автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование прецизионного, высокоскоростного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя

г На правах рукописи

Коновалов Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕЦИЗИОННОГО, ВЫСОКОСКОРОСТНОГО, БЕЗЫНЕРЦИОННОГО МЕХАНИЗМА РАСКЛАДКИ С КРУГОВЫМ ДВИЖЕНИЕМ НИТЕВОДИТЕЛЯ

Специальность

05.02.13 — Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученной степени кандидата технических наук

е«^

Москва 2008

003456325

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина» на кафедре проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Защита состоится 2,4 декабря 2008 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина» по адресу: 119071, ГСП-1 г. Москва, ул. Малая Калужская, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина.

Прошков Алексей Федорович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Палочкин Сергей Владимирович

- кандидат технических наук, доцент Озерский Олег Николаевич

Ведущая организация - ОАО «НПО Стеклопластик»

Автореферат разослан • ноября 2008г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Шустов Ю.С.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство всех видов химических нитей непрерывно возрастает из года в год во всем мире. Химические нити благодаря сравнительно низкой себестоимости, дешевому и доступному сырью и сравнительно небольшим издержкам производства, успешно конкурируют с нитями из натуральных волокон и тем самым создаются благоприятные предпосылки для их массового производства. Скорость формования этих нитей достигает 50 м/с и выше. При таких скоростях нити наматывающие устройства работают в крайне тяжелых условиях, особенно кулачковые инерционные механизмы, в которых нитеводительное звено совершает возвратно-поступательное или качатель-ное движение, являющееся источником сильного звукового излучения от ударных нагрузок, вибраций упругих систем и причиной снижения качества формируемой нити и срока службы исполнительных механизмов.

Развитие производства химических нитей, совершенствование способов и технологий их получения, создание прогрессивного оборудования - все эти вопросы носят актуальный характер.

Практически все химические нити наматывают на нитеносители, формируя паковки различной массы, формы, и структуры. Для наматывания нити необходимо иметь два устройства: мотальный механизм и механизм раскладки нити.

Механизм раскладки является одним из основных механизмов всех машин, вырабатывающих и наматывающих нитевидные материалы. От конструкции механизма раскладки зависит не только качество готовой нити, но и производительность труда и оборудования, расход энергии, количество бракованной нити при последующих операциях ее отделки, переработки и транспортировки.

В настоящее время применяют инерционные и безынерционные механизмы раскладки нити. В безынерционных механизмах раскладки, в отличии от инерционных, отсутствует нитеводитель в виде отдельного звена, совершающего возвратно-поступательное или качателыюе движение.

Поперечную скорость продольно движущейся нити во время ее наматывания в безынерционных механизмах раскладки сообщает или замкнутый паз, выполненный на поверхности тела вращения, или пространственная спираль, или лопасти пропеллера, или нитеводитель, движущийся равномерно по окружности.

Безынерционные механизмы раскладки теоретически позволяют осуществлять намотку нити, движущейся с очень высокой скоростью (свыше 100 м/с).

Создание новых конструкций безынерционных механизмов раскладки продолжается до сих пор. Однако в специальной технической литературе практически отсутствуют материалы по расчету, исследованию и проектированию этих механизмов.

В связи с этим обстоятельством перед нами была поставлена задача: «Разработать и исследовать прецизионный, высокоскоростной, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование высокоскоростного, безынерционного, прецизионного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя, позволяющего формировать из нити цилиндрические паковки с плоскими торцами прецизионной структуры.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

- теоретически и экспериментально доказана возможность применения прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из химических нитей цилиндрических паковок;

- разработан и исследован прецизионный механизм раскладки;

- разработаны математические модели расчета и синтеза механизма раскладки с использованием ЭВМ;

- разработана методика экспериментального определения основных параметров крайнего витка.

Методика исследований. При теоретическом изучении поставленных задач использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, математического моделирования, основанные на теории наматывания.

Экспериментальные исследования проводились на лабораторном оборудовании кафедры проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования МГТУ им. А.Н.Косыгина.

