рассматривается и иллюстрируется как взаимное внедрение (пересечение) геометрических фигур (параллелепипед -материал, клин - лезвие) Все это не позволяет адекватно отражать в проектных и поверочных расчетах объективный процесс технологического резания, определять рационачьные параметры оборудования нового поколения, особенно автоматизированного (раскройные автоматы и др )

Реальные механические (деформационные) характеристики материалов для изделий легкой промышленности имеют определенный разброс, меняются с изменением направления и скорости резания и, по существу, являются случайными величинами Также являются случайными величинами параметры рабочих лезвий и устройств Таким образом, процесс взаимодействия материала и лезвия является процессом с переменными параметрами Для количественной оценки эгих параметров и операций резания в целом, наряду с общепринятыми, должны использоваться вероятностные показатели - оценки и их композиции, для определения которых должны использоваться вероятностные методы и статистическое моделирование С этой же целью необходимо более глубокое исследование деформационных свойств обрабатываемых материалов (текстиль, кожа, искусственные материалы и др )

Изложенное определило также задачи по разработке теории «быстрого» (динамического) резания, учету ударного (квазиударного) взаимодействия лезвия и материала, моделированию и вероятностной оценке стабильности выполнения операций технологического резания

Повышение требований к устойчивости и износостойкости ножей, которые, в первую очередь, определяют надежность устройств для технологического резания, вызвало необходимость оценки и

прогнозирования параметрической надежности режущего инструмента

Теоретический и практическим интерес представтяет создание механического точечного (квазиточечного) раскройного инструмента, который позволит объединить преимущества механическою раскроя и раскроя с использованием лучей лазера, плазмы и струи воды высокого давления, ликвидировать операции по заточке ножей, повысить их долговечность Разработка таких ножей и связанных с этим теоретических вопросов особенно актуальна для раскроя материалов с большим сопротивлением резанию, включая металлизированные гкани и ткани с металлическими включениями В частности, разработка струнных точечных режущих инструментов и использование ленточных ножей малой ширины (до 6 мм) сделало актуальным рассмотрение кинематики и динамики этих типов ножей

Появление раскройных машин с гибкошатунными ножами (нож -шатун), которые непосредственно входят в структуру рабочего механизма, вызвало необходимость разработки вопросов устойчивости и выносливости таких ножей, а также статики кинематики и динамики механизмов с гибкошатунными ножами Эти вопросы составили новую комплексную задачу прикладной механики, решение которой является условием р&фаботки гибкошатунных ножей и механизмов с заданным уровнем надежности

Важным также является разработка рекомендаций по повышению износостойкости лезвии режущих инструментов

Объектом исследования в работе являются процессы, механический инструмент и устройства для технологического резания материалов в тегкой промышленности Механический рабочий инструмент в указанных производствах является основным и его приоритет перед другими сохранится в силу его универсальности, надежности, простоты ч эксплуатации, относительной дешевизны, большого диапазона и объема использования В рабохе также рассматриваются деформационно-прочностные характеристики материалов для изготовления одежды, обуви и изделий технического назначения

Цель работы н задачи исследования.

Целью работы является развитие научных основ технологического резания и решение локальных задач для разработки общей теории резания лезвием, а также разработка методов моделирования, прогнозирования и расчета при создании средств раскроя и обработки резанием материалов в производствах изделий легкой промышленности

Дня достижения поставленной цели решались следующие основные задачи

анализ состояния и опредечение направления развития теории техновдглческого резания лезвием, теоретические и практические предпосылки работы,

систематизация разновидностей способов технологического резания лезвием,

выбор и совершенствование методов оценки и исследование механических (деформационно-прочноегных) свойств материалов (систем материалов),

разработка и исследование моделей и аналитических зависимостей процессов взаимодеиствия лезвия и материала с упруго-вязкими свойствами,

разработка обобщенной модели и метода расчета усилия резнаия материалов

разработка метода оценки стабильности выполнения операции технологическою резания,

разработка вероятностных (статистических) методов оценки и исследование устойчивости, параметрической надежности и долговечности кожей раскройных автоматов,

разработка и исследование точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента и методов расчета и оптимизации параметров раскройных устройств,

разработка положений теории гибкошатунных ножей и механизмов (статический расчет, оценка выносливости, методы расчета устойчивости) и проведение исследований,

разработка новых конструкций ножей и схемных решений раскройных устройств, а также методов определения их параметров (патенты РФ)

Методы исследования Задачи, поставленные в работе, решаются использованием теоретических положений и методов реологии, моделированием объектов исследования,

моделированием случайных процессов методом статистических испытаний (Монте-Карло),

прогнозированием событий,

методами расчета устойчивости и колебаний упругих систем, статистическои теорией подобия усталостного разрушения, методами кинетостатики, методами теории упругости и пластичности, использованием положений теории удара,

методами оценки и прогнозирования надежности технических устройств,

применением современных экспериментальных методов и средств, обработкой и анализом данных методами математической статистики

Научная новизна и практическая значимость работы.

Научная новизна состоит в развитии теории технологического резания лезвием и научно-технических основ раскроя и обработки

резанием материалов производств легкой промышленности

разработке вероятностной (статистической) версии механики взаимодействия лезвия и материала,

определении аналитических зависимостей и разработке физико-вероятностных (статистических) моделей для определения параметров процесса резания лезвием,

установлении возможности оценки деформационных характеристик материала как на основе процесса его нагружения, так и на основе процесса его релаксации,

разработке математического аппарата для определения усичия динамического («быстрого») резания,

аналитической оценке сюрости распространения деформации в материалах изделий легкой промышленности,

разработке метода и получении показателей для оценки стабильности выполнения операций технологического резания,

разработке комплексною метода расчета и оценки работоспособности ножей раскройных автоматов, определении их устойчивости, параметрической надежности и установлении величины ошибки кроя от износа ножа,

разработке конструкции точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента, предложении физико-вероятностной модели и установлении аналитических зависимостей для определения усилий резания и рациональных параметров устройств с указанным инструментом,

разработке методов статистического, кинематического и динамического расчета и расчета выносливости гибкошатунных раскройных ножей, что позволяет производить их комплексные проектные и поверочные расчеты,

установтенин показателей и методов оценки устойчивости раскройных ножей и составлении рекомендаций по повышению их износостойкости

Практическая значимость работы определяется расширением базы инженерных' расчетов и моделей ■ процессов резания лезвием Разработанные модели и аналитические зависимости взаимодействия пезвия и материала, методы расчета позволяют повысить достоверность проектных и поверочных расчетов и прогнозирования надежности лезвий и устройств технологического резания Предложенный метод оценки стабильности операций резания является осуществимым на практике в условиях производства Реализация предложенных конструкций лезвий и схемных решений устройств для технологического резания,' а также рекомендаций позволят повысить технический уровень производства изделии лехКой промышленности Использование результатов работы в учебном процессе высших учебных заведений будет способствовать

повышению качества образовательного процесса

Теоретическая значимость результатов работы По мнению автора для теории технологического резания лезвием наибольшее значение имеют

систематизация способов резания лезвием и формулировка базовых понятий теории технологического резания лезвием,

версия механики процесса деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала,

установления возможность оценки деформационных характеристик материала как на основе процесса его нагружения, так и на основе процесса его релаксации,

предложенная модель и аналитические зависимости параметров динамического («быстрого», скоростного) резания лезвием,

предложенные конструкция и методы расчета точечного (квазиточечного) раскройного инструмента и устройств,

разработанные вопросы статики, динамики, устойчивости и выносливости гибкошатунных раскройных ножей и механизмов,

предложенные показатели и метод оценки стабильности операций технологического резания,

разработанные новые решения конструкций и методов расчета раскройных инструментов и устройств

Достоверность научных положений, разработанных методов, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждена согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, моделированием явлений и устройств и наблюдением за эксплуатацией машин для технологического резаьия в легкой промышленности

Апробация результатов исследования. Материалы работы вошли в сообщения и получили положительное заключение на следующих научных конференциях

1 На заседаниях научно-технического совета НИИ легкого машиностроения (НИИ Легмаш, г Орел), 1977-1980 гг

2 На научно-технической конференции в Хмельницком технологическом институте бытового обслуживания (ХТИБО, г Хмельницкий), 1981 г, доклад «Автоматизация раскроя настилов текстильных материалов с использованием механического режущего инструмента»

3 На всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация технологических процессов легкой промышленности» (МТИЛП, г Москва, 1982 г), доклад «Разработка автоматизированных систем для раскроя наститов в швейной промышленности»

4 На научно-технической конференции в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (СПГУДТ, г Санкт-

Петербур! ,15-17 апреля 1998 г ), доклад «Разработка точечных рабочих инструментов и устройств для раскроя материалов»

5 На международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки техники и экономики легкой промышленности» (МГУД1, г Москва, 19 - 21 апреля 2000 г, по результатам пяти докладов по вопросам совершенствования раскройного инструмента и устройств

6 На международной научно-практической конференции (МГУС, г Москва, 12-14 октября 2002 г), доклад «Новое направление в разработке режущего инструмента к раскройным машинам»

7 На VIII международной научно-методической конференции «Непрерывное профессиональное образование в области технологии, конструирования изделий лыкой промышленности» (МГУДТ, г Москва, 31 марта - 7 апреля 2007 г ), доклад «О базовых понятиях и определениях теории технологического резания в легкой промышленноеги

8 Материалы и резучьтаты работы неоднократно представлялись на кафедре МАЛП МГУДТ и в отчетах по научно-исследовательским работам (важнейшая тематика)

Результаты работы используются в лекционном курсе, лабораторном практикуме, в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов на кафедре «Машины и аппараты легкой промышленности» МГУДТ Материалы работы вошли в учебные пособия «Процессы, инструмент и устройства резания в производстве одежды, обуви кожи и меха» - «КноРус», М , 2002 г (гриф Министерства образования РФ), «Технологические процессы производства изделий легкой промышленности» - «КноРус», М. 2003 г (гриф УМОлегпром), «Стратегия и тактика инвариантного конструирования, моделирования и опртимизации технических систем» - «КноРус», М , 2002 г Личный вклад автора состоит в

выдвижении и теоретической разработке идей по тематике работы, выдвижении и разработке версии механики процесса взаимодействия лезвия и обрабатываемого материала, определившей развитие теории техно тогического резания,

определении и формулировке проблемы и задач исстедования, разработке методов их комплексного решения,

непосредственном участии в разработке новых рабочих инструментов и устройств и методов их проектного расчета (патенты РФ), непосредственном участии и обобщении ранее выполненных и опубчикованных в соавторстве работ Автор защищает:

систематизацию способов резания лезвием, формулировке процесса и параметров резания лезвием, обобщенную аналитическую зависимость ддя определения угла резания,

версию теории технологическою резания лезвием на основе вероятностного (статистическою) представления механики процесса его деформац"оч"о-силевого взаимодействия с обрабатываемым материалом,

результаты углубленного исследования механических (деформационных) характеристик настилов материала с упруго-вязкими свойствами, возможность оценки упругой составляющей деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала как на основе процесса нагружения при сжаши, шс и на основе процесса релаксации оценку влияния ьа процесс взаимодействия скорости распространения деформации в материале,

статистическую модель силового взаимодействия лезвия и материала (настила мат ериала) и методику ее определения,

ре$ультаты исследования и обобщенную расчетную модель и метод определения усилия резания лезвием,

модель деформационно-силового взаимодействия лезвия и ма! ериала и метод расчета усилия резания при динамическом (скоростном урезании,

метод оценки стабильности выполнения операций технологического резания,

зерсии процесса работы, методы вероятностной оценки устойчивости, параметрической надежности и долговечности лезвий для технологического резания,

разработку, результаты исследования и методы расчета и оптимизации параметров точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента и усгройста дтя материалов с большим сопротивлением резанию,

положения теории и результаты исследования гибкошзтунных раскроинь.х ножей и механизмов, комплексную оценку работоспособности гибкошатунньгч раскройных ножей (выносливость, устойчивость долговечность),

схемные решения, рекомендации по реализации и методы определения значений параметров технических средств для технологического резания (защищенные патентами РФ) Публикации. Основные положения диссертации лично и в соавторстве опубликованы в 32 работах, из них 8 авторских свидетельств и 3 патента 19 работ опубликовано в изданиях, утвержденных Высшей аттестационной комиссией

Кроме того, опубликовано восемь тезисов докладов по резу льтатам работы на научных конференциях Результаты работы также нашли отражение в четырех учебных пособиях с грифом Министерства образования РФ и УМОлегпром

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и

приложения. Изложена на 35) странице, включая 121 рисунок, 28 таблиц. 1Трнложения представлены на 39 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены теоретические и практические предпосылки работы. Определено содержание проблемы развития научных основ технологического резания лезвием и решения теоретических вопросов механики средств раскроя и обработки резанием исходных материалов в производствах легкой промышленности. Сопутствующей частью решения проблемы явилась разработка новых средств раскроя. Содержание проблемы определило задачи исследования и комплексный подход при его проведении. Показано, что теория технологического резания лезвием не отражает достаточно объективно реальный процесс взаимодействия лезвия и материала, а ее базовые понятия и определения Нуждаются в уточнении

И главе дано толкование базовых понятий и определений теории и систематизация разновидностей технологического резания лезвием (таб. I), по мнению автора более точно отражающие сущность и назначение этого процесса.

Таблица 1.

Казовые разновидности технологического резания лезвием.

I; .'К.: 1" с яанйе

Рсоищее резание

б - скорость И0Ж.1 !:.>;■ .1. ПЛОСКОСТИ

ЦН герм Л. 1.1

11 ■ СИОрОСТ!" перемещении

ножа перпенздхулярш)

и носкости материала,

Скользящее ржание

Рсаанне i.ihi.к-"

Ь- ыфнат с всивратно-., пин ^йм^сниен 1>инс1 о нэ леи 1-Й.

а - вариант с поступательным перемещением одного из лезвай.

я - вариант реааннй :: | змпом

Е> Ф]| I не

, с рданнс.

11редложена обобщенная аналитическая зависимость для определений угла резания (разделения материалов) лезвием (рис. 1).

кромки; и. - горизонтальная скорость (скорость раскроя); - вертикальная скорость

ножа; к -ир' ^г

Рассмотрен и уточнен процесс деформационное илового взаимодействия лезвия и материала, предложен метод моделирования (про|рамма Л 8 Р1 - ИЗ ЮПЛ Л ЙН) зависимости усилия резания от величины проникновения лезвия в материал (рис. 2).

Рис. 2. Кривая зависимости силы вырубания при ¡внедрении лезвия резака н материал (л - бычина, о - выросток): ! - стадия объемного деформирования; 2 - стадия разделения волоков

Таблица 2.

Значения пар а метизов процесса рубящего резания

Параметры Бычина Выросток |

Толщина материала мм 3,9! 1,42

У ; ол ззточкн а11 20 :о :

Максимальная экспериментальная сила вырубаний Р„„ Н 2361 4264

Максимальная теоретическая сила вырубания /'„,„ г, Н 2362,34 4264,29

■ Относительное отклонение максимальной силы вырубания ■ % 0,0565820 0,006791?

