автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование механизмов вышивального полуавтомата с микропроцессорным управлением

V) 1 . - и < •

I 1 '

ВИТЕБСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

УДК 677.056.б.001.5.63-52

ДУСМАТОВ ХАВДАР САНГИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ВЫШИВАЛЬНОГО ПОЛУАВТОМАТА С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность 05. 02. 13 - "Машины и агрегата легкой

промышленности"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Витебск 1995

Работа выполнена в Витебском технологическом институте легкой промышленности

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Сункуев Б. С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Сторожев В. В.

кандидат технических наук, доцент Дубовец В. С.

Оппонирующая организация: Специальное конструкторское бюро швейного оборудования АПТП "Промшвеймаш" г.Орша

Защита состоится " 18 " мая 1995г. в 10-00 часов на заседании совета по защите диссертации К. 056. 08. 01 в Витебском технологическом институте легкой промышленности по адресу: 210028, г.Витебск, Московский пр.,72.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Витебского технологического института легкой промышленности.

Автореферат разослан " 14_" апреля 1995г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций кандидат технических наук доцент

^ Казарновская Г. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТЖА РАБОТЫ Постоянный рост спроса на высококачественные изделия с вышивкой и необходимость интенсивно наращивать выпуск этих товаров требует от машиностроения решения задачи разработки вышивальных полуавтоматов»

Специфика технологического процесса, выполняемого на вышивальных машинах, и конструктивные особенности используемых механизмов выделяют задачи исследования и проектирования вышивальных полуавтоматов в самостоятельную область, существенно отличающуюся от других областей легкого машиностроения.

Актуальность работы. В условиях быстрой смены ассортимента модной одежда с применением вышивки становится необходимы» использование производительных вышивальных полуавтоматов, снабженных средствами, автоматизации и микропроцессоряым управлением.

Анализ технологического оборудования, применяемого для выполнения вышивальных операций, показывает, -что • до настоящего времени в Республике Беларусь основную долю оборудования составляют машины неавтоматического действия, не существует вышивальных полуавтоматов отечественного производства, которые реализовали бы технологические операции со стабильными показателями качества, не зависящими от квалификации, настроения и утомляемости человека - оператора.

Техническое перевооружение вышивального производства весьма актуально по. целому ряду причин, среди которых мояно выделить несколько основных:

- низкий уровень автоматизации и, соответственно, культуры

. производства:

- необходимость повышения производительности труда и качества продукции;

- высвобождение человека от утомительного однообразного труда. Учитывая современное состояние технической вооруженности

отечественных предприятий, оборудованных, главным образом,универсальны?,® швейными машинами, отсутствие средств у предприятий для закупки импортного оборудования, следует считать задачу разработки конструкции отечественного вышивального полуавтомата с микропроцессорным управлением актуальной и требующей скорейшего решения.

Научным проблемам, связанным с созданием вышивальных машин и полуавтоматов, посвящены работы Сторожена В. В., Макеевой Н. С.,

Новгородцева В.А., Мшанецкого С.И.. Орловского Б.В., Метлвва В.И., Курганова A.A., Овчаренко H.A. и др. Однако нерешенным: остается целый ряд задач.

В 1991г. Витебским технологическим институтом легкой промышленности (кафедрой "Машины и аппараты легкой промышленности") и Опытно - конструкторским бюро машиностроения (ОКБМ) г.Витебска начата работа по созданию вышивального полуавтомата с микропроцессорным управлением (ШУ). В процессе разработки возник ряд задач научного характера:

- повышение цроизводительности полуавтомата за счет оптимизации кинематических и динамических параметров привода механизмов перемещения материала в координатном устройстве при существующих типах шаговых электродвигателей;

- исследование точности перемещений материала и разработка рекомендаций по обеспечению качества выполняемого технологического процесса;

- разработка прижимных, устройств для материала, отличающихся от применяемых в универсальных швейных машинах, и связанных со спецификой выполнения технологической функции на вышивальном полуавтомате .

Цель работы. В связи с вышеизложенным^ целью диссертационной работы является исследование основных механизмов и устройств вышивального полуавтомата и разработка научно обоснованных методов их проектирования.