Расчеты по определению координат центрового профиля неподвижного корректирующего кулачка раскладки, обработка экспериментальных данных проводились на ЭВМ.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально доказана возможность применения безынерционного, прецизионного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из нити цилиндрических паковок прецизионной структуры; разработаны математические модели высокоскоростного наматывания и формирования равновесных и устойчивых паковок, а также математические модели расчета и синтеза разработанного механизма раскладки.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Применение разработанного прецизионного, безынерционного высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя на формовочных, крутильных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах позволит получить существенный экономический и социальный эффект за счет снижения стоимости изготовления и эксплуатации механизма.

Результаты аналитических исследований могут быть использованы при выборе размеров, формы и структуры формируемых паковок, при проектировании аналогичных механизмов раскладки и в учебном процессе.

По результатам исследований разработаны:

- математические модели процесса высокоскоростного наматывания нити и формирования равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с плоскими торцами;

- конструкция прецизионного, безынерционного механизма раскладки с

круговым движением нитеводителя;

- методика проектирования разработанного механизма;

- стенд высокоскоростного наматывающего устройства с новым механизмом раскладки.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой конструкции механизма раскладки, экспериментального стенда и в учебном процессе.

Апробация работы. Результаты диссертации доложены и обсуждены:

- на Международных научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ 2006, г, Москва, 28 -29 ноября, 2006; ТЕКСТИЛЬ 2007, г. Москва, 27 - 28 ноября, 2007);

- на расширенном заседании кафедры проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования Московского государственного текстильного университета им. А.Н.Косыгина.

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в пяти печатных работах, в том числе три статьи в журнале «Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности», два тезиса конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, содержит выводы и рекомендации, выполнена на 168 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 52 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор существующих безынерционных, высокоскоростных механизмов раскладки химических и других нитей, их технологические и кинематические схемы с подробным описанием конструкций и принципов работы.

Как показали исследования, пропеллерные механизмы раскладки, а также кулачковые механизмы, в которых раскладка нити осуществляется ребрами замкнутого паза кулачка раскладки, или ребрами винтовых гребней, выполненных на поверхности круглого цилиндра, или пространственными спиралями из проволоки не обеспечивают заданный закон раскладки наматываемой нити при формировании крайнего витка.

Из всех рассмотренных высокоскоростных безынерционных механизмов раскладки наиболее перспективными являются механизмы с круговым движением нитеводителя. Они всегда и очень надежно удерживают наматываемую нить в глазке нитеводителя, равномерно вращающегося по окружности, а корректирующий кулачок не вращается и всегда находится в статическом положении.

Проектированием и изучением безынерционных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя, в основном занимается только кафедра проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина.

В 2000 г. Глушенковым В.И. была защищена первая кандидатская диссертация по этим механизмам, в которой теоретически и практически была доказана возможность использования кругового движения нитеводителя при формировании выходных паковок различных форм.

На основании анализа литературных источников была сформулирована научная и практическая задача наших дальнейших исследований и показана её актуальность.

Во второй главе диссертационной работы получены аналитические зависимости для определения кинематических параметров точки наматывания и точки раскладки на всех участках их движения, а также - для определения расстояния между траекториями движения этих точек.

Для работоспособности механизма раскладки с круговым движением нитеводителя необходимо непрерывное силовое контактирование наматываемой

нити с рабочим профилем неподвижного корректирующего кулачка раскладки, обеспечивающее наматываемой нити заданный закон движения вдоль оси вращения тела намотки. Все известные уравнения наматывания непригодны для определения кинематических параметров точки раскладки и для определения координат центрового профиля корректирующего кулачка раскладки.

Рассмотрев теоретически возможный случай, когда наматываемая нить на всей высоте паковки навивается по цилиндрической винтовой спирали, были получены уравнения для определения координат центрового профиля корректирующего кулачка раскладки.

В процессе наматывания при повороте нитеводителыюй тарелки 4 (рис. 1) на угол ф! = ос»]/ точка раскладки К должна переместиться вдоль оси вращения фрикционного цилиндра 1 на сообщив при этом точке наматывания М перемещение у в том же направлении, обеспечивающее навивании нити по винтовой спирали.

Из рис. 1 следует, что за время X = ф|/ а>1, фрикционный цилиндр повернется на угол срф = Юф/ = С0фф,/ю,, а точка наматывания сместиться по дуге окружности радиуса Гф на угол 0(.