Средняя сила сжатия сж, Н 11 34,95 2119.13

Средняя сила разделения, Рсо „.„.-, Н 1292,28 2169.21

Полная экспериментальная работа вырубания Дж 4.61$ 75 3,02745

Полная теоретическая работа вырубания №т, Дж 4,633705 3.01769

Работа сжатия Н'^, Дж 3,309499 2,071128

Работа разделения Дж ! ,324206 0,9465617

Относительное отклонение полной работы вырубания 0,3889869 0,3223775

Во второй главе изложена вероЕтнострая (статистическая) персик механики деформационно-силового взаимодействия лезвия и обрабатываемого материала, позволившая адекватно отразить в теории технологического резания лезвием реальный процесс. При этом технологическое резание рассматривалось как способ разделения материала его направленным разрушением лезвием. Вследствие деформации материала в его контакте е режущей кромкой лезвия возникает разрушающее напряжение. Это напряжение является переменной величиной, разброс которого в процессе резания вызывается

нестабильностью механических свойств материала, ею анизотропией, отклонением параметров чезвня ог номинальных значений и износом при работе Следствием -»того является разброс величины важнейшего параметра деформационно-силового взаимодействия пезвия и материала -усития резания

В работе система «лезвие - материал» рассматривалось как вероятностная и характеризовалась показателями, принятыми в теории вероятностей и математической статистике Значение разрушающего напряжения и соответствующего усилия резания определяется действием многих факторов В контакте режущей кромки с материалом (например, текстильным) возникают напряжения растяжения, сжатия (смятия), сдвига и др, сочетание и степень влияния которых на общее разрушающее напряжение различное Как правите разрушающие напряжение и соответствующее усилие резания как случайные величины подчиняются нормальному закону распределению вероятности Учитывая трудности аналитического описания подобных систем, для этой цели в работе предложено использовать статистическое моделирование (методы Монге-Карто) При этом усилие резания определялось по формуле

где Рр - уситие резания, приложенное к лезвию, «¡> - коэффициент (0 4-0 9), /%р - площадь режущей кромки, Scp - среднеквадратическое отклонение усилия резания на режущей кромке, стр ср - среднее значение усилия резания на режущей кромке, R, - псевдо-случайное число (0-1)

Дг'я розыгрыша случайных значений R, была испопьзована программа в форме пошагового генератора MCG — Monte-Carlo Generator

Для статистической обработки использовалась программа «Статистика» комплекса ASPI

В главе приведен пример моделирования усилий резания для настила х/б-ткани, для которой разрушающее напряжение под режущей кромкой для случая преобладания деформаций растяжения составляет стрраст - 35,7 Н/мм" (минимальное напряжение), а для случая преобладания деформации сжатия (смятия) - ар сж = 368 Шмм2 (максимальное напряжение)

В таб 3 показаны примеры реализаций значении усилия резания

Таблица 3

Примеры реализаций значений усилия резания

реализации 2 3 4 5 б 7 8 9 10

Усилие резання (Л™) 136,835 133,015 131,271 131 729 137,947 121,941 139,829 133,341 139,667 132,2

№ И 12 13 14 15 16 | 17 18 19 Z0

реа тупи»

Усилие резания 146,263 137,102 146,071 124,583 128,539 144,871[о5,889 1 149,579 132.109 | 135 609|

В таб 4 показаны статистические оценки параметров распределения

Таблица 4

Статистические оценки параметров распределения

Оценка Без поправок Шепарда С поправка ми Шепарда г -1 Несмещенны е

Математического ожидания 134,3091135 134,2792630

Дисперсии 50,158633 6 49,984196 1 49,4941216

Среднеквадрат ического от ктомения 1 082^760 7,0699502 1 7 0352059

■лсимметрии 0,0619308 0,0622552

Эксцесса 0 2429657 0,2429657 -

Разброса относитетьно выборочной ! средней (коэффициент вариации), % 1 - 5,2392348

Уставная чодечь силового взаимодеиствия лезвия и материала показана на рис 3

р I. р<=>

Ррв5 1

^р«5 N

I \

с ра' а У

* 1 Г ' 3 Арв! <

Рис 3

В модели по оси абсцисс откладывается длина линии реза 1ри, по оси ординат - толщина материала (высота настила) //,,, которые определяют границы силового поля взаимодействия Координаты 1\, 12, , I, участков пинии реза соответствуют полученной последовательности реализаций Ррс1 на этих участках Ломаная линия, соединяющие точки, соответствующие

реализованным значениям Рг„, условно демонстрирует изменение усилия резания по развернутой (в прямую) линии реза Экспериментальная зависимость усилия ре!ания по длине настила может быть аппроксимирована теоретической зависимостью с использованием известных методов

В главе для оценочных расчетов усилий резания предложена обобщенная формула для разного профиля лезвий и обрабатываемого материала, коюрыи можег быть принят подчиняющимся закону Гука и не подчиняющимся этому закону Проведено экспериментальное исспедованге и даны аппроксимирующие зависимости усилий резания настила текстильных материалов от параметров лезвия, характеристик настила материала и режимов резания

Большинство исходных материалов легкой промышленности обладают упруго-вязкими свойствами, которые проявляются при его взаимодействии с лезвием на высоких (динамических) скоростях резания В этом случае полное напряжение в контакте лезвия и материала равно

где е - —, Ь - толщина материала (настила), 1\ж - величина деформации 11

материала до возникновения разрушающего напряжения, «ге1 - скорость резания Е - модуль упругой составляющей материала, ь - коэффициент вязкости материала

Сита, действующая на площадь 5 контакта с лезвием, например на режущую кромку, будет

При динамическом резании, в случаях, когда правомерно допущение, что деформация ев~0, тс е-,= сотласно принятой версии (по модели Максвелла) получим

где Е1л - локальный динамический модуль деформирования, ед -относитетьная деформация соответствующая упругой составляющей, Ь- -аналог толщины слоя материала (высоты настила) при статическом резании

v

а = £е + 2 г] ---

И

И

v

Е е - 2п--' к

Тогда

Для оценочных расчетов усилий резания используется зависимость применительно к лезвию с двухсторонней клиновидной заточкой

1г а

+2/1

1 А'

к 4

А/.

-япа + --

2 А

|л£соз:

«Л

где 5 - ширина режущей кромки,

/р к - дчина режущей кромки,

Е - модуль деформации,

/гсж - величина деформации материала,

/г - чачалыгая толщина материала (высота настила),

/- коэффициент трения лезвия о материал,

оР - разрушающее напряжение,

а, - рабочий угол заострения лезвия (угол резания),

ц - коэффициент Пуассона

Приведенное выражение, устанавливающее связь важнейших параметров процесса резания, по своей структуре является достаточно универсальной зависимостью, однако при широких возможностях использования формула описывает зависимости (павным образом) при статическом взаимодействии лезвия с материалом Учитывая особенности динамического резания материала с упруго-вязкими свойствами, поведение которого в зависимости от скорости воздействия на него лезвия достаточно специфично, для определения закономерностей и параметров процесса рекомендуется отдавать предпочтение эмпирическим методам Однако некоторое восполнение этого пробела даег адаптация указанной формучы к условиям динамического резания, что позволяет получать оценки его параметров Величины параметров входящих в формулу, существенно меняются в условиях взаимодействия лезвия и материала при динамическом резании Так при скользящем резании значительная по величине составляющая скорости резания, направленная вдоль режущей кромки, уменьшает угол рабочего заострения лезвия (угол резания) и трансформирует режущую кромку (уменьшает ее ширину), что равносильно резанию более острым ножом Следствием сказанного является также уменьшение площади контакта режущей кромки лезвия с материалом в зоне резания, что может быть учтено с использованием известных зависимостей Контактное разрушающее напряжение определяется экспериментально, либо по приведенным выше формулам В

качестве модуля деформирования используется локальный модуль, который наиболее точно отражает состояние и деформационные свойства материала при данной его плотности и скорости деформации (воздействии нагрузки) Должна быть д?на оценка вошожною изменения коэффициента Пуассона от плотности и скорости резания

При воздействии механического режущего инструмента на \>атериал со скоростью близкой к скорости распространения деформации в данном материале, происходит его равномерное деформирование (деформация распространяется равномерно) В то же время, при высоких скоростях резания, когда скорос1ь воздействия тезвия на материал существенно превышает скорость распространения деформации, происходит концентрация и локализация деформации непосредственно у поверхности лезвия и более раннее возникновение в контакте с режущей кромкой разрушающею напряжения Это выбывает необходимость в ряде случаев учета на процесс деформирования материала, скорости распространения в нем деформации

В случаях, когда материал может считаться подчиняющимся закону Гука, либо когда длительность процесса деформирования близка по времени к процессу мгновенно-упругого восстановления скорость распространения деформации в материале может быть определена но формуле

где - скорость распространения деформации в материале, \>Р - скорость резания, Е- модуль упругости, р - плотность материала в сжатой области

При сжатии материала скорость деформирующего воздействия лезвия (скорость резания) и скорость распространения деформации в материале направлены в одну сторону

В работе рекомендованы модели и зависимости для оценки ударного воздействия лезвия на обрабатываемый материал Это необходимо при расчете параметров деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала при определенных способах и режимах технологического резания

С использованием положений теории надежности предложены показатели и разработан метод оценки стабильности выполнения операции технологического резания Рассмотрен пример такой оценки

При исследовании механических (деформационных) свойств исходных материалов (настилов материалов) используемых в легкой

промышленности был использован компьютерный комплекс «RELAX» При проведении работы с установкой «RFLAX» нами была расширена отпасть исследований с его использованием определены характеристики процесса деформации материала (настилов материала) при сжатии, проведена оценка скорости релаксации в материале, установлена закономерность и показана возможность оценки деформационных характеристик материала как на основе процесса его нагружения, так и на основе процесса его релаксации

В третьей главе изложены результаты исследования ножей раскройных автоматов Технологические возможности и работоспособность автоматов в наибольшей степени определяет рабочий инструмент - ножи Исследования показало, что изнашивание в процессе работы уменьшает устойчивость ножей и вызывает ошибку позиционирования режущей кромки, в спецствии ее схода с линии резания при программном повороте ножа (рис 4)

У

у +Ау

^^ 7 -¿У

• It »'

" 1

Рис 4 Смещение реж>шей кромки от износа и - износ, а, а', а" - положение режущей кромки до и после износа и поворота ножа, Дх, Ду -ошибка позиционирования - смещение кромки

Из1 иб ножа и ошибка позиционирования, в свою очередь, вызывают ошибки раскроя 5| и 5г Оценка ошибки раскроя Ь2 может быть проведена по ошибке позиционирования Ду, приняв ее за аналог 62 В соответствии с этим безотказность раскройных ножей оценивалась по двум критериям -

устойчивость и ошибка позиционирования В общем случае область работоспособности изделия можно рассматривать как множество состояний определяемых значениями выходных параметров (параметров функционирования), при которых огказа не происходит Если состояние издечия характеризуется двумя выходными napaveTpaMn и будет происходить процесс их изменения, го множество состояний будет связано с двумерным пространством (плоскостью) 1 раницы множества состоянии в двухкоординагной системе определяются предельно допустимыми значениями параметров .РкрГре1 и А>„ре1 Предельное состояние (параметрический отьаз) наступает, если любой из параметров превзойдет допустимое значение, указанное в технических условиях на экспяуатацию При этом начальное состояние изделия определяется начальными значениями параметров Ркр(0) и Av<o). (Ду,о)-0) Точки с координатами Ркр(1) и ДУ(ф определяемые через равные прочежу!КИ времени работы, образуют траекторию на плоскости (рис 5) Выход из строя изделия происходит, когда один из параметров, определяющих работоспособноегь, выходит за границу множества В рассматриваемом примере это можег произойти вследствие потери устойчивости (траектория 1), либо ошибки позиционирования (траектория 2)

Рис 5 Дв>хпарачетрическая оценка работоспособности ножа

Как отмечалось выше, в качестве единого параметра, характеризующего работоспособность по значению Р{Т), может быть

использован непосредственно износ «U» Ресурс раскройных ножей определяется скоростью их изнашивания, причем периодическая заточка ножа также равносильна его износу, который условно мо^но считать происходящим равномерно между заточками ножа Скорость изнашивания раскройных ножей определяется действием большого числа факторов и является случайной величиной Характерен случай, когда она подчиняется нормальному закону распределения вероятностей Согласно этому, вероятность безотказной работы оценивалась как вероятность непревышения ошибок раскроя б, и^ предельно-допусшмых значений

P[(S,>0„ -6,)>0J,

Прогнозирования параметрической надежности раскройных ножей по износу проводилось определением изменения во времени вероятности их безотказной работы Предельное состояние наступало при достижении износа предельно-допустимого значения Прогнозирование проводилось по известной формуле

'max ~ а0 ~ Уср^"

где Р(Т) - вероятность безотказной работьг ножа, Ф - нормированная функция Лапласа, аа - среднее значение случайного начального параметра а, оа - среднее квадратическое отклонение атого параметра, итах -предельно-допустимый износ, уср - среднее значение скорости изнашивания, оу - среднее квадратическое отклонение скорости изнашивания, t_T - наработка

По данным наблюдениям за эксплуатацией автоматов на операциях раскроя настилов материалов для корсетных издетий моделирование их работы методом статистических испытаний и проведенных расчетов определены ошибка позиционирования режущей кромки ножа Ду (рис 6),

Р(Т) = 0,5 + Ф

Рис б Зависимость ошибки Лу от износа и угла поворота нол а р

функция распределения вероятностей ошибки позиционирования Ду, функция распредепения ресурса (наработки) раскройных автоматов и вероятность безотказной работы

Исследование подтвердило, что ножи раскройного автомата обеспечивают при назначенном ресурсе по их износу требуемую вероятность безотказной работы по обоим критериям

Разработано устройство для раскроя настилов материала многолезвийным ножом (патент РФ №2002131271, БЮЛ№24, 27 08 04 Г) Даны методы расчета параметров устройства

В автоматах для раскроя полотен ма1ериала в один слой и листового материала используются ножи с наклонной режущей кромкой, осуществляющие вертикальное перемещение и программируемое перемещение по линии раскроя (рис 7)

Рис. 7, Верхнее н нижнее положения ножа: ! нож (1 - ¿шина острия. Ь - ширина нижа). 2 - материал, 3 - основание, п,. н2 - соответственно горизонтальное и вертикальное перемещения ножа.

Рассмотрена особенность работы и расчета ножей я автоматов а двух версиях.

Версия первая - резание материала происходит за счет наклона режущей кромки ножа, при его движении из верхнего в нижнее положение осуществляется постоянный контакт режущей кромки с материалом. Движение ножа по горизонтали происходит при его перемещении из нижнего положения в верхнее. Вторая версия отличается от первой тем. что движение ножа но горизонтали происходит непрерывно.

По цервой версии за период смещения ножа из верхнего положения в нижнее на величину Н длина реза составляет:

где р - угол наклона режущей кромки.

Средняя скорость к2 движения ножа из верхнего положения в нижнее

равна:

о,» н/\ =2Н/, м/с. / V

Соответственно скорость о, горизонтального движения ножа при его перемещении из нижнего положения в верхнее при сохранении контакта с материалом составит:

м/с.

/ 2/

Соотношение между скоростями:

^ = т .