В соответствии с основной целью диссертационной работы можно сформулировать следующие задачи проектирования и исследования вышивальных полуавтоматов:

-разработка координатного устройства для перемещения обрабатываемых деталей с микропроцессорным управлением;

-исследование динамических характеристик координатного устройства при выполнении различных строчек;

-исследование точности перемещения материала по двум координатам;

-исследование и разработка конструкции прижимных устройств для материала.

Методика исследований. В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы исследований, использованы положения теоретической механики, теории машин и механизмов, математического анализа. Экспериментальные исследования проводились на спе-

циально разработанных стендах и макетах. При обработке результатов исследований использовались методы математической статистики. Необходимые расчеты выполнялись с использованием ЭВМ.

Научная новизна провэденых исследований состоит в следующем:

-выполнена классификация вышивального оборудования по конст-рукторско - технологическим признакам;

-проведен структурный анализ механизмов программного перемещения материала (координатных устройств) швейных и вышивальных полуавтоматов с микропроцессорным управлением, выполнен сравнительный анализ различных типов механизмов программного перемещения и даны рекомендации по выбору схем в зависимости от назначения;

-разработана методика снятия динамических механических характеристик шаговых электродвигателей;

-разработана методика оптимизации кинематических и динамических характеристик шаговых приводов координатных устройств швейных и вышивальных/полуавтоматов;

- выполнено исследование работы прижимных устройств вышивального полуавтомата с приводом от игдоводителя;

-разработана методика расчета на точность перенесений координатного устройства с гибкими элементами.

Практическая значимость. Вззультаты работы могут быть использованы в инженерной практике при оптимизации динамических и механических харатеристик приводов координатных устройств швейных и вышивальных полуавтоматов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- даны рекомендации по выбору передаточного числа кинематических цепей координатного устройства , позволяющие повысить производительность и надежность работы полуавтомата; эти рекомендации реализованы в вышивальном полуавтомате, внедренном на Витебской фабрике художественных изделий "Купава", и при серийном выпуске вышивальных полуавтоматов в ОКБМ (г.Витебск);

- разработана, апробирована оригинальная конструкция прижимной лапки, которая внедрена в вышивальном полуавтомате, выпускаемом серийно ОКБМ(г.Витебск);

- разработаны рекомендации для выбора оптимальных скоростных режимов в зависимости от параметров рисунка бивши«, позволяющие получить максимальную производительность полуавтомата.

Результаты работы используются в учебном процессе Витебского технологического института легкой промышленности в курсе "Машины и агрегаты легкой промышленности".

Экономическая значимость полученных результатов. Годовой экономический эффект для двух вышивальных полуавтоматов, внедренных на фабрике художественных изделий, составил 0,773 млн. руб. в ценах на 01.10.1994 года.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Автор защищает:

классификацию структур механизмов перемещения материала координатных устройств швейных полуавтоматов, позволяицую выбрать на стадии проектирования схему механизма, оптимальную по надежности и долговечности;

структурную схему нового координатного устройства вышивального полуавтомата, позволяющую автоматизировать процесс вышивания и увеличить его производительность;

методику оптимизации передаточного числа привода координатного устройства, позволяющую увеличить производительность вышивальных- полуавтоматов;

методику расчета погрешностей перемещения материала в координатном устройстве с гибкими тяговыми элементами, позволяющую на стадии проектирования выбрать оптимальные параметры гибких тяговых элементов, обеспечивающих требуемую точность перемещений материала;

конструкцию прижимного устройства для материала в вышивальном полуавтомате, позволяющую значительно уменьшить уровень шума при работе полуавтомата и получить качество вышивки, удовлетворявшее требованиям стандартов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку:

- на Республиканской научно - технической конференции "Проблемы качества и надежности машин" (г.Могилев, 1994г.

- на научно - технических конференциях студентов, преподавателей и сотрудников Витебского технологического института легкой промышленности (г.Витебск, 1992 - 1994г.г.

- на заседаниях кафедры "Машины и аппараты легкой промышленности" Витебского технологического института легкой промышленности (г.Витебск, 1992 - 1994г.г.).

Опубликованность результатов. Основное содержание дассерта-

ционной работы опубликовано в 5 печатных работах, получено положительное решение на заявку л 5051229/12 "Устройство для перемещения материала".