В результате точка раскладки К переместится за это же время / на расстояние уь значение которого находим из равенства (1)

*8Ро =

6, + оуф /-гфв,

0)

У\ =

со

Ф '

-в,

(2)

где ¿о - расстояние между точкой раскладки Ко и образующей фрикционного цилиндра, на которой находится точка наматывания М0; - радиус фрикционного цилиндра; Юф - угловая скорость фрикционного цилиндра; Ь\ - расстояние между точкой раскладки К и образующей фрикционного цилиндра, на которой находится точка наматывания М; ср) и ©1 - угол поворота и угловая скорость

1

Рис. 1. Схема к определению координат точки раскладки: - фрикционный цилиндр; 2 - корректирующий кулачок раскладки; 3 - нитеводнтель; 4 - нитеводительная тарелка; 5 - нитеводительная крючкообразная пластина; 6 - наматываемая нить

нитеводительной тарелки; 0 < ф! < 90°; 01 - угол смещения точки наматывании-ия М\ р0 - технологический угол раскладки.

Координата точки раскладки К по оси 0\2\ (см. рис. 1)

*1=(£|т-3\)*ВФ|. (3)

где Ей - расстояние между началом координат (точкой 0\) и осью вращения 02 нитеводительной тарелки.

Координаты у иг точки раскладки К, скользящей по остальным харак терным участкам профиля корректирующего кулачка раскладки, находили ана логичным способом.

У 2 ~

"♦Фг 0

V <°1

1вР0;

гг=у2 Лц ф2;

Уз =

- +

ЮфФз

со.

2З = (£2т-л)18ФЗ;

У А

^4 ~^4тах +гф

Юф ф4 Ч ®1

-вд

г4=74с^Ф4.

(4 (5 (6 (7 (8 (9

где ¿>2тах = ^4тах - расстояние между точкой раскладки К2 и образующей фрик ционного цилиндра, на которой находиться точка Мг, Егт - расстояние межд началом координат (точкой 03) и осью вращения 02 нитеводительной тарелки.

Точка раскладки К при навивании крайнего витка по предельной цилин рической цепной линии должна перемещаться вдоль оси вращения фрикцио ного цилиндра по закону

>>|=^{сь(ф0/ф)-сь[/ф(ф0-ф)1+й5ь[/ф(ф0-ф)]-б1вр0, (1

/л

при навивании по предельной цилиндрической синусоиде

уеРо •

я/

Л

ч'р» )

-Ь

/

1 - СОБ

л/

^еРо. (П)

где Уф - коэффициент трения скольжения между нитью и фрикционным цилиндром; 0 < ф < 2ф0; 2ф0 - центральный угол соответствующий крайнему витку; О < I < ?рсв; ?рсв - время формирования крайнего витка.

Для выбора оптимальной равновесной кривой крайнего витка проводили теоретические исследования, связанные с определением кинематических параметров точки наматывания и точки раскладки, а также равновесности крайних витков, навитых по различным предельным кривым. Анализ полученных результатов показал, что с точки зрения равновесия крайний виток, навитый по предельной цилиндрической синусоиде, находится в наилучших условиях, однако крайний виток, навитый по предельной цилиндрической цепной линии, имеет наименьшие размеры.

Третья глава посвящена проектированию приемно-намоточного устройства, включающего прецизионный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя.

При фрикционном приводе тела намотки точка наматывания нити движется по поверхности этого тела не только вдоль оси вращения, но и в окружном направлении. В этом случае целесообразнее, чтобы точка наматывания находилась на поверхности фрикционного цилиндра, имеющего неизменяющиеся за время формирования паковки физико-механические характеристики, в том числе кривизну, шероховатость и коэффициент трения с наматываемой нитью. При применении механизма раскладки с круговым движением нитеводителя и расположении точки наматывания на поверхности фрикционного цилиндра необходимо правильно выбрать значение его наружного диаметра.

На основе условия равновесного расположения наматываемой нити на цилиндрической поверхности с постоянной кривизной и шероховатостью при. формировании равновесных и устойчивых паковок с плоскими торцами, полу-

чены зависимости для определения критических значений диаметров фрикционного цилиндра £/ф.Кр, нитеносителя с/Н|ф и тела намотки (¡„ кр.

^ 02)

1 — собРо

(П)

ккр- 1-созР

о

Х-СОБРо

где Д - коэффициент трения скольжения между нитью и фрикционным цилиндром; /„ - коэффициент трения скольжения между нитью и нитеносителем; /„ - коэффициент трения скольжения между нитью и телом намотки.