О, 2й/18р>

и, =1>; ШР

По второй версии при движении чожа вверх для сохранения контакта режущей кромки с материалом нож должен переместиться по горизонтали на величину /р = // Р Средняя скорость ножа в этом

движении должна быть равна

= 1,/\ = 2/р/, м/с

/27

Далее, при движении вниз нож продолжает движение по горизонтали со скоростью и, Тогча общая длина реза за цикл движения ножа равча 2/р Углы резания по рассмотренным версиям определяются по приведенной выше формуле

Рассмотрена также особенность работы и расчета дисковых раскройных ножей автоматов

В четвертой главе рассмотрен разработанный механический то ючный (квазиточечный) раскройный нож и приведены результаты его исспедования Нож предназначен для раскроя материалов с большим сопротивлением резанию, не нуждается в переточках и сокращает число необходимых движений для его ориентации относительно линии резания Нож выпочняется в виде струны, либо стержня, которые имеют поверхностный режущий стой (патент РФ №2127340 Бюл №7 10 03 99 и патент РФ №2220840 Бюл №1 10 01 2004 )

При одновременном движении ножа по направлениям скоростей о, и и2 следует рассматривать резание как внедрение в материал по направлению скорости резания + «? эллиптического цичиндра с

режущим покрытием Цилиндр образован боковой поверхностью ножа и двумя секущими плоскостями, наклон которых к оси ножа равен наклону скорости ир1, и отстоящих друг от друга на высоту настила материала Н (рис 8) Угол наклона к оси ножа скорости ир=) соответственно равен

и2

Рис 8 Схема внедрения нола в материал

Зависимость между горизонтальной скоростью (скорость

раскроя) и вертикальной скоростью к2 ножа должна быть

И

и2 =-V, ,

где т), - средняя высота режущего зерна, Н - высота настила Расчетная схема для определения усилий резания ножом показана на рис 9

Рис 9 Расчетная схема / - нож с режущими чернами 2 - материал 6 - ширина кромки, h - высота рабочей части зерна, ор- разрушающее контактное напряжение, Е - модуль деформирования, /;„ - высота разрубаемого черном слоя материала в середине кромки, Лсж- величина углубления в материал зерна когда на режущей кромке возникает разрушающее напряжение ор (величина сжатия), 2ар -\гот между 1ранячи зерна, / - коэффициент трения, U - расстояние между реж)щимн i ромками (вершинами) соседних зерен

Для практических расчетов примем допущения, что р = 0°, lK, h, угол резания 2ар равен углу между гранями острия ножа, /, - (при напряжении ор), hM = /2

Общее усилие, соответствующее максимальному сжатию материала и возникновению на режущей кромке зерна разрушаемого контактного

напряжения ор> равно

P = 5Acjp+™Ai/Itgap^ + ^sm2ap+^-/cos2apj

Математическое ожидание суммарной силы резания определяется как среднее значение композиции нормальных распределении о, ap, h /4, 12

mZP=m.mt,

где mP - среднее усилие резания зерна, - среднее число режущих зерен рабочей части ножа

л'гр = пРНт

где R - радиус ножа, Н - высота настила материалов, т2 - среднее значение числа зерен В практических расчетах параметров раскройных ножей с использованием предлагаемого метода целесообразно вводить поправочный коэффициент и опредетять значение силы ZP по формуле

т1Р = mZP у, где у - поправочный коэффициент, у = 1,5-2

Проведенные расчеты и эксперимент показали, что предложенные модель и метод расчета усилия резания ножом с режущим покрытием позволяют оценить это усилие, по крайней мере, по порядку величин, что делает ею пригодным дтя оценочных расчетов

При раскрое настилов тканей и им подобных материалов струнным ножом происходит его прогиб вследствие действия боковой сипы со стороны настила Прогиб ухудшает показатели ножа как точечною раскройного инструмента, вызывает погрешность срезов (рис 10)

Ри. 10 Схема бокового шлиба стр\иного ножа

В работе предложен метод расчета прогиба (изгиба) струнного ножа с использованием известной задачи о действии подвижной нагрузки на упр\гую систему, что дает достаточно точное по крайней мере по порядку величин, описание и расчет прогиба ножа дтя практических целей

В рассматриваемом случае эффект упругого основания создается за счет натяжения струнною ножа, которое в каждой точке рабочего участка создает силу реакции, пропорциональную про!ибу ножа в этой точке от боковой силы При этом подвижная нагрузка обусловлена движением но/га вдоль своей оси и боковой силой Сила (7 натяжения ножа рассматривается как аналог жесткости и уравновешивается боковой силой

Схожесть физической картины в рассматриваемых сдучаях може1 быть проиллюстрирована, если системе «но^к-настил» мысленно сообщить скорость, равную и обратно направленную скорости и2 ножа вдоль ею оси Гогда струпный нож становится неподвижным, а нагрузка (боковая сила) получает движение по нож> со скоростью и2 При этом происходит изгиб ножа

При более точном расчете необходимо также учитывать деформацию от боковой силы самого настила, уменьшающей высоту «бегущей волны», но не ошибку раскроя Считая настил материала в

спрессованном состоянии упругим, его деформация может быть учтена коэффициентом

Тогда прогиб струны описывается дифференциальным уравнением В итоге получим дифференциальное уравнение прогиба (изгиба) струны (рис 10)

^д'у д-у О—£ = -т— f-цу, ôz ôt

где G - сипа натяжения струны,

z - координата текущего сечения струны, отсчитываемая от неподвижного начала координат, I ~ время,

m - масса единицы длины ножа, у - прогиб ножа,

г| - коэффициент пропорциональности, характеризующий жесткость (ее аналог) ножа, создающую эффект упругого основания за счет его нагяжения

Прогиб / струны имеет вид

f = CiSinXÇ + с2 cosAï;, 5 cos kl sm )J

Cl =--~ ' C2=° >

- t .ч b2 m ~ r\

где c=(z-v)t), v -скорость струны, к =---, 2а = — , о = — ,

1 + 2av~ G G

где 8 - допустимый технологический прогиб ножа в его середине

В работе предложен метод расчета предельно-доп> стимого значения диаметров направляющих барабанов и шкивов раскройных устройств Расчет предельно допустимого диаметра производится с учетом напряжения о г изгиба ножа на барабанах и шкивах и напвджения от натяжения ножа

Предельно допустимое значение (минимальное) диаметра барабана ■шбо шкива будет равно

D = I— ™ PSf -Ж

nd2

orp

где d - диаметр ножа, Е - модуль упругости материала струны, Рохр -усилие отрыва зерна, Smv - площадь отрыва зерна, Р - усилие натяжения, у - коэффициент запаса (Рис 11 и 12)

Рис 11 Заплсичость напряжения в сечениях ножа от диаметра шкивов (барабанов) (1">) - значения напряжении отрыва при зеитии отрыва соответственно 10, 9, 8, 7 и 6 Н

Рис 12 Зависимость минимального, предельно допустимою диаметра шкивов (барабанов) от усилия отрыва зерна

Также предложен метод учета при определении рациональных значений барабанов и шкивов переменных напряжений

В работе разработаны схемные решения раскройных устройств со струнным ножом и даны аналитические методы определения их параметров (патенты РФ №2127340 и №2220840)

В пятой главе рассмотрены теоретические вопросы статики, выносливости, кинематики и динамики раскройных гибкошатунных ножей и механизмов В этих механизмах шатун и лезвие выполнены как одна деталь (рис 13 и 13)

!Рис 13 Раскройный нол-

ш<"тун А - гибкая часть I нола^лаачн-) Б - лезвие ножа

Рис 14 Расчетная схема шатуна

Рис 15 балки

Схема шатуна

При статическом расчете изгибающаяся часть ножа - шатун -рассматривалась как консольная балка с задечкои в начале направляющей лезвия, находящаяся под действием изгибающей силы Р, возникающей при изгибе ножа кривошипом (рис 15) Растяжение и сжатие ножа не учитывалось Длина балки, соответствующая ддине изгибающей части ножа, меняется в зависимости oí почожения кривошипа

Величина силы Р связана с прогибом/соотношением

где Е - модуль упругости материала ножа, J— момент инерции сечения гибкой части ножа (шатуна), /= г cos(p, г — радиус кривошипа, <р - угол поворота кривошипа, /(ф) - текущая длина шатуна Величина /(<р) в первом приближении может быть определена по зависимости

/(<р) = -ÍÍT+ i2 - 2Lr sin ср, расстояние от оси вращения до начала направляющей

L является важным параметром механизма,

где L -лезвия ножа Расстояние

определяющим его габариты и влияющим на изгибные напряжения, возникающие в ноже

Напряжение в сечениях ножа является величиной переменной по длине параметра L

Напряжения, возникающие в шатуне - в заделке балки при различных положениях кривошипа (угла ср) определяются зависимостью

3 rEhcos ш

а =-------,

2(L" +r - 2Lrsin ф)

где h — толщина ножа Угол фцтр, при котором напряжение в заделке балки наибольшее, определяется решением уравнения

d<5 _ - GrhEs\mp{l: f-r: -2L) smip)-\2r2 LhEcosqi dq>~ (2L2 +2r! - 4tLsm<p)!

L2+,* (L2+r2) I

То'-да sin m =----±, ------- + —

' Sir ]]{ 8rL J 2

Таким образом, значение ф,кстр опредетяется радиусом кривошипа и параметром L механизма Сечение, в котором напряжение наибольшее, отстоит от шарнира А на величину Лксгр и определяется при (¡>,кСТр

Величина Ф,ксгр при г - const определяется параметром L раскройного механизма Это позволяет определить максимальные напряжения, возникающие в сечениях тгибающей части ножа в зависимости от основных параметров механизма, которые определяют также основные характеристики самой машичьт Зная при этом максимальные напряжения, можно определить необходимые параметры и материал ножа

Параметр L механизма определяется зависимостью

П. Г г ЗгЕ/icosm

Л = г sin ф + .Ir" sm ф - г +--------

V 2 а

Зависимость позволяет находить допустимое значение параметра L от материала и размеров сечения ножа

Необходимая долговечность i ибкошатунных ножей определяется не только износостойкостью лезвия, но и сопротивлением усталостному разрушению изгибной части ножа

При работе машины участок А ножа изгибается, исполняя роль шатуна (условный шатун) Участок Б явпяется лезвием (рис 13) Условный шатун подвергается повторно-переменному изгибу с периодом, равным одному обороту кривошипа и частотой, соответствующей частоте вращения кривошипа При этом каждому положению кривошипа соответств) ет свое максимальное изгибное напряжение в сечении ножа, расположенном в начале направляющей - на расстоянии 10 от оси

вращения кривошипа

В первом приближении цикл может быть принят симметричным (рис 16)

Рис 16 Цикп нагр>зки ножа (г = 20 мм, L - 140,8 мл)

Расчет характеристик выносливости ножей производился с использованием модификации теории подобия усталостного разрушения Когаева-Серенсена

lg[ - 1 ] = v(a)| 1,946 -lg~ + iy \

где ana*\ = а(а)(а\)р - максимальное напряжение в зоне концентрации, а(с) - теоретический коэффициент концентрации напряжений, (a ,)D - предел выносливости детали, v(cr) - параметр уравнения подобия,

L - часть периметра сечения, в котором действуют максимальные напряжения,

и - относительный максимальный градиент первого главного напряжения в зоне концентрации, tt'p = lgln[l/(l-P)] + 0,159, Р - вероятность разрушения Предел выносливости а 1Л. определяется по кривой усталости, принятой в следующем виде

(о =

где N- долговечность в циктах,

В, р - параметры уравнения кривой усталости для гладких лабораторных образцов диаметром 7,5- 8 мм Уравнение кривой усталости детали

(<a,=[fl(AOi

-вИ-гЮ

1(0» 1 940-lgÍ+H'

2а(ст)

Ha основании литературных данных принята с ¡едуюгцая зависимость параметра v(o) от статической прочности стали

v(cr) =■ (0,2-0,0001ав) Зависимость амплитуды цикла напряжений аа от конструктивного параметра механизма L показана на рис 17

1 0 ПС 140 150 L

Рис 17

Пределы ограниченной выносливости детали-шатуна (ст для логарифмов ^Л' долговечности N в циклах при разной вероятности разрушения Р представлены на рис 18

(а,)Д МПэ

С>/>-<М0 /МХ05

Рис 18

На рис 21 представлена функция распределения предела выносливости ножа-шатуна

Расчетные кривые усталости гибкошатунного ножа для разных вероятностей разрушения Р, определенные по уравнению приведены в табл 5

1аблица 5

Зависимость пределов ограниченной выносливости от вероят ности разрушения

Вероятность Р Пределы выносливости, МПа для логарифмов долговечностей

4,0 5,0 6,0 6,301 7,0 I

0.00001 ; 349,3 293,8 247,1 234,5 207,8

0,0001 375,9 316,1 265,9 252,4 223,б-1

0,01 453,9 381,7 321,0 304,7 270,0

0,05 492,3 414,0 348,2 330,0 292,8

0,10 511,5 1 430,2 361,8 343,4 304,3

0,30 547,8 460,7 ^ 387,5 367,8 325,9

Г 0,50 569,7 589,1 479,1 403,0 382,5 ! 338,9

0,70 495,5 416,7 395,5 | 350,5

0,90 613,5 ! 515,9 4Я3.9 411,9 364,9 1

0 95 1 683,9 ¡524,7 _441,3 418,9 371,1

0,99 641,5 539,5 453,8 430,7 381,6

0,999 658,9 554,2 466 1 442,4 392,0 '

0,9999 Г" 671,8 565,0 475,2 451,0 399,6

Проведено экспериментальное исследование числа циклов движения лезвия до износа и проектный расчет применительно к передвижной раскройной машине Среднее число цикюв до износа составило 1 53*106 Соответственно при запасе 30%, ресурс лезвия должен составить 2*10 6 циклов

Следует отметить, что число циклов может существенно изменяться в т^ или иную сторону в зависимости от вида раскраиваемых материалов

Разработанная на основе статистического критерия подобия усталостного разрушения методика расчета характеристик выносливости гибкошатунных раскройных ножей позволяет по результатам усталостных испытаний стандартных образцов оценивать на стадии проектирования показатели надежности и долт овечности элементов конструкций раскройных машин

Для оценки и прогнозирования работоспособности гибкошагунных ножей рассмотрен продольно-поперечный изгиб гибкой части ножа-шатуна, которая может выпучиваться при ее достаточно большой длине и малой изгибной жесткости, вплоть до заклинивания Периодические перемещения точки А (рис 20) возбуждают вынужденные поперечные

колебания Гибкая части ножа, рассматривалась как стержень постоянного сечения ножа

Продочыю-поперечный изгиб гибкой части ножа рассматривался для ряда фиксированных последовательных положений кривошипа, в которых она имеет разные длины в разные моменты времени, соответствующие выбранным положениям кривошипа Исследование проводится меюдами статики

Движение т0чки л задано кинематически, она движется по окружности радиуса г, и ее положение определено в каждый момент времени (рис 20) Шарнир А является подвижным соединением ведущего звена - кривошипа и ножа-шатуна Общая реакция в этом шарнире складывается из динамической составляющей силы инерции механизма и составляющей от изгиба ножа

При рассмотрении дачной задачи рассматривались два периода движения ножа-шатуна период, когда происходит его сжатие, приводящее к продольно-поперечному изгибу, и период, когда на условном шатуне действует растягивающая сила Для определения параметров ножа-шатуна наибольший интерес представляет период, когда он находится под действием сит, приводящих к его продольно-поперечному изгибу Рассмотрение периода, когда действует растягивающая сила, необходимо для получения полной картины нагружения и деформации ножа-шатуна

Для получения оценочных величин критических усилий, при которых шатун теряет работоспособность (выпучивается) при заданных значениях параметров шатуна, рассматривалась задача о прогибе стержня под действием продольных и поперечных сил, приложенных в точке А, иначе, продольно-поперечный изгиб стержня При этом строитесь картины

г

Рис 20 Расчетная схема к выгоду уравнения продо'1Ь,ю-гк)черечного изп'ба шатуна

изгиба в разные фиксированные моменты времени по отдельности и находился в чаждый из них максимальный изгибающий момент в сечениях стерлшя Л/™, Последний может оказаться максимальным в разных сечениях Из получающихся наибольшее значение - это является построением форм изгиба в фиксированные моменты времени При этом решение задачи приближенное

Полученные таким образом значения давали представление о порядке величин и качественных зависимостей между параметрами в общем виде

Продольная нагрузка на шатун определяется ситой резания Fp, силои сухого трения в направляющей Fxp, силами инерции условного ползуна Ft'' Сила резания в первом приближении считалась постоянной, не зависящей от положения кривошипа Тогда направление сил резания и трения будет одинаковым и направленным в сторону, обратную скорости ножа Обозначим F,р Рассматривался установившийся процесс

резания

Для удобства построения формы прогиба вводилась система координат 2, т) с началом в точке В Ось z направлена вертикально вверх, ось г| образует с ней правую систему координат Здесь/ = rsincp, <р =~ со/ / -длина шагу на в текущий момент времени принималась равной при малых прогибах шатуна длине хорды АВ, т] =J{z) - прогиб в текущем сечении