Содержание и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и по работе в целом, библиографии и приложений. Работа изложена на 184 страницах машинописного текста, включая 95 рисунков и 1Т таблиц. Библиография содержит 114 наименований, приложения представлены на 119 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе проведен анализ технологического оборудования, применяемого для выполнения вышивальных операций в вышивальных цехах фабрик художественных изделий, расположенных на территории Республики Беларусь, который показывает, что основную долю оборудования составляют машины неавтоматического действия. Не существует вышивальных полуавтоматов отечественного производства, которые реализовали бы технологические операции со стабильными показателями качества, не зависящими от квалификации, настроения и утомляемости швеи - мотористки.

Выполнена классификация оборудования, предназначенного для вышивальных операций, по конструктивным особенностям и технологическим признакам.

Показано, что для выполнения вышивок в условиях серийного производства, ввиду перегруженности оператора, работающего на неавтоматизированной машине, наиболее приемлемыми являются полуавтоматы .

Выполнен анализ работ, посвященных решению научных задач, связанных с созданием вышивальных машин и полуавтоматов.

С учетом требований к вышивальным стежкам, специфики машинной вышивки показано, что наиболее целесообразна разработка вышивального полуавтомата на базе серийно выпускаемых автоматизированных универсальных шЕейных машин.

В результате анализа структурных схем координатных устройств для транспортирования материала по заданной программе и структуры преобразующих механизмов координатных устройств вышивальных полуавтоматов даны рекомендации по выбору схем механизмов по критерию рациональности конструкции■

На рис. 1 представлена блок - схема современных координатных устройств для перемещения материала.

Преобразующий механизм мокно разделить на следующие составные части:

1) механизм перемещения,

2) механизм привода.

Механизмы для перемещения в, свою очередь делятся на:

а) механизмы с замкнутой кинематической цепью;

б) механизмы с разомкнутой кинематической цепью.

Рис. 1 Блок - схема координатного устройства для перемещения материала

Вращательное движение электродвигателя с помощью передаточного механизма преобразуется в требуемое движение ведущих звеньев механизма перемещения материала. Применяются следующие механизмы приводов: с гибкой связью, винтовые, реечные, кулисные, зубчатые.

В качестве критерия оценки структуры механизмов принято наличие избыточных связей по Л.Н. Решетову.

Механизмы без избыточных связей позволяют расширить допуски на изготовление звеньев, уменьшить трудоемкость, удешевить производство и повысить надежность машин. Они обладают повышенной нагрузочной способностью, в них меньше трение.

Анализ структуры механизмов перемещения материалов показал, что более предпочтительными являются механизмы с разомкнутой кинематической цепью.

Анализ механизмов привода ведущих звеньев механизмов перемещения материала показал, что наиболее подходящим для вновь разрабатываемого координатного устройства является привод с гибкой связью (зубчатый ремень, тросик) и реечный механизм, так как эти виды приводов не имеют избыточных связей.

Однако зубчато - реечные механизмы уступают гибким передачам. При работе реечного типа привода наблюдается шум, удар при ревер-

сивном движении пары шестерня - зубчатая рейка, быстрый износ зубьев, которые в итоге скажутся на точности перемещения.

На основе вышеизложенного целесообразно использовать гибкую передачу с короткой кинематической цепью.

Анализ структурных схем программного управления, применяемых в различных отраслях промышленности, показал, что в наибольшой степени предъявленным требованиям удовлетворяют системы управления без обратной связи с приводом на шаговых электродвигателях.

ОКБМ и ВТИЛП совместно разработано координатное устройство для перемещения материала к вышивальному полуавтомату (рис. 2).

Шаговым электродвигателям 22, 32 с помощью системы управления задается старт - стопный режим работы, что обеспечивает требуемую закономерность перемещения ткани при образовании стежков. Время перемещения ткани синхронизировано с временем работы шьющих инструментов машины.

Во второй главе поставлена задача выбора методики оределения динамических механических характеристик ШД с последующей оптимизацией динамических характеристик электропривода координатного устройства вышивального полуавтомата.