Отсче1 yi ла <р велся от крайнего верхнего положения кривошипа против часовой стрелки Сила реакции со стороны кривошипа на шатун представлялась в виде двух составляющих продольной, не меняющей направления Р: (параллельной оси г), и поперечной Рп

При этом из уравнения равновесия сил но оси z будет

р, = /=".+ к,

где Р, является конкретной известной величиной в заданный момент Составляющая Рп неизвестна Прогибы стержня считались малыми Очевидно

Р2 = F0 + F," при 0 < ш/ < л Рг = -(F0 + F,") при л < со/ < 2л Критическая сила, при которой произойдет выпучивание шатуна, определялась методом Эйлера Согласно рис 22, изгибающий момент в текущем сечении шатуна равен

M = Pz(f~v) + Pr}(l~z),

где I = const, v -J[z)

М = EJv",

где здесь и далее, штрихами обозначались производные по аргументу, а точками - производные по времени

Дифференцируя один раз по z обе части полученного равенства, имеем уравнение

LJv" = -Pv'-Pn

или

v" + a v' =-n P,

где

P P EJ P

Для данной задачи важней случай сжатия шатуна (0 <ср< к), когда Р.> 0 и шагун может выпучиться

Прогиб, а значит и изгибающей момент M будет больше в интервале поворота кривошипа (0< ® < я ) В итоге

f (- cos ai siria + sin a! cos az-\ (-) = ;

Д^-sir a; + oí cos cclz - - :)-sma! -razccsal],

al 1 I

I = a/ cos a! -sin a/ sin a/, cosa/|

где Д -

Критический случай, когда стержень выпучивается, будет при Д = О,

т е

с/сога/ - вша/ - О

или

= а/

Пуст первый (наименьший) положительный корень, уравнения а,' =■ Ь Т.01 да а, = Ы\ и, значит,

I2 £/ ' I-

или дтя каждого рассматриваемого положения кривошипа

Р+Р" = -- Е.Г V

Так как сила инерции условного ползуна прямо пропорциональна его массе и квадрату угловой скорости вращения кривошипа, то равенство дает критические соотношения Отсюда, при заданных конструкшвных параметрах можно найти ограничения на величину силы резания, или наоборот, при известной нагрузке найти предельные значения дтя У, г, со и др , при которых происходит выпучивание шатуна Далее стедует взять меньшие значения из полученных в интервале поворота кривошипа О < ср < л Это позвотит на стадии конструирования подбирать параметры гибко-шатунного механизма так, чтобы избежать критических соотношений

Определим сечение шатуна, где М = Л/тах для формы изгиба

М(г) = Ы\" - -£/ а2 бш а(! - г) = - ^ Р эш а(/ - :), А А

Л/'(г) - - Р ас05сс(/ - г), А

со$а(/-г,) = 0, г, </,

\ 71 ; 71 а(,'-г ) = -, г, =/--,

здесь г, - координата сечения, в которой изгибающий момент достигает экстремума

Чтобы стержень не выпучивался, должно быть ограничение на

71

сжимающее усилие Р, а именно а /<«./ Но оь/ = Ь, значит а '<Ь<-,

2

откуда

ее, - ^а/ - < 0,

Г| < 0, те экстремум не достигается в пределах длины стержня Максимальные значения изгибающего момента по-прежнему будут в заделке Величина этого момента будет зависеть от угла поворота кривошипа

Проведено решение для интервала растягивающего усилия, действующего на шатун со стороны кривошипа

Для комплексного расчета и оценки работоспособности гибкошатунных ножей и механизмов, наряду с продольно-поперечным изгибом гибкой части ножа (шатуна), рассмотрено воздействие настила материала на чезвие ножа и ее изгиб Пластинчатые стержневые консольно закрепленные ножи в раскройных автоматах совершают возвратно-поступательное перемещение вдоль режущей кромки и перемещение в плоскости настила материала Для предотвращения вертикального смешения слоев материала имеется прижимная лапа, в которой смошированы направляющие ролики ножа При раскрое лапа опускается до уровня настила В таком положении, рочики обеспечивают некоторое защемление части ножа, находящейся в контакте с ними По условиям экстуатации острый конец ножа не выходит за пределы щетинистого слоя Нож рассмотрен как гиоский стержень постоянного сечения

При изгибе ножа вследствие потери устойчивости, дейсшии боковой силы, возникает противодействие этому изгибу со стороны материала (эффект демпфирования) Это «ледует учитывать при оценке устойчивости стержневых раскройных ножей

Получены аналитические зависимости между параметрами ножа, настила материала и реакцией настила при изгибе ножа Ось г направлена вдоль оси ножа, прогибы отсчитывались по оси у, составляющей правую систему координат с осью г При работе ножа лапа находится на уровне

поверхности настила. Задача сводилась к изгибу защемленного стержня на деформируемом основании.

I

Рис. 21. Условна ¡ащемленный стержень (нож) в слое материала (на упругом основании). А - толщина слоя.

Расчетная схема приведена на рис. 21. Материал считался упругим в зоне контакта с Ножом.

Дифференциальное уравнение поперечного изгиба стержня:

с!г

где Е - модуль упругости;

J момент инерции поперечного сечения; у — прогиб;

I/(ж) - интенсивность нагрузки, действующей на стержень в сечении с координатой 2.

В случае линейной зависимости

q(г) = -Ау,

где к - коэффициент жест кост и (коэффициент постели). Тогда:

= -ку,ит

аг

Л'у к п

~ + гг V = О

<к* EJ

£7 принята за аналог жесткости ложа (при изгибе). Для удобства расчетов обозначено1.

Ш

Общее решение уравнения представлено в виде:

у = е"* (A sin + R cospz) + е~": (С sin pz + £>cos .

Постоянные А, В, С, D определяются, исходя из вида нагрузки и краевых условий в каждом частном случае.

Краевые условия;

La, v=o,

dz

l d~>' Л

z = h, v = >• , -— = 0.

где vr!¡, = б предельное допустимое отклонение конца ножа, при котором обеспечивается заданная погрешность pe.ía. Определяется экспериментально, либо задается.

В более общем случае, когда есть участок ножа, свободный от нагрузки, надо рассматривать два участка гибкою стержня и учитывать условия их стыкования (рис. 22).

Для данного случая введены две системы координат: одна -- (Yi,Z¡) -на участке, свободном от нагрузки, другая - (V,Z) - на части ножа в настиле. Вторая введена для удобства использования и ссылок на предыдущий случай. Общий npoi иб ножа 6? = 6,+ 6.

|Q,

Рис. 22, Расчетная схема со свободным участком ножа' о -прогиб ножа на верхнем уровне настила; г, - координата свободного участка ножа (до начала настала); Э ■ прогиб в верхней плоскости настила; /• длина свободного участка нежа; Ь - толцина настила; ?>г - прогиб на нижнем уровне настила. >> -координата по заделке; у - координата по верхнему уровню настила.

Дифференциальные уравнения прогиба теперь будут: для первой

части

£/^- = 0 - дчч в'ором Решение ^раннепи« имеет вид

Краевые условия и условия стыкования для обоих участков представляют собой систему

[г,-0 V, (0) - 0, у! (0)^0,

)',«,) = }( 0), У'С, ) = У\0), >',"(/,)= 0), у,"(/,) = У"(0), - - /г >'(/г) = 5,, у"('г) = 0 При этом 6 = 6,-5,, где 62 и 6, можно определить из экспериментов, а 5, можно и вычистить как >(0) = 6,, зная 5,

При проведении расчетов дчя заданного материала (насшчов материала) с жесткостью к и ножа с аналогом жесткости EJ по формуле

-- (5 , находим зависимость Р(£) при разных значениях J сечения

АЮ

рабочего участка ножа Величина J меняется вследствие износа Далее с использованием уравнения

> =е" (ЛБшрг + ЗсозРгНе" (Сзтрг + Исоч^) опредспяется изгиб - упругая пиния ножа (значения >, при разных значениях 2,1

Подобный расчет необходимо проводить в тех случаях, когда наряду с выбором параметров ножа (настита материала) необходимо знать ошибку кроя по всей высоте настида Г акая задача возникает, например, при раскрое высоких настилов В иных случаях необходимость указанного расчета возникает при согласовании параметров настила материала и ножа, предназначенного для его раскроя

В общем случае проектного, либо поверочного расчетов при оценке демпфирующего действия настила материала на нож счед\ет задавать соответственно предельно допустимое отклонение (изгиб) ножа в зависимости от допустимой ошибки кроя (раскроя), либо по известным параметрам ножа определять величину его изгиба При этом рекомендуется пользоваться зависимостью

8£7

Изложенный материал позволяет производить обобщенную комплексную оценку работоспособности' гибкошатунных раскройных ьожей

Д 1я комплексного рассмотрения теории гибкошатунных раскройных

ножей л механизмов приведены методы расчета реакций в сочлененных гибкошатунного механизма и исследование колебаний гибкои части (шатуна) ножа Реакции в сочленениях гибкошатунного механизма предложено рассматривать как геометрическую сумму статических реакций при поперечном изгибе шатуна и динамических реакции в обычном кривошипно-шатунном механизме с жесткими звеньями, параметры которого определяется при соответствующем положении кривошипа

В шестой главе изложены результаты исследований долговечности раскройных ножен

Наряду с величиной износа, долговечность раскройных но-кей целесообразно оценивать показателями, характеризующими эксптуатационный ресурс, например, объемом выполненной работы Подобные показатели являются более наглядными и позвопяют непосредственно оценивать и планировать, например, потребность ножей в зависимости от количества раскраиваемого материала В качестве таких показателей были предложены Г - максимальное время работы ножей (наработка) до предельного состояния, Ьс - суммарная длина линии раскроя (реза) по всем пототнам раскраиваемого материала за период работы ножа до предельного состояния, т е максимально допустимого износа Показатели бы пи опредепены для стержневых консопьных ножей, испопьзуемых при автоматизированном раскрое

Величина Т определялась по формуле

гр_ зат

иР '

— к,п,

где А'„ - предельно допустимое (максимальное) число заточек ножа, п - число полотен в настиле, ¿мг - длина реза между заточками ножа, иР -скорость раскроя (резания)

Показатели были определены для плоских стержневых раскройных ножей

Для использования этих показателей долговечности как обобщенных, задача их определения рассматривалась как вероятностная, а сами показатепи как оценки

Данные наблюдений согласуются с гипотезой о нормальном распределении генеральной совокупности времени Т Гистграмма, полигон и теоретическая кривая распределения показана на рис 23

Исследование показали, что предложенные показатели долговечности объективно отражают реальный процесс и их целесообразно использовать в качестве показателей долговечности раскройных ножей

В работе по результатам исследования износостойкости раскройных ножей определена зависимость средней длины реза от твердости режущей кромки ножа Аппроксимация выполнена полиномиальнои функцией третьей степени вида у=к1+£:х+ (п - 4, &,=-274,6145, &2=-1,3320,

ЛЗ=-0 0020, ¿4-0,000001), где у=£ - средняя длина линии реза, а х-7 -твердость режущей кромки по Виккерсу

В работе на основе выполненных исследований устойчивости и выносливости проведена оценка долговечности гибкошатунных раскройных ножей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный анализ показал, что в обозримом будущем механический инструмент останется основным для технологического резания в производствах легкой промышленности С использованием механических ножей- лезвий производится раскрой наибольшего объема практически вссго ассортимента тканей, кожи и им подобных материалов

Механический ножи используются в раскройных автоматах, которые признаны наиболее значительным достижением в этой области техники

Технологические возможности и работоспособность машин для раскроя материалов и обработки резанием определяется, в первую очередь, рабочим инструментом - лезвием

Технологическое резание представляет особый способ разделения материала его направленным разрушением Основу процесса резания составляет деформационно-силовое взаимодеиствие лезвия и материала, обладающего определенными механическими (деформационными) свойствами Эго взаимодействие является предметом изучения теорией резания лезвием Ее развитие - непременное условие создания перспективного оборудования для технологического резания с заданным диапазоном техноло! ических возможностей, уровнем работоспособности и додговечности

В работе выполнена систематизация основных разновидностей резания лезвием, которая позволяет более четко классифицировать разновидности этого способа технологического резания применительно к процессам изготовления определенных изделий (одежда, обувь и др )

Взаимодействие лезвия и обрабатываемого материала в значительной степени определяется механическими (деформационными) свойствами материала

Для более глубокого изучения механических (деформационных) характеристик тканей, кожи и им подобных материалов (настилов материалов) расширена область применения и методика исследования на современной компьютерной установке «RELAX» Получены показатели, характеризующие процесс деформации сжатия настилов материала при резании лезвием значение мгновенного модуля упругости, модуля высокоэластичности, равновесного модуля упругости, коэффициенты вязкости быстрого процесса, вязкости медленного процесса, пластической вязкости, постоянные времени быстрого и медленного процесса, коэффициент составляющей модели деформации Установлено, что основные показатели деформационных свойств анизотропного материала с упруго-вязкими свойствами могут быть определены как при нагружении образца, так и при его релаксации

Механика деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала рассмотрена в работе в вероятностном (статистическом) представлении, что позволило разработать версию механики технологического резания лезвием, более объективно отражающую процесс резания Существенное рассеяние свойств и параметров материала и его настилов, параметров лезвия, подверженного изнашиванию, а также условий резания (разрушения) материала, определяемых большим числом случайных факторов, определяют, в свою очередь, случайный характер и рассеяние параметров самого процесса взаимодействия лезвия и

материала 11роцесс резания лезвием, таким образом, является процессом с переменными параметрами При этом параметры лезвия, характеристики материала и самого процесса резания, имеющие рассеяние, должны использоваться в статистической трактовке для оценки состояния (как оценки) и в вероятностной трактовке для прогнозирования Использованные физико-вероятностные моде та и методы статистических испытаний (методы Монте-Карло) позволили более адекватно отразить реальные процессы технологического резания лезвием

В работе предложена обобщенная расчетная модель и аналитические зависимости для определения в инженерных расчетах усилия резания материалов с урру1 о-вязкими свойствами, к которым относя1ся текстильные материалы, кожа и им подобные материалы

Важное значение для процесса резания, как процесса разрушения, имеет опредепение основного показателя ситового взаимодействия лезвия и материала - усилия резания

Предложена вероятностная модель деформационно-силовою взаимодействия лезвия и материала, разработан метод оценочного расчета усилия резания по разрушающему напряжению под режущей кромкой Выпольено моделирование (метод Монте-Карло) процесса силовою взаимодействия, проведен расчет усилия резания и показано его экспериментальное подтверждение

В работе, с учетом ранее проведенного нами исследования по пучены зависимости усилия резания от геометрии ножа, скорое I и раскроя, амплитуды и частоты перемещения ножа, радиуса кривизны вырезаемого контура и параметров ножа

В работе предложена обобщенная расчетная модель и аналитические зависимости для определения в оценочных расчетах усилия резания материалов с упруго-вязкими свойствами, к которым относятся текстильные материалы, кожа и им подобные материалы

Важным параметром, определяющим процесс взаимодействия лезвия и материала, является скорость распространения в нем деформации Сведения об этом и о ветчине скорости практически отсутствуют в литературе В работе предтокены модели и аналитические зависимости, позьоляющие определить скорость распространения деформации в материале с упруго-вязкими свойствами (ткань, кожа) и параметры процесса резания лезвием при учете этой скорости

Существующие аналитические зависимости описывают процесс «медленного» (статического) резания тезвием (скорость резания <0,3м/с), который рассматривается в детерминированной постановке Для определения значений параметров при «быстром» (динамическом) резании предпочтение отдается экспериментальным методам Проведенная работа показала, что и в последнем случае экономия времени и средств может быть достигнута, если производить оценки параметров процесса

«быстрого» резания, используя адаптированные к этому процессу аналитические зависимое! и для «медленного» резания В работе разработана адаптированная фогзмула для опенки усилия резания при «быстром» процессе Проведена оценка параметров и величин аналитической зависимости для статического резания применительно к описанию процесса динамического резания, даны методы из определения Экспериментальная проверка показала, что предложенный метод расчета позволяет получать приближенные оценки (ко крайней мере по порядку величин) значений параметров при «быстром» резании

В теории резания не нашло должного отражения ударное (квазиударное) воздействие лезвия на разрезаемый упруго-вязкий материал, хотя сам факт такою воздействия признается при определенных условиях резания В работе на базе теории механического удара и реологических моделей предложен метод для приближенной оценки эффекта ударного воздействия Эффективность методики была подтверждена на примере расчета и экспериментальной проверки усилия резания при проколе настила текстильных материалов

При разработке и выполнении в условиях производства технологических операций, в том числе операций резания, необходимо обеспечивать заданный уровень стабильности их выполнения используя для ее оценки количественные показатели В качестве таких показателей могут быть приняты обобщенные показатели, например, коэффициент стабильности, определяемый как отношение числа кондиционных операций к общему числу выполненных В качестве оценок стабильности операции следует также применять показатели вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработка на отказ, коэффициент использования Вероятностный подход и учет стабильности (оценка) выполнения технологических операций резания, позволяет моделировать стабильность выполнения операций в разные периоды эксплуатации технологической машины например в период нормальной эксплуатации, когда поток отказов - простейший пуассоновский, а вероятность безотказной работы подчиняется экспоненциальному закону Выполненное в работе моделирование работы раскройного процесса показало эффективность предложенного подхода для оценки стабильности процесса выполнения операций технологического резания

В работе показано, что ухудшение работоспособности плоских консольно закрепленных ножей раскройных автоматов вследствие их износа проявляется в виде потери устойчивости и ошибки раскроя Выполнено исследование устойчивости плоских, консольно закрепленных ножей раскройных, автоматов и ошибки кроя Изнашивание ножей и, как следствии этого, уменьшение их устойчивости и возникновение ошибки раскроя является случайными процессами и для их более объективной оценки, наряду с принятыми, в работе использованы вероятностные

обобщенного расчета продольно-поперечного изгиба гибкой части ножа (гибкого шатуна)и его лезвия с учетом реакции настила материала,

расчета динамических реакций в сочтечеччах гибкошатунного механизма,

оценки долговечности гибкошатунных ножей

Получены аналитические зависимости для расчета поперечной (боковой) силы, действующей на нож со стороны настила материала Определены условия, при которых изгиб ножа не выходит за предельно-допустимые значения, определяемые погрешностью кроя

Предложенные методы позволяют производить комплексную оценку работоспособности и долговечности раскройных ножей и механизмов

В процессе работы раскройные ножи подвержены интенсивному изнашиванию, что вызывает затупление режущей кромки и необходимость их периодической (либо непрерывной) заточки, которые фактически равносильны дополнитетыюму износу Проведено исследование долговечности стержневых ножей раскройных автоматов Наряду с износом, долговечность указанных ножей целесообразно оценивать показателями, непосредственно характеризующими эксплуатационный ресурс, т е объем выполненной работы Такие показатели являются более наглядными и позволяют напрямую оценивать и пл?нировать необходимую потребность ножей и затраты, а также оценивать качество кроя В качестве таких показателей бычи предложены Т - максимальное время работы ножей (наработка) до предельного состояния, -суммарная дтна линии раскроя (реза) но всем попотнам раскраиваемого материала за период работы ножа до предельного состояния, т е до максимально-допустимого износа, либо - предельно-допустимой ошибки кроя вспедствие износа ножа Предложены аналитические зависимости для расчета указанных показателей Определен закон распределения и статические характеристики показателей (на примере наработки -1)

Показано, что долговечность (ресурс) гибкошатунных ножей определяется износостойкостью лезвия и сопротивлением усталостному разрушению изгибной части ножа (шатуна), т е чисто циклов возвратно-поступательного движения ножа до износа не должно быть больше числа изгибных циклов шатуна, приводящих к его разрушению

Приведены результаты исследований износостойкости ножей раскройных мащин, изготовленных из легированных сталей разной твердости и с режущей кромкой, напыленной твердым сплавом Найдена зависимость износостойкости раскройных ножей от твердости их режущей кромки

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Соколов В Н , Комиссаров А И , Абрамов В Ф , Озеров А П , Устройство для раскроя настила текстильных материалов Авт Свид № 711212 Бгал № 3 28 01 80г Московский технологический институт легкой промышленности(МТИЛП) и Орловский научно-иссчедовательский институт легкого машиностроения (НИИ Легмаш)

2 Абрамов В Ф , Соколов В Н , Комиссаров А И , Корамышкин В В , Жуков В В , Озеров А П , Фадеев А И , Некрасов Ю Н «Устройство для резки волокнистого материала» Авт свид № 835736 Бюл №21 07 06 81 г М1ИЛГ1 и НИИ Легмаш

3 Соколов В Н , Ж> ков В В , Фомичев А И , Комиссаров А И , Абрамов В Ф , Шинков А В , Озеров А П , Фадеев А И , Некрасов Ю Н «Агрегат для раскроя настила материала» Авт свид № 835917 Бюл № 21 07 06 81 г М1 ИЛИ и НИИ Легмаш

4 Соколов ВП, Фомичев ВИ, Комиссаров АИ, Озеров АП, Фадеев А И Изотов А Г, Поляков В А «Устройство для резания настила полотен на закройном столе» Авт свид № 953042 Бюл № 31 23 08 82г МТШШ и 11ИИ Легмаш

5 Сокотов В Н , Озеров А П , Фадеев А И , Изотов А Г , Абрамов В Ф «Устройство дтя раскроя материала» Авт свид № 1082886 Бюл № 12 30 03 84г МТИЛП и НИИ Легмаш

6 Соколов В Н , Комиссаров А И, Драгилев И Г «Агрегат для раскроя настша волокнистых материалов» Авт свид №1151618 Бюл № 15 23 04 85г

7 Соколов В Н Нож для раскроя настилов Авг свид №1501569 Мкл Д06Н7/00

8 Михайлюк А И, Соколов В Н и др Способ изготовтения режуще1 о элемента Авт свид №1323262 Ьюл №26 15 07 1987

9 Соколов В Н, Сторожев В В Устройство для раскроя настилов полотен материала Патент РФ №2127340 Бюл №7 10 03 99

10 Сучилин В А, Соколов ВН, Сторожев В В, Иванченко В А Режущий инструмент и способ его изготовления Патент РФ №2220840 Бюл №1 10 01 2004

11 Соколов В Н , Абрамов В Ф , Ниберг А Н Устройство для раскроя настилов полотен материала с многоле}вийным ножом Патент РФ №2002131271, БЮЛ №24, 27 08 04 г

12 Драгилев ИГ, Комиссаров АИ, Соколов ВН Вчияние амплитуды и частоты виброперемещений пластинчатого ножа на усилие резания при раскрое текстильных материалов Ж-л «Известия ВУЗов Техночогия легкой промышленности» №5, 1984

13 Драгилев ИГ, Комиссаров АИ, Соколов ВН Повышение стойкости ножей передвижных раскройных машин РС «Швейная промышленность», №3 М , ЦИИТЭИлегпром, 1983

14 Драгилев ИГ, Комиссаров АИ, Соколов ВН Исследование стойкости виброножей раскройных машин Ж-л «Известия ВУЗов Технология легкой промышленности», №3, 1984

15. Соколов В Н , Карелин В А, Сторожев В В Определение параметров устройства для раскроя материала Ж-л «Автоматизация и современные технологии», №3, 2000

1 б Соколов В Н Метод расчета струнного раскройного инструмента Ж-л «Автоматизация и современные технологии», №7, 2002

17 Соколов В Н , Татарчук И Р , Литвин Е В Исследование процесса раскроя материалов Журнал «Автоматизация и новые технологии», №1, 2003

18 Никитин А А , Костылева В В , Соколов В Н , Татарчук И Р , Литвич Е В , Бошкарева Ю В Исследование свойств пакетов обувных материалов при многоосном растяжении Кожевснно-обу вная промышленность - № 5, 2003

19 Абрамов ВФ Соколов ВН, Татарчук ИР, Литвин ЕВ Технология и моделирование процессов резания в швейном и обувном производстве М , «КноРуо, 2003

20 Агамиров Л В , Соколов В Н Расчет характеристик выносливости гибкошатунных ножей раскройных машин Сб науч трудов «Динамика машин легкой промышленности» М , МГАЛГ1, 1995

21 Татарчук ИР, Литвин ЬВ, Соколов ВН, Костылева В В

Исследование процесса вырубания обувных деталей Межвузовский сб науч трудов «Новые техно ;огии Наука и образование», №4 М, МГУДТ, 2002

22 Соколов ВН, Костылева В В, Литвин ЕВ, Татарчук ИР Исследование процесса раскроя обувных материалов подвижным ножом Межвузовский сб науч трудов «Новые технологии Наука и образование» №4 М, МГУДТ, 2002

23 Соколов В Н , Татарчук И Р , Литвин Е В , Костылева В В Моделирование процесса вырубания обувных деталей Межвузовский сб науч трудов «Новые технологии Наука и образование», №4 М , МГУДТ, 2002

24 Татарчук И Р , Литвин Е В , Костылева В В , Соколов В Н Некоторые направления применения обобщенной физико-математической модели кожепедобных материалов для описания процесса формования Вестник МГУДТ Выпуск №1(43) М , ИИЦ МГУДТ, 2003

25 Соколов В Н , Абрамов В Ф , Татарчук И Р , Литвин Ь В Расчет усилии резания для динамического процесса Межвузовский сб науч трудов «Новые техноюгии Наука и образование», №6 М , МГУД'1, 2003

26 Соколов ВН, Бурмистров А Г, Татарчук ИР, Литвин ЕВ,

Оценка взаимосвязи процессов сжатия и релаксации кожи Межвузовский сб науч трудов «Новые технологии Наука и образование», №6 М МГУДТ, 2003

27 Соколов ВН, Ниберг АН, Карелин В А, Дунаев СЮ Рекомендации по структуре и способу изготовления точечного механического раскройного инструмента Межвузовскии сборник научных трудов к 70-летию МГУДГ М , 2001т

28 На научно-технической конференции в Хмельницком технологическом институте бытового обслуживания (ХТИБО, г Хмельницкий), 1981 г, доклад «Автоматизация раскроя настилов текстильных материалов с испочьзованием механического режущего инструмента» Авт Соколов В Н , Драгилев И Г

29 Па всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация технологических процессов легкой промышленности» (МIИЛП, г Москва, 1982 г ), доклад «Разработка автоматизированных систем для раскроя настилов в швейной промышленности» Авт Соколов В Н, Сторожев В В

30 На научно-технической конференции в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (СПГУДТ, I Санкт-Петербург, 15 - 17 апреля 1998 г), доклад «Ра)работка точечных рабочих инструментов и устройств для раскроя материалов» Авт Сторожев В В Соколов В Н

31 На международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (МГУДТ, г Москва, 19 - 21 апреля 2000 г по результатам пяти докладов по вопросам совершенствования раскройного инструмента и устройств Авт Соколов ВН, Абрамов ВФ, Сторожев ВВ

32 На международной научно-практической конференции (МГУС, г Москва, 12-14 октября 2002 г ), доклад «Новое направление в разработке режущего инструмента к раскройным машинам» Авт Сторожев В В, Сучилин В А , Сторожев В В

33 На VIII международной научно-методической конференции «Непрерывное профессиональное образование в обчасти гсхноюгии, конструирования изделий легкой промышленности» (МГУДТ, г Москва, 31 марта - 7 апреля 2007 г), доклад «О базовых понятиях и определениях

теории технологическою резания в легкой промышленности Авт Сгорожев В В , Соколов В Н

СОКОЛОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уел -печ 2,0 п 1 Тираж 80 экз Заказ 5■ Гг'

Ииформационно-иэла гельский центр МГУДТ 115998, г Москва, Садовническая 33

Отпечатано в ИИЦ МГУДТ

Приложение 1

Соколов Владимир Николаевич

«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО PF3\Hllfl В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

05 02 13

технические науки Д 212 144 03

Московский государственный университет дизайна и технологии 115998, г Москва, Садовническая 33 Тед 951-41-07 e-mail mgalp msk@ru net

Предполагаемая дата защиты диссертации - 27 июня 2007 года

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАБОТЫ

1.1. Теоретические предпосылки работы

1.2. Практические предпосылки работы

1.3. К проблеме развития технологического резания в легкой промышленности 58 ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННО-СИЛОВОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕЗВИЯ И МАТЕРИАЛА

2.1. Общие положения

2.2. Моделирование деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала

2.3. Особенности динамического резания лезвием материалов с упруго-вязкими свойствами

2.4. Применение теории механического удара к расчету взаимодействия лезвия и материала

2.5. Графоаналитическая система моделирования свойств объекта обработки методом релаксационной спектрометрии

2.6. Исследование свойств настилов текстильных материлов при сжатии

2.6.1. Оценка взаимосвязи процессов сжатия и релаксации материала с упруго-вязко-пластическими свойствами

2.6.2. Исследование механических характеристик настилов ткани

2.7. Исследование силового взаимодействия подвижного ножа с настилом текстильных материалов

2.8. Обобщенная расчетная модель силового взаимодействия лезвия с материалом

2.9. Оценка стабильности процесса взаимодействия инструмента и объекта обработки (технологической операции)

2.9.1. Метод оценки стабильности

2.9.2. Моделирование и оценка стабильности выполнения технологической машинной операции 14 9 ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ НОЖЕЙ

РАСКРОЙНЫХ АВТОМАТОВ

3.1. Принципиальные схемы и особенность конструкции автоматов для раскроя настилов материала

3.2. Исследование устойчивости плоских консольных раскройных ножей

3.3. Оценка и прогнозирование параметрической надежности раскройных ножей

3.4. Особенности расчета дисковых раскройных ножей

3.5. Версии рабочего процесса раскройных ножей с наклонной режущей кромкой

3.6. Оценка показателей работоспособности ножей раскройного автомата

3.7. Устройство для раскроя настилов полотен материала с многолезвийным ножом (по патенту РФ №20021312271, Бюл. №24 27.08.04) 223 ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТОЧЕЧНЫХ (КВАЗИТОЧЕЧНЫХ) РАСКРОЙНЫХ

НОЖЕЙ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА

4.1. Физико-вероятностная модель механического струнного раскройного ножа и метод расчета силы резания

4.2. Прогиб (изгиб) струнного раскройного ножа

4.3. Метод расчета предельно допустимого значения диаметров барабанов и шкивов раскройных устройств

4.4. Учет переменных напряжений при расчете струнных и ленточных раскройных ножей

4.5. Схемные решения раскройных устройств со струнным ножом 260 ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИБКОШАТУННЫХ РАСКРОЙНЫХ НОЖЕЙ И

МЕХАНИЗМОВ

5.1. Статический расчет гибкошатунных раскройных ножей

5.2. Расчет характеристик выносливости гибкошатунных ножей раскройных машин

5.3. Исследование продольно-поперечного изгиба гибкошатунных ножей

ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА б. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАСКРОЙНЫХ НОЖЕЙ

6.1. Исследование и оценка долговечности стержневых консольных ножей раскройных автоматов

6.2. Исследование износостойкости ножей раскройных машин

6.3. Особенность расчета долговечности гибкошатунных ножей

ВЫВОДЫ ПО ШЕСТОЙ ГЛАВЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы определяется объективным процессом развития теории и требованиями практики технологического резания - раскроя и обработки резанием материалов в производствах легкой промышленности. Научные изыскания и практический опыт направлены, в первую очередь, на повышение технологических возможностей, безотказности и долговечности рабочего инструмента, на повышение качества обработки и установление свойств материалов, влияющих на процесс резания.