Математическая модель записывается в виде нелинейного дифференциального уравнения второго порядка:

д

МСПР=^РВ- <1)

где - приведенный момент инерции ротора ВД и нагрузки;

Мспр - приведенный момент сопротивления; 9 - угол поворота ротора; Мд - электромагнитный момент двигателя. Звеном приведения является вал шагового двигателя. Приве-веденный момент инерции с учетом передаточного числа

и = —1- (2)

®а

определяется из равенства:

Зпр = А + Виг + (3)

7Шр11 Р , г <1 -,2

Гд0 в = --§-5-, 3, + 3? = А, 3, + + 235 + [-у] шй =

с15 - диаметр барабана 14; ш1 и ш - угловые скорости звеньев 21, 20;

I - корпус, 2,3 - кронштейн, 4,5,8 - направляющие, 6,7 - П-обраэньте ползуны, 9,10,24 - гибкие металлические тросики,

11.14.25 - барабаны,

12.15.26 - направляющие ролики,

13,16,18,19 - кронштейны, 17 - вал,

20.30 - зубчатые колеса,

21.31 - зубчатые шестерни,

22.32 - шаговые двигатели, 23 - каретка,

27 - вал квадратного сечения,

33 - кассета

I

со

I

Рис. 2. Координатное устройство для перемещения.материала.

3, - момент инерции ротора ЩД;

32 момент инерции шестерни 21;

34 - момент инерции вала 17;

35 - момент инерции барабанов для намотки тросиков II, 14; т6 - масса каретки и траверсы,

33 - момент инерции ступицы зубчатого колеса 20, h3 - толщина венца зубчатого колеса 20,

Р - плотность материала колеса 20, D2 - диаметр шестерни 21. (рис. 2)

Пршэддвгтннй момент сопротивления Мспр определяется из соотношения :

М_ = , (4)

uip z п

где Р - сумма сил трения в подшипниках опорных и направляющих, трения.материала о стол полуавтомата, трения, возникшего в результате возможных перекосов.

Сумма сил трения определялась экспериментально, установлено, что PQ «а const.

В паспортных характеристиках ЩД не приводятся динамические механические характеристики, поэтому возникла необходимость их опытного определения.

■ Для измерения динамических механических характеристик ШЕ была смонтирована экспериментальная установка.

В экспериментальной установке с помощью ЭВМ. формируется исходная информация о числе импульсов N, частоте их следования f и устанавливается необходимое значение углового ускорения С, сообщаемого ротору ЩД. Датчик угловых перемещений осуществляет контроль отработанных шаговым двигателем импульсов. Производится регулировка величины нагрузки на Еал ШЯ и регистрация момента на валу !ДД.

На рис. 3 представлена динамическая механическая характеристика * 200 - 0,5.

Закон движения ротора ЩД в приводе координатного устройства

вышивального полуавтомата выбирается из условия обеспечения

минимальных динамических нагрузок в приводе. К таковым может быть

отнесен закон постоянного ускорения . При постоянном € = -

имеем соотношение для времени разгона t : dt

ш р

t = —Ш§»; (5)

Р F

0,5" 1 - £ = 1528,8 с"*2

4,, 2 - £ = 3057,6 с~г

зс\ 3 - £ = 4586,4 (г2

0,375- 2°о\ 4 - С = 6115,2 с-2

0,25'

0,125

М, н-м

0

2,5

7,5

10

12,5 15 f, кГц

i ' I ч • >

О 25 50 75 100 125 U, С-1

Рис. 3 Графики зависимостей Мд= i(w)npn различных значениях £

*5о"

100

В связи с этим поставим задачу определения такого значения U, при котором может быть обеспечена максимальная частота выполнения стежков на вышивальном полуавтомате.

В уравнениях (3) и (4) ^ и Мопр представлены как функции U. Подставив (3) и (4) в (1), получим: р л

Bai4 + [а£ - mJu2 + и + се = о, и * о. (6)

Так как А,В,С,Рс и £ = const, то упростим последнее выражение, приняв:

нрииив; j

a0 = b£;b0= (a£-mj; d0 = pe-3-: ^

£С.

Таким образом, имеем алгебраическое уравнение 4-ой степени аои4 + ьоиг + йои 4^ = 0, (7)

решение которого найдем численным методом. Для решения уравнения (7) разработаны алгоритмы и программы для ЭВМ, реализующие предложенную методику динамического исследования позиционного привода с ИЩ.

Предложены и реализованы в экспериментальной установке оптимальные параметры передаточного числа и и углоеых ускорений

для различных параметров шага стежка Бсш и частоты вращения главного вала п.