Деформационно-силовое взаимодействие лезвия и анизотропного материала с упруго-вязкими свойствами является сложным и теоретически разработано недостаточно. Существующая теория резания лезвием как способа направленного разделения материла рассматривает этот процесс в детерминированной постановке, считая, что характеристики (параметры) процесса известны и стабильны. При этом деформационные свойства материалов принимаются, либо сводятся в частных задачах к закону Гука. Превалирует «геометрическое» представление, когда взаимодействие лезвия и материала рассматривается и иллюстрируется как взаимное внедрение (пересечение) геометрических фигур (параллелепипед - материал, клин - лезвие). Все это не позволяет адекватно отражать в проектных и поверочных расчетах объективный процесс технологического резания, определять рациональные параметры оборудования нового поколения, особенно автоматизированного (раскройные автоматы и др.).

Реальные механические ( деформационные) характеристики материалов для изделий легкой промышленности имеют определенный разброс, меняются с изменением направления и скорости резания и, по существу, являются случайными величинами. Также являются случайными величинами параметры рабочих лезвий и устройств. Таким образом, процесс взаимодействия материала и лезвия является процессом с переменными парметрами. Для количественной оценки этих параметров и операций резания в целом, наряду с общепринятыми, должны использоваться вероятностные показатели оценки и их композиции, для определения которых должны использоваться вероятностные методы и статистическое моделирование. С этой же целью необходимо более глубокое исследование деформационных свойств обрабатываемых материалов (текстиль, кожа, искусственные материалы и др.).

Изложенное определило также задачи по разработке теории «быстрого» (динамического) резания, учету ударного (квазиударного) взамиодействия лезвия и материала, моделированию и вероятностной оценке стабильности выполнения операций технологического резания.

Повышение требований к устойчивости и износостойкости ножей, которые, в первую очередь, определяют надежность устройств для технологического резания, вызвало необходимость оценки и прогнозирования параметрической надежности режущего инструмента.

Теоретический и практический интерес представляет создание механического точечного (квазиточечного) раскройного инструмента, который позволит объединить преимущества механического раскроя и раскроя с использованием лучей лазера, плазмы и струи воды высокого давления, ликвидировать операции по заточке ножей, повысить их долговечность. Разработка таких ножей и связанных с этим теоретических вопросов особенно актуальна для раскроя материалов с большим сопротивлением резанию, включая металлизированные ткани и ткани с металлическими включениями. В частности, разработка струнных точечных режущих инструментов и использование ленточных ножей малой ширины (до б мм) сделало актуальным рассмотрение кинематики и динамики этих типов ножей.

Появление раскройных машин с гибкошатунными ножами (нож - шатун), которые непосредственно входят в структуру рабочего механизма, вызвало необходимость разработки вопросов устойчивости и выносливости таких ножей, а также статики, кинематики и динамики механизмов с гибкошатунными ножами. Эти вопросы составили новую комплексную задачу прикладной механики, решение которой является условием разработки гибкошатунных ножей и механизмов с заданным уровнем надежности.

Важным также является разработка рекомендаций по повышению износостойкости лезвий режущих инструментов.

Объектом исследования в работе являются процессы, механический инструмент и устройства для технологического резания материалов в легкой промышленности. Механический рабочий инструмент в указанных производствах является основным и его приоритет перед другими сохранится в силу его универсальности, надежности, простоты в эксплуатации, относительной дешевизны, большого диапазона и объема использования. В работе также рассматриваются деформационно-прочностные характеристики материалов для изготовления одежды, обуви и изделий технического назначения.

Цель работы и задачи исследования.

Целью работы является развитие научных основ технологического резания и решение локальных задач для разработки общей теории резания лезвием, а также разработка методов моделирования, прогнозирования и расчета при создании средств раскроя и обработки резанием материалов в производствах изделий легкой промышленности.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: анализ состояния и определение направления развития теории технологического резания лезвием, теоретические и практические предпосылки работы; систематизация разновидностей способов технологического резания лезвием; выбор и совершенствование методов оценки и исследование механических (деформационно-прочностных) свойств материалов (систем материалов); разработка и исследование моделей и аналитических зависимостей процессов взаимодействия лезвия и материала с упруго-вязкими свойствами; разработка обобщенной модели и метода расчета усилия резнаия материалов; разработка метода оценки стабильности выполнения операций технологического резания; разработка вероятностных (статистических) методов оценки и исследование устойчивости, параметрической надежности и долговечности ножей раскройных автоматов; разработка и исследование точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента и методов расчета и оптимизации параметров раскройных устройств; разработка положений теории гибкошатунных ножей и механизмов (статический расчет, оценка выносливости, методы расчета устойчивости) и проведение исследований; разработка новых конструкций ножей и схемных решений раскройных устройств, а также методов определения их параметров (патенты РФ).

Методы исследования. Задачи, поставленные в работе, решаются: использованием теоретических положений и методов реологии; моделированием объектов исследования; моделированием случайных процессов методом статистических испытаний (Монте-Карло); прогнозированием событий; методами расчета устойчивости и колебаний упругих систем; статистической теорией подобия усталостного разрушения; методами кинетостатики; методами теории упругости и пластичности; использованием положений теории удара; методами оценки и прогнозирования надежности технических устройств; применением современных экспериментальных методов и средств; обработкой и анализом данных методами математической статистики.

Научная новизна и практическая значимость работы.

Научная новизна состоит в развитии теории технологического резания лезвием и научно-технических основ раскроя и обработки резанием материалов производств легкой промышленности: разработке вероятностной (статистической) версии механики взаимодействия лезвия и материала; определении аналитических зависимостей и разработке физико-вероятностных (статистических) моделей для определения параметров процесса резания лезвием; установлении возможности оценки деформационных характеристик материала как на основе процесса его нагружения, так и на основе процесса его релаксации; разработке математического аппарата для определения усилия динамического («быстрого») резания; аналитической оценке скорости распространения деформации в материалах изделий легкой промышленности; разработке метода и получении показателей для оценки стабильности выполнения операций технологического резания; разработке комплексного метода расчета и оценки работоспособности ножей раскройных автоматов, определении их устойчивости, параметрической надежности и установлении величины ошибки кроя от износа ножа; разработке конструкции точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента, предложении физико-вероятностной модели и установлении аналитических зависимостей для определения усилий резания и рациональных параметров устройств с указанным инструментом; разработке методов статистического, кинематического и динамического расчета и расчета выносливости гибкошатун-ных раскройных ножей, что позволяет производить их комплексные проектные и поверочные расчеты; установлении показателей и методов оценки устойчивости раскройных ножей и составлении рекомендаций по повышению их износостойкости.

Практическая значимость работы определяется расширением базы инженерных расчетов и моделей процессов резания лезвием. Разработанные модели и аналитические зависимости взаимодействия лезвия и материала, методы расчета позволяют повысить достоверность проектных и поверочных расчетов и прогнозирования надежности лезвий и устройств технологического резания. Предложенный метод оценки стабильности операций резания является осуществимым на практике в условиях производства. Реализация предложенных конструкций лезвий и схемных решений устройств для технологического резания, а также рекомендаций позволят повысить технический уровень производства изделий легкой промышленности. Использование результатов работы в учебном процессе высших учебных заведений будет способствовать повышению качества образовательного процесса.

Теоретическая значимость результатов работы. По мнению автора, для теории технологического резания лезвием наибольшее значение имеют: систематизация способов резания лезвием и формулировка базовых понятий теории технологического резания лезвием; версия механики процесса деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала; установленая возможность оценки деформационных характеристик материала как на основе процесса его нагружения, так и на основе процесса его релаксации; предложенная модель и аналитические зависимости параметров динамического («быстрого», скоростного) резания лезвием; предложенные конструкция и методы расчета точечного (квазиточечного) раскройного инструмента и устройств; разработанные вопросы статики, динамики, устойчивости и выносливости гибкошатунных раскройных ножей и механизмов; предложенные показатели и метод оценки стабильности операций технологического резания; разработанные новые решения конструкций и методов расчета раскройных инструментов и устройств.

Достоверность научных положений, разработанных методов, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждена согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, моделированием явлений и устройств и наблюдением за эксплуатацией машин для технологического резания в легкой промышленности.

Апробация результатов исследования. Материалы работы вошли в сообщения и получили положительное заключение на следующих научных конференциях:

1. На заседаниях научно-технического совета НИИ легкого машиностроения (НИИ Легмаш, г. Орел), 1977-1980 гг.

2. На научно-технической конференции в Хмельницком технологическом институте бытового обслуживания (ХТИБО, г. Хмельницкий), 1981 г, доклад «Автоматизация раскроя настилов текстильных материалов с использованием механического режущего инструмента».

3. На всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация технологических процессов легкой промышленности» (МТИЛП, г. Москва, 1982 г.), доклад «Разработка автоматизированных систем для раскроя настилов в швейной промышленности».

4. На научно-технической конференции в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна (СПГУДТ, г. Санкт-Петербург, 15 - 17 апреля 1998 г.), доклад «Разработка точечных рабочих инструментов и устройств для раскроя материалов».

5. На международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (МГУДТ, г. Москва, 19 - 21 апреля 2000 г, по результатам пяти докладов по вопросам совершенствования раскройного инструмента и устройств.

6. На международной научно-практической конференции (МГУС, г. Москва, 12 - 14 октября 2002 г.), доклад «Новое направление в разработке режущего инструмента к раскройным машинам».

7. Материалы и результаты работы неоднократно представлялись на кафедре МАЛП МГУДТ и в отчетах по научно-исследовательским работам (важнейшая тематика).

Результаты работы используются в лекционном курсе, лабораторном практикуме, в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов на кафедре «Машины и аппараты легкой промышленности» МГУДТ. Материалы работы вошли в учебные пособия: «Процессы, инструмент и устройства резания в производстве одежды, обуви, кожи и меха» -«КноРус», М., 2002 г. (гриф Министерства образования РФ), «Технологические процессы производства изделий легкой промышленности» - «КноРус», М., 2003 г. (гриф УМОлегпром), «Стратегия и тактика инвариантного конструирования, моделирования и опртимизации технических систем»

- «КноРус», М., 2002 г.

Личный вклад автора состоит в: выдвижении и теоретической разработке идей по тематике работы; выдвижении и разработке версии механики процесса взаимодействия лезвия и обрабатываемого материала, определившей развитие теории технологического резания; определении и формулировке проблемы и задач исследования, разработке методов их комплексного решения; непосредственном участии в разработке новых рабочих инструментов и устройств и методов их проектного расчета (патенты РФ); непосредственном участии и обобщении ранее выполненных и опубликованных в соавторстве работ.

Автор Защищает: систематизацию способов резания лезвием, формулировке процесса и параметров резания лезвием, обобщенную аналитическую зависимость для определения угла резания; версию теории технологического резания лезвием на основе вероятностного (статистического) представления мехе-ники процесса его деформационно-силового взаимодействия с обрабатываемым материалом; результаты углубленного исследования механических (деформационных) характеристик настилов материала с упруго-вязкими свойствами, возможность оценки упругой составляющей деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала как на основе процесса нагружения при сжатии, так и на основе процесса релаксации, оценку влияния на процесс взаимодействия скорости распространения деформации в материале; статистическую модель силового взаимодействия лезвия и материала (настила материала) и методику ее определения; результаты исследования и обобщенную расчетную модель и метод определения усилия резания лезвием; модель деформационно-силового взамиодействия лезвия и материала иметод расчета усилия резания при динамическом (скоростном)резании; метод оценки стабильности выполнения операций технологического резания; версии процесса работы, методы вероятностной оценки устойчивости, параметрической надежности и долговечности лезвий для технологического резания; разработку, результаты исследования и методы расчета и оптимизации параметров точечного (квазиточечного) механического раскройного инструмента и устройств для материалов с большим сопротивлением резанию; положения теории и результаты исследования гибкоша-тунных раскройных ножей и механизмов, комплексную оценку работоспособности гибкошатунных раскройных ножей (выносливость, устойчивость, долговечность); схемные решения, рекомендации по реализации и методы определения значений параметров технических средств для технологического резания (защищенные патентами РФ).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 33 работах, в том числе монографии «Технология и моделирование процессов резания в швейном и обувном производстве» («КноРус», М., 2003 г., 383 е.), трех патентах РФ, восьми авторских свидетельствах, семнадцати статьях, из которых 19 - в изданиях, включенных в список ВАК РФ для публикации результатов диссертации. Кроме того, опубликовано восемь тезисов докладов по результатам работы на научных конференция. Результаты работы также нашли отражение в четырех учебных пособиях с грифом Министерства образования РФ и УМОлегпром.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Изложена на 351 странице, включая 121 рисунок, 28 таблиц. Приложения представлены на 39 страницах.

выводы по шестой главе

1. В процессе работы раскройные ножи подвержены интенсивному изнашиванию, что вызывает затупление режущей кромки и необходимость их периодической (либо непрерывной) заточки

Исследование долговечности проведено применительно к стержневым ножам раскройных автоматов при раскрое основного ассортимента тканей и изделий.

2. Наряду с износом, долговечность указанных ножей целесообразно оценивать показателями, непосредственно характеризующими эксплуатационный ресурс, т. е. объем выполненной работы. Такие показатели являются более наглядными и позволяют напрямую оценивать и планировать необходимую потребность ножей и затраты, а также оценивать качество кроя. В качестве таких показателей были предложены: Т - максимальное время работы ножей (наработка) до предельного состояния; Lc - суммарная длина линии раскроя (реза) по всем полотнам раскраиваемого материала за период работы ножа до предельного состояния, т. е. максимально допустимого износа; Дд - предельно-допустимая ошибка кроя вследствие износа ножа.

Предложены методики расчета указанных показателей.

Для определения обобщенных вероятных значений количественных показателей надежных ножей определен закон их распределения и статистические характеристики (на примере наработки - Т)

3.Проведено исследование износостойкости ножей раскройных машин, изготовленных из легированных сталей разной твердости и с режущей кромкой, напыленной твердым сплавом. Найдена зависимость стойкости раскройных ножей от твердости их режущей кромки.

4.Долговечность (ресурс) гибкошатунных ножей определяется износостойкостью лезвия и сопротивлением усталостному разрушению изгибной части ножа (шатуна), т. е. число циклов возвратно-поступательного движения ножа до износа не должно быть больше числа изгибных циклов шатуна, приводящих к его разрушению (глава 5).

заключение

Проведенный анализ показал, что в обозримом будущем механический инструмент останется основным для технологического резания в производствах легкой промышленности. С использованием механических ножей- лезвий производится раскрой наибольшего объема практически всего ассортимента тканей, кожи и им подобных материалов. Механический ножи используются в раскройных автоматах, которые признаны наиболее значительным достижением в этой области техники.

Технологические возможности и работоспособность машин для раскроя материалов и обработки резанием определяется, в первую очередь, рабочим инструментом - лезвием.

Технологическое резание представляет особый способ разделения материала его направленным разрушением. Основу процесса резания составляет деформационно-силовое взаимодействие лезвия и материала, обладающего определенными механическими (деформационными) свойствами. Это взаимодействие является предметом изучения теорией резания лезвием. Ее развитие - непременное условие создания перспективного оборудования для технологического резания с заданным диапазоном технологических возможностей, уровнем работоспособности и долговечности.

В работе выполнена систематизация основных разновидностей резания лезвием, которая позволяет более четко классифицировать разновидности этого способа технологического резания применительно к процессам изготовления определенных изделий (одежда, обувь и др.).

Взаимодействие лезвия и обрабатываемого материала в значительной степени определяется механическими (деформационными) свойствами материала.