Разработаны рекомендации для программирования рисунка вышивки, позволяющие получить максимальную производительность вышивального полуавтомата при заданной длине стенка.

Экспериментально исследована работоспособность координатного устройства и правильность динамической моде™ привода.

Задача экспериментального исследования состояла в определении времени перемещения пялец с материалом по координатам X и У соответственно 1;кх, при оптимальном и и различных режимах работы с целью проверти выполнения условий работоспособности полуавтомата, выражаемых неравенствами:

1; « г : 1; £ I (8)

кх тр' ку ^ тр где 1;тр- время, отводимое швейной головкой для перемещения материала (игла находится вне материала).

Рузультаты эксперимента шатвердили правильность выбора математической модели, что позволило при программировании в зависимости от величины стежка задавать максимально возможные скоростные режимы.

Глава третья посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию погрешности перемещений каретки с пяльцами вследст-вии зазоров и деформации элементов конструкции.

При выполнении таких элементов узоров как гладьевой валик, гладь и т.д., каретка с пяльцами совершают колебательные движения с заданной величиной размаха. Погрешности таких перемещений влияют на рисунок узора.

В качестве критерия, определяющего точность воспроизведения рисунков на вышивальном полуавтомате, принимали погрешность перемещения.

Абсолютная погрешность перемещения координатного устройства определяется по формуле б = / Э0- /,

где Бд- программируемое перемещение, на которую должен переместиться материал, мм;

фактическое перемещение каретки координатным устройством, мм.

Относительная погрешность перемещения координатного устройства определяется по формуле К = (б/Зо)100%.

Определены основные факторы, влияющие на точность перемещения каретки координатного устройства вышивального полуавтомата.

Принято, что наиболее значимыми факторами являются: "мертвый" ход зубчатых колес, колебания каретки', происходящие из - за наличия гибкого металлического тросика.

На рис. 4 показана динамическая модель колебательной системы одной из координат устройства для перемещения материала.

~7Г~положение равнове-_Л/Сия массы т

г^АЛ^- ' "чААА/

■5}

т

Рис. 4 Динамическая модель механизма перемещения материала

, Уравнение динамики для этой системы имеет вид:

* х + 2Й + 2ггХ = йг(5/2.) созш1 + йБш соэшг (9). где 11 - показатель затухания,

к - круговая частота свободных колебаний гибкого тросика, . Б. - величина возмущающих перемещений концов тросика, а - круговая частота возмущений концов барабана, X - смещение каретки от положения статического равновесия.

- Решение уравнения можно представить как сумму частного и общего решений:

X = е^^эШК^ +С£СО8К„1;) + Исозшг + №1т>г (10) где С1, С^, М и Н - постоянные уравнения,

К^-круговая частота свободных колебаний каретки с учетом затухания.

Решение дифференцального уравнения вынужденных колебаний с учетом вязкого демпфирования на ЭВМ позволило определить теоретические значения точности перемещения.

С целью проверки предложенной динамической модели проведено экспериментальное исследование погрешностей перемещений координатного устройства.

Для того, чтобы исключить влияние деформации ткани, эксперимент проводился при заправке в пяльцы листа плотной бумаги. Следы проколов на бумаге* оставленные иглой, позволили производить не-

посредственные измерения перемещений.

По следам, оставленным иглой на бумаго, определяли погрешность перемещения. Расстояние между соседними проколами измерялось при увеличении в 12 раз на экране графопроектора.

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных. исследований осуществляется графическая интерпретация с построением закономерностей изменения исследуемых величин.

На рис. 5 представлены графики зависимости относительной погрешности перемещения каретки по координате X от частоты вращения главного вала К = Г(п) при Б0 = 2 мм. Кривая I построена на основе расчетных данных, а кривая 2 по результатам эксперимента.

1 200 ' 400 600 ' 800 1000 ' 1200

Рис. 5 Графики зависимостей относительной погрешности перемещения при длине стежка 30 = 2 мм

Результаты эксперимента, проведенного при различных длинах стежка Б и частотах вращения главного вала л, показали хорошую сходимость с теоретическими данными, что доказывает правомерность предложенной динамической модели.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена аналитическому и экспериментальному исследованию работы прижимной лапки существующей конструкции вышивального полуавтомата, разработке новой конструкции лапки

и сравнительному анализу существующей и предлагаемой конструкций с точки зрения шумовых характеристик и качества выполняемой операции.