Для более глубокого изучения механических (деформационных) характеристик тканей, кожи и им подобных материалов (настилов материалов) расширена область применения и методика исследования на современной компьютерной установке «RELAX». Получены показатели, характеризующие процесс деформации сжатия настилов материала при резании лезвием: значение мгновенного модуля упругости, модуля высокоэластичности, равновесного модуля упругости, коэффициенты вязкости быстрого процесса, вязкости медленного процесса, пластической вязкости, постоянные времени быстрого и медленного процесса, коэффициент составляющей модели деформации. Установлено, что основные показатели деформационных свойств анизотропного материала с упруго-вязкими свойствами могут быть определены как при нагруже-нии образца, так и при его релаксации.

Механика деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала рассмотрена в работе в вероятностном (статистическом) представлении, что позволило разработать версию механики технологического резания лезвием, более объективно отражающую процесс резания. Существенное рассеяние свойств и параметров материала и его настилов, параметров лезвия, подверженного изнашиванию, а также условий резания (разрушения) материала, определяемых большим числом случайных факторов, определяют, в свою очередь, случайный характер и рассеяние параметров самого процесса взаимодействия лезвия и материала. Процесс резания лезвием, таким образом, является процессом с переменными параметрами. При этом параметры лезвия, характеристики материала и самого процесса резания, имеющие рассеяние, должны использоваться в статистической трактовке для оценки состояния (как оценки) и в вероятностной трактовке для прогнозирования. Использованные физико-вероятностные модели и методы статистических испытаний (методы Монте-Карло) позволили более адекватно отразить реальные процессы технологического резания лезвием.

В работе предложена обобщенная расчетная модель и аналитические зависимости для определения в инженерных расчетах усилия резания материалов с упруго-вязкими свойствами, к которым относятся текстильные материалы, кожа и им подобные материалы.

Важное значение для процесса резания, как процесса разрушения, имеет определение основного показателя силового взаимодействия лезвия и материала - усилия резания.

Предложена вероятностная модель деформационно-силового взаимодействия лезвия и материала, разработан метод оценочного расчета усилия резания по разрушающему напряжению под режущей кромкой. Выполнено моделирование (метод Монте-Карло) процесса силового взаимодействия, проведен расчет усилия резания и показано его экспериментальное подтверждение.

В работе, с учетом ранее проведенного нами исследования получены зависимости усилия резания от геометрии ножа, скорости раскроя, амплитуды и частоты перемещения ножа, радиуса кривизны вырезаемого контура и параметров ножа .

В работе предложена обобщенная расчетная модель и аналитические зависимости для определения в оценочных расчетах усилия резания материалов с упруго-вязкими свойствами, к которым относятся текстильные материалы, кожа и им подобные материалы.

Важным параметром, определяющим процесс взаимодействия лезвия и материала, является скорость распространения в нем деформации. Сведения об этом и о величине скорости практически отсутствуют в литературе. В работе предложены модели и аналитические зависимости, позволяющие определить скорость распространения деформации в материале с упруго-вязкими свойствами (ткань, кожа) и параметры процесса резания лезвием при учете этой скорости.

Существующие аналитические зависимости описывают процесс «медленного» (статического) резания лезвием (скорость резания vpe3 <0,3м/с), который рассматривается в детерминированной постановке. Для определения значений параметров при «быстром» (динамическом) резании предпочтение отдается экспериментальным методам. Проведенная работа показала, что и в последнем случае экономия времени и средств может быть достигнута, если производить оценки параметров процесса «быстрого» резания, используя адаптированные к этому процессу аналитические зависимости для «медленного» резания. В работе, разработана адаптированная формула для оценки усилия резания при «быстром» процессе. Проведена оценка параметров и величин аналитической зависимости для статического резания применительно к описанию процесса динамического резания, даны методы из определения. Экспериментальная проверка показала, что предложенный метод расчета позволяет получать приближенные оценки (ко крайней мере по порядку величин) значений параметров при «быстром» резании.

В теории резания не нашло должного отражения ударное (квазиударное) воздействие лезвия на разрезаемый упруго-вязкий материал, хотя сам факт такого воздействия признается при определенных условиях резания. В работе на базе теории механического удара и реологических моделей предложен метод для приближенной оценки эффекта ударного воздействия. Эффективность методики была подтверждена на примере расчета и экспериментальной проверки усилия резания при проколе настила текстильных материалов.

При разработке и выполнении в условиях производства технологических операций, в том числе операций резания, необходимо обеспечивать заданный уровень стабильности их выполнения, используя для ее оценки количественные показатели. В качестве таких показателей могут быть приняты обобщенные показатели, например, коэффициент стабильности, определяемый как отношение числа кондиционных операций к общему числу выполненных. В качестве оценок стабильности операции следует также применять показатели: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработка на отказ, коэффициент использования. Вероятностный подход и учет стабильности (оценка) выполнения технологических операций резания, позволяет моделировать стабильность выполнения операций в разные периоды эксплуатации технологической машины, например в период нормальной эксплуатации, когда поток отказов - простейший пуассоновский, а вероятность безотказной работы подчиняется экспоненциальному закону. Выполненное в работе моделирование работы раскройного процесса показало эффективность предложенного подхода для оценки стабильности процесса выполнения операций технологического резания.

В работе показано, что ухудшение работоспособности плоских консольно закрепленных ножей раскройных автоматов вследствие их износа проявляется в виде потери устойчивости и ошибки раскроя. Выполнено исследование устойчивости плоских, консольно закрепленных ножей раскройных автоматов и ошибки кроя. Изнашивание ножей и, как следствии этого, уменьшение их устойчивости и возникновение ошибки раскроя является случайными процессами и для их более объективной оценки, наряду с принятыми, в работе использованы вероятностные показатели. Предложен метод расчета устойчивости стержневых раскройных ножей, позволяющий перейти от частных (детерминированных) к более объективной оценке работоспособности ножей по износу,как первопричины потери устойчивости и возникновения ошибки кроя - вероятности безотказной работы. Получены оценки работоспособности ножей раскройных автоматов по реальным исходным данным швейных предприятий.

Уменьшение устойчивости ножа и непрерывно увеличивающая ошибка положения его режущей кромки, вызывающая ошибку раскроя, определяет необходимость прогнозирования потери работоспособности ножа по двум показателям (критериям) - устойчивость и ошибка раскроя. В работе предложены необходимые зависимости для моделирования и прогнозирования надежности стержневых ножей раскройных автоматов, получены оценки количественных показателей надежности.

Получены аналитические зависимости, позволяющие определять рациональные параметры плоских ножей с наклонной режущей кромкой автоматов для раскроя листовых материалов (картон, кожа и др.). Рассмотрены версии процесса резания ножами этого типа, при условии обеспечения практически непрерывного контакта режущей кромки и материала, что обеспечивает более стабильное резание.

Рассмотрены особенность работы и расчет параметров дисковых ножей автоматов для раскроя одиночных полотен (1-3 слоя) рулонных и листовых материалов.

Проведенные наблюдения за эксплуатацией автомата с плоским консольно закрепленным ножом при раскрое настилов материалов для корсетных изделий и разработанные в работе методы и рекомендации позволили определить и оценить показатели работоспособности автомата, зависящие от режущего инструмента.

Разработана конструкция многолезвийного раскройного ножа для автоматов (патент РФ № 2235154, Бюл. №24, 27.08.04). Принцип действия и конструкция ножа позволяет применить более надежный способ резания (ножницы) исключить возвратно-поступательное движение ножа относительно основания на котором располагается настил.

Разработаны конструкции двух вариантов механического точечного (квазиточечного) раскройного ножа и способов их изготовления: патент РФ №2127340, Бюл.№7, 10.03.99 и №2220840, Бюл.№1, 10.01.04.

Предложена вероятностная модель струнного точечного механического раскройного инструмента (в дальнейшем -ТМРИ) с многолезвийным режущим поверхностным слоем и метод расчета подобных ножей. Выполнено моделирование и расчет системы «раскройный нож - настил материала» (метод Монте-Карло) и получена оценка усилия резания ТМРИ. Результаты расчета и моделирования показали удовлетворительное совпадение результатов расчетных и экспериментальных данных, по крайней мере по порядку величин. Предложена расчетная модель ТМРИ, позволяющая использовать в оценочных практических расчетах аналитические зависимости для обычных лезвий, что значительно упрощает определение и анализ возможных рабочих параметров ножа. Дано достаточно точное для практических целей аналитическое описание отгиба струнного ножа боковой силой со стороны настила материала с использованием задачи о действии подвижной нагрузки на упругую систему, исходя из схожести физической картины в этих случаях. Разработанный метод позволяет находить величину отгиба струнных ножей и выбирать натяжение ножей, не допускающее выход величины отгиба за предельно-допустимое значение.

Для проектного расчета, применительно к раскройным устройствам со струнным ножом, разработан аналитический метод определения предельно-допустимого (минимального) значения диаметра направляющих шкивов и барабанов. Метод позволяет оптимизировать параметры раскройных устройств (с ТРМИ). Предложена методика учета влияния переменных напряжений в ножах вследствие огибания направляющих шкивов, роликов, барабанов при определении (расчете) параметров раскройных устройств. Эти напряжения уменьшают ресурс ножей, особенно с режущим покрытием. Методика дополняет указанный выше метод расчета предельно-допустимого значения направляющих шкивов и барабанов этих устройств.

Для практической реализации на базе полученных патентов разработаны схемные решения раскройных устройств с ТМРИ, а также методы определения параметров и режимов работы устройств и даны рекомендации по способам изготовления ножей.

Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность ТМРИ с поверхностным многолезвийным режущим слоем и целесообразность его использования, прежде всего, для раскроя монолитных материалов и материалов с большим сопротивлением резанию, включая материалы с металлическими (проволочными) включениями и специальные материалы.

Совмещение функций режущего инструмента (лезвия), шатуна и ползуна раскройного механизма в одной детали позволяет облегчить и упростить конструкцию ручных передвижных раскройных машин. Механизмы подобной структуры могут быть использованы и в других устройствах (распары-ватели, перфораторы малой мощности, механизмы для обрезки материала и др.). Разработка методов синтеза, анализа и расчета данного типа механизмов представляет собой объемную и сложную задачу механики. В работе определены и решены важные вопросы этой задачи и даны методы: статического расчета гибкошатунных ножей; расчета характеристик выносливости гибкошатунных ножей ; обобщенного расчета продольно-поперечного изгиба гибкой части ножа (гибкого шатуна)и его лезвия с учетом реакции настила материала; расчета динамических реакций в сочленениях гибкоша-тунного механизма; оценки долговечности гибкошатунных ножей. Получены аналитические зависимости для расчета поперечной (боковой) силы, действующей на нож со стороны настила материала. Определены условия, при которых изгиб ножа не выходит за предельно-допустимые значения, определяемые погрешностью кроя.

Предложенные методы позволяют производить комплексную оценку работоспособности и долговечности раскройных ножей и механизмов.

В процессе работы раскройные ножи подвержены интенсивному изнашиванию, что вызывает затупление режущей кромки и необходимость их периодической (либо непрерывной) заточки, которые фактически равносильны дополнительному износу. Проведено исследование долговечности стержневых ножей раскройных автоматов. Наряду с износом, долговечность указанных ножей целесообразно оценивать показателями, непосредственно характеризующими эксплуатационный ресурс, т. е. объем выполненной работы. Такие показатели являются более наглядными и позволяют напрямую оценивать и планировать необходимую потребность ножей и затраты, а также оценивать качество кроя. В качестве таких показателей были предложены: Т - максимальное время работы ножей (наработка) до предельного состояния; Lc - суммарная длина линии раскроя (реза) по всем полотнам раскраиваемого материала за период работы ножа до предельного состояния, т. е. до максимально-допустимого износа, либо - предельно-допустимой ошибки кроя вследствие износа ножа. Предложены аналитические зависимости для расчета указанных показателей. Определен закон распределения и статические характеристики показателей (на примере наработки - Т) .

Показано, что долговечность (ресурс) гибкошатунных ножей определяется износостойкостью лезвия и сопротивлением усталостному разрушению изгибной части ножа (шатуна), т. е. число циклов возвратно-поступательного движения ножа до износа не должно быть больше числа изгибных циклов шатуна, приводящих к его разрушению.

Приведены результаты исследований износостойкости ножей раскройных машин, изготовленных из легированных сталей разной твердости и с режущей кромкой, напыленной твердым сплавом. Найдена зависимость износостойкости раскройных ножей от твердости их режущей кромки.

1. Майзель М.М., Квяткевич И.К., Пин П.Г., Машины и аппараты кожевенного и мехового производства М., «Гизлегпище-мащ». 1950г.

2. Капустин И.И., Резание и режущий инструмент в кожевен-но-обувном производстве. М., «Гизлегпром». 1950г.

3. Зыбин В.П., Механизмы и инструменты обувных машин. М., «Гизлегпищепром». 1953г.

4. Лебедов B.C., Основные процессы, машины и аппараты предприятий бытового обслуживания. М., «Легкая индустрия». 197 6г.

5. Комиссаров А.И., Анастасиев А.А., Проектирования и расчет закройных машин. Журнал «Известия Вузов. Технология легкой промышленности» №1, 1965г.

6. Вальщиков И.М., Зайцев Б.А., Вальщиков Ю.И., Расчет и проектирование машин швейного производства. Л., «Машиностроение». 1973г.

7. Жуков В.В., Кинематика процесса резания дисковым ножом. Сборник научных трудов «Вопросы динамики и технологии машин легкой промышленности». М., МГУДТ 2000г.

8. Аллали Абдерразак, Разработка и исследование устройства для чепракования кожевенного полуфабриката. Диссертация. Научный руководитель доц. Зайцев Б.В., М., МГУДТ 1990г.

9. Корнилов В.П., Исследование процессов резания деталей низа обуви. Диссертация. М., МГУДТ 1963г.

10. Абрамов В.Ф. Выбор исходных данных для проектирования электро-вибро-ножа. Сборник научных трудов «Вопросы динамики и технологии машин легкой промышленности». М., МГУДТ. 2000г.

11. Базюк Г.П. Резание и режущий инструмент в швейном производстве. М., «Легкая индустрия» 1980г.

12. Соколов В.Н., Комиссаров А.И., Абрамов В.Ф., Озеров

13. A.П., Устройство для раскроя настила текстильных материалов. Авт. Свид. № 711212. Бюл. № 3. 28.01.80г. Московский технологический институт легкой промышленности(МТИЛП) и Орловский научно-исследовательский институт легкого машиностроения (НИИ Легмаш).

14. Абрамов В.Ф., Соколов В.Н., Комиссаров А.И., Корамышкин

15. B.В., Жуков В.В., Озеров А.П., Фадеев А.И., Некрасов Ю.Н. «Устройство для резки волокнистого материала». Авт. свид. № 835736. Бюл. № 21.07.06.81г. МТИЛП и НИИ Легмаш.

16. Соколов В.Н., Жуков В.В., Фомичев А.И., Комиссаров А. И., Абрамов В.Ф., Шицков А.В., Озеров А.П., Фадеев А.И., Некрасов Ю.Н. «Агрегат для раскроя настила материала». Авт. свид. № 835917. Бюл. № 21. 07.06.81г. МТИЛП и НИИ Легмаш.

17. Соколов В.Н., Фомичев В.И., Комиссаров А.И., Озеров А.П., Фадеев А.И., Изотов А.Г., Поляков В.А. «Устройство для резания настила полотен на закройном столе». Авт. свид. № 953042. Бюл. № 31. 23.08.82г. МТИЛП и НИИ Легмаш.

18. Соколов В.Н., Озеров А.П., Фадеев А.И., Изотов А.Г., Абрамов В.Ф. «Устройство для раскроя материала». Авт.свид. № 1082886. Бюл. № 12. 30.03.84г. МТИЛП и НИИ Лег-маш.

19. Соколов В.Н., Комиссаров А.И., Драгилев И.Г. «Агрегат для раскроя настила волокнистых материалов». Авт. свид. № 1151618. Бюл. № 15. 23.04.85г.

20. Амирханов Д.Р. Исследование процессов вырубания деталей из настила ткани. Ж-л «Швейная промышленность», № 5, 1974г.

21. Амирханов Д.Р. Исследование процесса резания трикотажа. Диссертация. М., 1968г.

22. Зеленков Б.Д., Кострова М.А., Исследование прорубаемо-сти настилов ткани. Ж-л «Швейная промышленность», № 1, 1973г.

23. Зеленков Б.Д. Сжимаемость текстильных материалов и расчет основных размеров вырубочного инструмента. Ж-л «Швейная промышленность», № 5, 1973г.

24. Разработка научно-технических основ создания точечного механического раскройного инструмента и раскройных устройств. Гос.Per. 012003. М., МГУДТ, 2002г. Руководительд. т.н. проф. Сторожев В.В., ответственный исполнитель Соколов В.Н.

25. Жаров А.Н., Исследования деформаций деталей при формовании на как элемент обувной колодки. Диссертация. МТИЛП, М., 1968г.

26. Коваль Ю.И. Исследование натяжения деформированного состояния деталей обувной заготовки и рабочих органов затяжных машин. Диссертация. МТИЛП, М., 1982г.

27. Козлов А. 3. Исследования деформаций заготовок верха обуви при формовании и расчет параметров затяжных машин. Диссертация. МТИЛП, М., 1978г.

28. Машиностроение. Энциклопедия,' том IV-13. Отв. Редактор академик Фролов К.В, «Машиностроение». М. , 1997г.

29. Горячкин В.П. Собрание сочинений. (Под ред. Н.Д. Лучин-ского). М., «Колос», 1968г.

30. Желиговский В.А. Экспериментальная теория резания лезвием. М., труды МИМЭСХ, вып. №9, 1940г.

31. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. «Машиностроение». М., 1975г.

32. Чобитько М.И., Толочко В.И. Взаимодействие материала с резаками и в процессе раскроя. Известия вузов «Технология легкой промышленности» №4. М., 1966г.

33. Чобитько М.И., Енец Л.И. трение материалов режущие кромки резаков в период накаливания катка при раскрое прокатыванием. Известия вузов «Технология легкой промышленности» №4. М., 1974г.

34. Бершадский А. Л. Резание древесины. «Гослесбумиздат». М., 1968г.

35. Воскресенский С.А. Древесины. «Гослесбумиздат». М., 1965.

36. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. М., «Машиностроение», 1974.

37. Бурмистров А.Г., Зайцев Б.В., Жуков В.В. и др. Оборудование предприятий по производству кожи и меха. М., «Легкая и пищевая промышленность», 1981.

38. Соколов И. В. Влияние параметров рабочих инструментов передвижных раскройных машин на точность раскроя. М., ВИНИТИ, депонированные рукописи, №10 (216), 1989.

39. Драгилев И.Г., Комиссаров А.И., Соколов В.Н. Влияние амплитуды и частоты виброперемещений пластинчатого ножа на усилие резания при раскрое текстильных материалов. Ж-л «Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности». №5, 1984.

40. Карелин В.А. Разработка и исследование точечного инструмента с абразивным покрытием для раскроя материалов. Дисс. канд. техн. наук, (научн. рук. д.т.н., проф. Сто-рожев В.В., научн. коне. - к.т.н., доц. Соколов В.Н.). М., МГУДТ, 2000.

41. Татарчук И.Р., Литвин Е.В., Соколов В.Н., Костылева В.В. Исследование процесса вырубания обувных деталей. Межвузовский сб. науч. трудов «Новые технологии. Наука и образование», №4. М., МГУДТ, 2002.

42. Соколов В.Н., Костылева В.В., Литвин Е.В., Татарчук И. Р. Исследование процесса раскроя обувных материаловподвижным ножом. Межвузовский сб. науч. трудов «Новые технологии. Наука и образование», №4. М., МГУДТ, 2002.

43. Соколов В.Н., Татарчук И.Р., Литвин Е.В., Костьшева В. В. Моделирование процесса вырубания обувных деталей. Межвузовский сб. науч. трудов «Новые технологии. Наука и образование», №4. М., МГУДТ, 2002.

44. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М., Издательство технико-теоретической литературы, 1953.

45. Дарков А.В., Шапиро Г.С. Сопротивление материалов, м., «Высшая школа», 1969.

46. Рейнер М. Реология. М«Наука», 1965.

47. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение. М., 1967.

48. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности, м., «Высшая школа», 1982.

49. Особов В.И. Теоретические основы уплотнения волокнистых растительных материалов. М., труды ВИСХОМа, вып. №55, 1967, с 221-265.

50. Пановко Я.Г., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. М., «Наука», 1987.

51. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. М., «Наука», 1977.

52. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. «Машиностроение». М., 1976г.

53. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. М., «Высшая школа», 1988.

54. Хазов Б.Ф., Дидусев Б.А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М., «Машиностроение», 1986.

55. Надежность технических систем. Справочник. Под ред. Ушакова М.Н. М., 1985.

56. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М., изд-во МГТУ им. Баумана Н.Э., 2002.

57. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М., «Высшая школа», 1985.

58. Когаев В.П., Махушов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник. М., «Машиностроение», 1985.

59. Агамиров JI.B., Логвиненко В.В. Построение кривых усталости деталей и элементов конструкций с использованием критерия подобия усталостного разрушения. Сб. «Гагарин-ские чтения». М., АН СССР, 1992, с 54-85.

60. Фролов К.В. Теория механизмов машин. Уч-к для втузов. М., «Машиностроение», 1987.

61. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и еечинженерные приложения. М., «Наука», 1988.

62. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., «Соверское радио», 1972.

63. Абезгауз Г.Г., Тронь А.П. и др. Справочник по вероятностным расчетам. М., «Воениздат», 1970.

64. Акоф Р., Сасиени М. Основы исследования операций. М., «Мир», 1971.

65. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики (для технических приложений) . М., «Наука», 1969.

66. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М., «Наука», 1973.

67. Комиссаров А.И., Жуков В.В., Никифоров В.М., Сторожев В.В. Проектирование и расчет машин швейного и обувного производства. М., «Машиностроение», 1978.

68. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. Под ред. проф. Бакуля В.Н. М., «Машиностроение», 1975.

69. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под ред. проф. Резникова А.Н. М., «Машиностроение», 1977.

70. Мельник В.Г., Титаренко П.Н., Гольдина A.M. Раскройная система Servo-Gutter Automatic фирмы «Kuris» (Германия). Экспресс-информ. «Оборудование для легкой промышленности». М., ЦНИИТЭИ легпищепром, Вып. №12, 1985.

71. Оборудование для швейной промышленности на выставке «1ТМА-84». Ж-л «Textile Asia» (Англия), №1, 1985.

72. Способы раскроя и машины, применяемые для раскроя текстильных материалов. Ж-л «Bekleidung+Washe» (Германия), №24, 1982.

73. Раскройные системы. Ж-л «Confection-2000» (Франция), №59, 1985.

74. Оборудование для раскроя объемных материалов. Проспект фирмы «Teva Technica» (Финляндия), 1982.

75. Агрегат для раскроя текстильных материалов. Проспект фирмы «Семенов и К0» (Россия).

76. Раскройный автомат Gerber-Gutter S-91. Ж-л «Apparel World». Vol. 49 (Англия), №17, 1980.

77. Автоматические системы раскроя на выставке «1МВ-85». Ж-л «Manufacturing Clothier» (Англия), №8, 1985.

78. Сведения о фирме «Gerber». Ж-л «Model Techniques» (Франция), №568, 1986.

79. Новое оборудование фирмы «Bullmerwerk». Ж-л «ISN International» (Англия), №6, 1982.

80. Автоматы для раскроя ZAT VI, ZAT VII, ZAT VI RS фирмы «Kuris» (Германия). Проспекты фирмы.

81. Каталог фирмы «Инвестроника» (Испания).

82. Передвижная раскройная машина KVS-700. Проспект фирмы «Kuris» (Германия).

83. Хендрик Гластра (Нидерланды). Устройство для резки листового материала. Патент №3 65058. М. кл. B2 6JI1/4 6. Бюл. №5.28.12.1973.

84. Heinz Joseph Gerber. Машина для автоматического раскроя. Патент США №2526455.М.КЛ.Д06Н7/00.

85. Беленький В.Е., Кристов В.И. Станок для резки неметаллических материалов. Авт. свид. №1278128.М.кл.В23Д31/00. Бюл. №47.198 6.

86. Зрезарцев В.Н., Пискорский Г.А. Устройство для разрезания листового неметаллического материала. Авт. свид. №1567371.М.кл.В26Д1/46. Бюл. №20.30.05.1990.

87. Роберт Померлю, Зденек Земан и др. Управляемая раскройная система и способ управления раскройной системой. Патент РФ №2081225.М.кл.Д06Н7/00. Бюл. №16.10.06.97.

88. Повышение износостойкости и долговечности пластинчатых ножей передвижных раскройных машин. Тема №8309. М., 1984 (научн. рук. Соколов В.Н., исп. Драгилев И.Г.).

89. Разработка износостойких пластинчатых ножей с уменьшенным трением о настил и эффектом самозаточки. М., 1988 (Отчет по НИР. Авторы: Соколов В.Н., Сосульников И.В.).

90. Соколов В.Н. Нож для раскроя настилов. Авт. свид. №1501569.М.кл.Д06Н7/00.

91. Бурмистров А. Г. Новый метод испытаний релаксационных свойств кожи на установке «RELAX». Радом (Польша), «Политехника», 2001.

92. Соколов В.Н., Татарчук И.Р., Литвин Е.В. Исследование процесса раскроя материалов. Журнал «Автоматизация и новые технологии», №1, 2003.

93. Жихарев А. П. Свойства материалов. Учебное пособие. М.: МГУДТ, 2000.

94. Жихарев А.П. Производство и строение материалов. Конспект лекций. М: МГАЛП, 1999.

95. Вульфхорст Б., Фукин В.А., Бузов Б.А., Костылева В.В. Текстильные материалы. Производство и строение/ В. Wulfhorst, W.A. Fukin, В.A. Busow, W.W. Kostylewa. Textile Materialien. Die Herstellung und der Aufbau/ M., ИИЦ МГУДТ, 2002.

96. Зурабян K.M., Краснов Б.Я., Бернштейн М.М., Материаловедение изделий из кожи., «Легкая промышленность и бытовое обслуживание», М., Легпромбытиздат, 1988.

97. Абрамов В.Ф., Соколов В.Н., Татарчук И.Р., Литвин Е.В. Технология и моделирование процессов резания в швейном и обувном производстве. М., «КноРус», 2003.

98. Татарчук И.Р., Литвин Е.В., Костылева В.В., Соколов В.Н. Некоторые направления применения обобщенной физико-математической модели кожепедобных материалов для описания процесса формования. Вестник МГУДТ. Выпуск №1(43). М., ИИЦ МГУДТ, 2003.

99. Никитин А.А., Костылева В.В., Соколов В.Н., Татарчук И. Р., Литвин Е.В., Бошкарева Ю.В. Исследование свойств пакетов обувных материалов при многоосном растяжении. Ко-жевенно-обувная промышленность. № 5, 2003.

100. Соколов В.Н., Абрамов В.Ф., Татарчук И.Р., Литвин Е.В. Расчет усилий резания для динамического процесса. Межвузовский сб. науч. трудов «Новые технологии. Наука и образование», №6. М., МГУДТ, 2003.

101. Соколов В.Н., Бурмистров А.Г., Татарчук И.Р., Литвин Е.В., Оценка взаимосвязи процессов сжатия и релаксации кожи. Межвузовский сб. науч. трудов «Новые технологии. Наука и образование», №6. М., МГУДТ, 2003.

102. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. Под ред. проф. Екобори Т. Перевод с японского Товмасяна Ю.М. -М. : «Химия», 1987.

103. Абрамов В.Ф. Разработка и исследование режущей головки раскройных агрегатов в легкой промышленности: диссерт. канд. техн. наук. М., МТИЛП, 1989.

104. Бурмистров А.Г., Кочеров А.В. Оценка качества кожеподобных материалов по их релаксационным характеристикам на компьютерной установке «RELAX». М.: МГАЛП, 1996.

105. Бурмистров А.Г, . Чурсин В.И., Манукян A.M. Автоматизация контроля деформационных свойств кожи на установке «RELAX», Кожевенно-обувная промышленность, №4, 2000.

106. Соколов И.В. Влияние параметров рабочих инструментов раскройных машин на точность раскроя. В материалах семинара «Совершенствование технологических процессов в легкой промышленности». М., Московский Дом научно-технической пропаганды, 1989.

107. Проспект фирмы «Teseo» (Италия).

108. Проспект фирмы «Lectra» (Франция) .

109. Проспект фирмы «Shon» (Германия).

110. ПЗ.Рудицын М.Н., Артемов П.Я., Любошиц М.И. Справочное пособие по сопротивлению материалов. Минск, Гос. изд-во БССР, 1958.

111. Степин П.А. Сопротивление материалов. М., «Высшая школа», 1988.

112. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М., «Наука», 1971.

113. Писаренко Г.С., Яковлев А.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев, «Наукова думка», 1975.

114. Павлович А.Г. Повышение надежности рабочего инструментаи оснастки вырубных прессов. Дис. .канд. техн. наук: • МТИЛП. М., 1996.

115. Соколов В.Н., Сторожев В.В. Устройство для раскроя , настилов полотен материала. Патент РФ №2127 34 0. Бюл. №7. 10.03.99.

116. Соколов В.Н., Сторожев В.В., Сучилин В.А., Иванченко В.А. Новое направление в разработке режущего инструмента к раскройным машинам. Тезисы международной научно-практической конференции. М., МГУС, 12-14 октября 2002г.

117. Сучилин В.А., Соколов В.Н., Сторожев В.В, Иванченко В.А. Режущий инструмент и способ его изготовления. Патент РФ №2220840. Бюл. №1.10.01.2004.

118. Соколов В.Н. Метод расчета струнного раскройного инструмента. Ж-л «Автоматизация и современные технологии», №7, 2002.

119. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М., «Наука», 1980.

120. Левшин В. А. Сопротивление материалов. М., «Ростехиз-дат», 1961.

121. Соколов В.Н., Карелин В.А., Сторожев В.В. Определение параметров устройства для раскроя материала. Ж-л «Автоматизация и современные технологии», №3, 2000.

122. Абрамов В.Ф., Соколов В.Н. Процессы, инструмент и устройства резания в производстве одежды, обуви, кожи и меха. М.: Московский государственный университет дизайна и технологии, 2002.

123. Агамиров Л.В., Соколов В.Н. Расчет характеристик выносливости гибкошатунных ножей раскройных машин. Сб. науч. трудов «Динамика машин легкой промышленности». М., МГАЛП, 1995.

124. Драгилев И.Г., Комиссаров А.И., Соколов В.Н. Повышение стойкости ножей передвижных раскройных машин. PC «Швейная промышленность», №3. М., ЦИИТЭИлегпром, 1983.

125. Драгилев И.Г., Комиссаров А.И., Соколов В.Н. Исследование стойкости виброножей раскройных машин. Ж-л «Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности», №3, 1984.

126. Михайлюк А.И., Соколов В.Н. и др. Способ изготовления режущего элемента. Авт. свид. №1323262. Бюл. №26.15.07.1987.

127. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М., «Металлургия», 1975.

128. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М., «Наука», 1967.

129. Бабаков И.М. Теория колебаний. М., «Наука», 1968.

130. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М., «Наука», 1960.

131. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М., «Наука», 1971.

132. Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин. М., «Машиностроение», 1967.