Анализ конструкций прижимных лапок, используемых в вышивальных полуавтоматах,позволил выделить два типа этих лапок: с приводом от игловодителя и с автономным приводом. В вышивальных полуавтоматах предпочтение отлается конструкции прижимной лапки с приводом от игловодителя.

Конструкция прижимной лапки с приводом от игловодителя вызывает необходимость в исследовании синхронности работы иглы и лапки с целью определения эффекта "зависания" прижимной лапки и его влияния на процесс образования стежка.

На рис. 6 приведены схемы механизмов иглы и прижимной лапки.

Рис. 6 Кинематическая схема меха- Рис. 7 Динамическая модель низмов иглы и прижимной лапки. прижимной лапки.

Выделили три фазы в работе механизма прижимной лапки.С точки зрения динамики представляет интерес исследование движения прижимной лапки в первой и второй фазе работы.

Движение прижимной лапки 4а в первой фазе происходит под

воздействием пружины 5 и собственного веса (см. рис.6). Динамическая модель представлена на рис. 7. Она представляет собой систему с одной степенью свободы при наличии силы вязкого трения. Уравнения движения системы имеет вид

У + 2ЬУ + йгУ = О, (II)

где ь. - показатель затухания,

к - круговая частота собственных колебаний пружины.'

Решение уравнения имеет вид

у = е (С.,з1пК^ + С2созКж1;) (12)

где К^- круговая частота с учетом затухания, С^и С2- постоянные уравнения.

Вэвторой фазе происходят свободные колебания лапки с ограничителем (ударное воздействие). Уравнение колебания системы имеет

вид: „ ,

У + А У = 0.

Общее решение уравнения движения во второй фазе: - Ну^Злйт

у =-----ьг------+ у^созЫ, (13)

1 + Есоейт; °

где у - предварительное поджатие пружины;

т - период колебаний пружины;

И - коэффициент восстановления, зависящий от свойств ударяющихся поверхностей.

Были проведены аналитические и экспериментальные исследования работы прижимной лапки, которые показали наличие эффекта "зависания".

Для устранения эффекта "зависания" предложена новая конструкция прижимной лапки. На рис. 8 представлена кинематическая схема прижимной латси новой конструкции. Новая прижимная лапка 6а, в отличие от лапки существующей конструкции, в процессе вшивки неподвижна и при крайном нижнем положении устанавливается над игольной пластиной на расстоянии Н > Ь + 2й для уменьшения силы трения между лапкой 6а и материалом 4 в процессе транспортирования последней, где. Ь - толщина материала, мм; а - диаметр игольной нитки, мм.

Прижимная лапка 6а выполнена в виде кольца диаметра В, равного удвоенной максимальной длине стежка Бет.

Проводены сравнительные испытания существующей и предложен-

ной конструкции прижимных лапок по шумовым характеристикам и качеству выполняемых операций.

Результаты проведенных сравнительных испытаний по шумовым характеристикам показывают, что на всех частотах зафиксировано снижение уровня звукового давления на 3...6 дБ, а общий уровень шума уменьшился на 5 дБА для новой конструкции прижимной лапки.

.к штоку электромагнита У

I - кривошип,

2 - шатун,

3 - игловодитель,

За- игла,

4 - материал.

5 - игольная пластина,

6 - держатель лапки,

6а- лапка,

7 - втулка,

8 - поводок,

9 - соединит, звено.

10 - коромысло

тшж

Рис.вККнематичеекая схема прижимной лапки

Для сравнения качества вышивок, выполненных с помощью двух видов лапок, в качестве критерия выб^ран коэффициент Кп> характеризующий плотность затяжки стежка нитками, так как от степени затяжки и деформации материала зависит внешний вид вышивки.

Внешний вид и эстетические свойства вышивок, выполненных на полуавтомате с применением лапки новой конструкции, соответствуют требованиям РСТ БССР 761-90.

Разработанная новая конструкция прижимной лапки для вышивального полуавтомата ПВ -1-1 принята при производстве промышленных образцов полуавтомата, выпускаемых ОКБМ г. Витебска.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.Выполнена классификация вышивального оборудования по конструктивным и технологическим признакам, на основе которой пска-

■ зано, что вышивальный полуавтомат с микропроцессорным управлением целесообразно проектировать на базе универсальной швейной головки с автоматизированным приводом.

2.Выполнен анализ структурных схем координатных устройств для перемещения объекта обработки, что позволило выбрать рацио' нальную структурную схему для разрабатываемого вышивального полуавтомата, позволяющую расширить допуски на изготовление звеньев координатного устройства, а, следовательно, удешевить их. без потери точности перемещения.

3.Разработаны методика оптимизации передаточного числа привода координатного устройства по условию минимизации времени перемещения материала, алгоритм и программа для ЭВМ, реализующие предложенную методику с учетом экспериментально получешх динамических механических характеристик шагового электродвигателя.

4.Проведены экспериментальные исследования электропривода координатного устройства с оптимальным передаточным числом. Полученные результаты подтверждают правомерность методики оптимизации, которая позволяет определить максимальные значения частоты вращения главного вала в зависимости от длины стежка.

Разработаны рекомендации для программирования рисунка вышивки, позволяющие получить максимальную производительность вышивального полуавтомата при заданной длине стежка.

5.Разработаны динамическая модель привода транспортирующей каретки вышивального полуавтомата, позволяющая провести анализ точности работы координатных устройств вышивальных полуавтоматов, алгортим и программа решения на ЭВМ. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования привода транспортирующей каретки. Экспериментальные исследования показали хорошую сходимость теоретических и экспериментальных исследований, что доказывает адекватность разработанной динамической модели.

6.Разработана динамическая модель механизма прижимной лапки с приводом от игловодителя, позволяющая провести анализ синхронности работы лапки с механизмом иглы. Проведено теоретическое исследование движения прижимной лапки на ЭВМ. Экспериментальное исследование движения прижимной лапки показало правомоч-

ность разработанной динамической модели и выявило характерные особенности движения и функционирования последней.

7. Предложена новая конструкция прижимной лапки. Проведены сравнительные испытания существующей и предлагаемой прижимных лапок по шумовым характеристикам, что позволило выявить снижение уровня звукового давления на 3...б дБ на всех частотах, а общего уровня - на 5 дБа для новой конструкции прижимной лапки. Качество выполняемой вышивки с использованием предлагаемой конструкции прижимной лапки отвечает требованиям республиканского стандарта.

8.Разработанные методики и математические модели могут быть использованы при предпроектном анализе работоспособности механизмов и устройств полуавтоматов с програмным управлением.

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1.Сункуев B.C., Дусматов Х.С., Радчеико Э.Н. Повышение надежности вышивального полуавтомата. // Проблемы качества и надежности машин.: Тез. докл. НТК.- Могилев. 1994.

2.Сункуев B.C., Дусматов Х.С. Оптимизация динамических характеристик привода двухкоординатного .устройства вышивального полуавтомата// 27-я научно - техническая и научно - методическая -конференция преподователей и студентов ВТИЛП.: Тез. докл. - Витебск, 1994. - С.43.

3.Сункуев B.C., Дусматов Х.С.. Радкевич A.B. Исследование взаимодействия механизмов иглы, прижимной лапки и координатного устройства вышивального полуавтомата// 27-я научно - техническая и научно - методическая - конференция преподавателей и студентов ВТИЛП.: Тез. докл. - Витебск, 1994. - С.43.

4.Дусматов Х.С., Сункуев B.C., Козлов А.З., Дубко В.И., Ка-зинец М.Я., Шнейвайс И.Л., Вудов В.И., Челуснов Е.А.. Устройство для перемещения материала. Заявка № 5051229/12 (032317) от 03.07.92. Положительное решение от 27.02.95.

5.Дусматов Х.С., Радченко Э.Н. Экспериментальное исследование механических характеристик шагового электродвигателя // 27-я научно - техническая и научно - методическая - конференция преподователей и студентов ВТИЛП.: Тез. докл. - Витебск, 1994. - С.43.

РЕЗЮМЕ

Дусматов Хайдвр Сангинович

Разработка и исследование механизмов вышивального полуавтомата с микропроцессорным управлением

Механизм, изделие, вышивка, устройство, шаговый электродвигатель, эксперимент, полуавтомат, сила, погрешность, момент, уравнение, эффективность, лапка, каретка.

Объектом исследования является одноголовочный вышивальный полуавтомат с микропроцессорным управлением.

Цель работы - разработка и исследование основных механизмов и устройств вышивального полуавтомата и разработка научно -- обоснованных методов их проектирования.

При проведении теоретических исследований использовались положения теоретической механики, высшей математики, методы оптимизации и программирования, математической статистики. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах с использованием ЭВМ, современных средств и методов регистрации исследуемых параметров объекта.

В результате разработаны координатное устройство для перемещения обрабатываемых деталей и конструкция прижимного устройства для прижима обрабатываемых деталей в процессе выполнения вышвки, исследованы динамические характеристики координатного устройства, точность перемещения обрабатываемых деталей, качество выполняемой вышивки и шумовые характеристики, показатели надежности полуавтомата.

Одноголовочный вышивальный полуавтомат внедрен на фабрике художественных изделий "Купава" г.Витебска.

РЭВЮМЭ

Дусматау Хайдар Санг1нав1ч

Распрацоука 1 вывучэнне механ1змау вышывальнага пауаутамата з м1крапрацэсаршм к1раваннем

Механ1зм, выраб, вышыука, устройства, шагавц рухав1к, эксперимент , пауаутамат, с1ла, х1бнасць, мамент, урауненне, эфектыу-насць, лапка, карэтка.

Аб'ектам вывучэння з'яуляецца адаагаловачны вышывалыш пауаутамат з м1крапрацэсарным к1раваннем.

Мэта работы - распрацоука I вывучэнне асноуных механ1змау 1 устройства^ вышывальнага пауаутамата 1 распрацоука навукова - аб-грунтаваных метадау 1х праектавання.

Пры правядзенн1 тэарэтычных даследванняу выкарыстоувал1ся асновы тэарэтычнай механ1к1, вышэйшай матэматык1, метады аптым1-зацы1 1 праграм1равання, матэматычнай статыстык1. Эксперыменталь-ныя даследаванн1 праводз1л1ся на спецыяльна распрацаваных стэндах з выкарыстоуваннем ЭВМ, сучасных сродкау 1 метадау рэг!страцы1 даследуемых параметра? аб'екта.

У вын!ку распрацавана каардынатнае устройства перамяшчэння апрацоуваемых деталей 1 канструкцый прыжымнага устройства для прыжыма апрацоуваемых деталей у час выканання вышыук!, даследа-ваны дынам1чныя характэрыстык1 каардынатнага устройства, даскана--ласць перамяшчэння дэталей, якасць выкананай вышыук! 1 гукавыя характэрыстык1, паказчык! надзейнасц! пауаутамата.

Адаагаловачны вышывальны пауаутамат укаранен на фабрыцы мас-тацк!х вырабау "Купава" ВЩебска.

ABSTRACT

Haidar Sanglnovich DUSMATOV

Development and study or embroidery mechanisms of semi-automatic machine with microprocessor control

Mechanism, product, embroidery, device, stepping motor drive, experiment, semi-automatic machine, power, accuracy, momentum, equation, effectiveness, presser foot, carrier.

The object of research is the semi-automatic single-head embroidery machine with microprocessor control. The goal of research is development and study of basic mechanisms and devices of the semi-automatic machine for embroidery, and development of scientific methods for designing such machines.

During theoretical studies the author used the principles of theoretical mechanics, higher mathematics, mathematical statistics, methods of optimization and programming. The experiments were carried out on especially designed computerized stands, and modern devices and methods of measuring parameters.

As a result of the research, a coordinate mechanism for moving work-pieces and a pressing device for holding work-pieces during embroidery process were . designed. Also the dynamic characteristics of the coordinate mechanism were studied, as well as the accuracy of its movement, embroidery quality, reliability and noise pattern of the machine.

The semi - automatic single - head embroidery machine is currently used on Vitebsk Arts and Crafts Factory "KUPAVA".

Подписано в печать 10.04.95

Сдано в производство 10.04.95 Формат бумаги 60 84 1/16 Бумага множ.

•Усл. печ. л. 1,28 Уч.-изд. л. 1,375

Заказ Тираж 60 Бесплатно

Ризограф ВТИЛП, 210028, Витебск, Московский пр. ,72