Получены аналитические зависимости необходимых условий, при выполнении которых происходит автоматическая заправка наматываемой нити в глазок нитеводителя. Приведена методика проектирования заправочного кулачка раскладки с учетом полученных зависимостей.

Определены основные конструктивные размеры деталей механизма раскладки с круговым движением нитеводителя, а также параметры их взаимного расположения в приемно-намоточном устройстве.

Четвертая глава посвящена описанию конструкции и принципа работы разработанного нами прецизионного, высокоскоростного механизма с круговым движением. Приводятся методы экспериментального исследования разработанного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя. Критерием оценки точности работы механизма раскладки являлось соответствие полученной формы паковки с заданной.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что фактиче екая кривая крайнего витка отличается от заданной формы только на концевы участках.

Общие выводы и рекомендации

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны прикладные вопросы, необходимые для создания новых конструкций механизмов раскладки с круговым движением нитеводителц и установлены концептуальные закономерности, описывающие содержание математических процедур профилирования неподвижного корректирующего кулачка раскладки. Выявленные закономерности позволили разработать методику проектирования прецизионных, высокоскоростных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя.

1. Поставленная перед нами актуальная научная и практическая задача «разработать, изготовить и исследовать высокоскоростной прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя» решена нами полностью.

2. Разработанный прецизионный механизм раскладки позволяет формировать бездефектные цилиндрические паковки с плоскими торцами из нитей всех видов на формовочных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах.

3. Аналитические зависимости, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы при расчете и проектировании как безынерционных, так и инерционных наматывающих устройств.

4. Безынерционный механизм пропеллерного типа не обеспечивает на некоторых участках движения заданный закон раскладки наматываемой нити.

5. Безынерционный механизм раскладки, в котором раскладка наматываемой нити осуществляется с помощью двух противоположно направленных спиралей не обеспечивает навивание крайних витков по заданной равновесной кривой.

6. При увеличении высоты формируемой паковки упомянутые выше недостатки проявляются особенно существенно из-за увеличения радиальных размеров спиралей и лопастей.

7. Получены и экспериментально проверены зависимости, позволяющие с достаточной степенью точности найти критические значения диаметров фрикционного цилиндра, нитеносителя и паковки при навивании крайнего витка по предельной цилиндрической цепной линии и по предельной цилиндрической синусоиде.

8. Разработанный нами высокоскоростной, прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя выгодно отличается от существующих безынерционных механизмов тем, что наматываемая нить всегда и очень надежно удерживается в глазке нитеводителя, движущегося равномерно по кругу; конструкция механизма проста и надежна в работе, экономична в эксплуатации; неподвижный корректирующий кулачок обеспечивает любой заданный закон раскладки нити на всех участках её движения.

Публикации, отражающие основное содержание диссертации

1. Коновалов A.B. Профилирование неподвижного корректирующего кулачка раскладки / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. - С. 118-119.

2. Коновалов A.B. Выбор вида и основных параметров крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2006 - №6С - С. 45-48.

3. Коновалов A.B. Определение координат точки раскладки в механизмах раскладки с круговым движением нитеводителя / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ -2007) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - С. 120.

4. Коновалов A.B. Определение времени навивания крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2007 - №ЗС- С. 62-65.

5. Коновалов A.B. Прецизионное наматывающее устройство с безынерционным механизмом раскладки / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2008 -№2С.-С. 106-108.

Подписано в печать 20.11.08 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.п.1,0 Заказ 388 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение.

Глава 1. Обзор литературы по безынерционным механизмам раскладки.

§ 1. Общие понятия и определения.

§ 2. Кулачковые механизмы раскладки.

§ 3. Условия затягивания наматываемой нити в замкнутый паз цилиндрического кулачка раскладки.

§ 4. Технологический расчет безынерционного, прецизионного наматывающего устройства.

§ 5. Пропеллерные механизмы раскладки.

§ 6. Механизмы раскладки с круговым движением нитеводителя

§ 7. Постановка задачи.

Глава II. Аналитическое исследование безынерционных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Составление расчетной схемы и выбор уравнений наматывания

§ 2. Определение максимального значения координаты zlmax.

§ 3. Определение хода Ек точки раскладки.

§ 4. Профилирование неподвижного корректирующего кулачка раскладки.

§ 5. Определение координат точки раскладки при навивании крайнего витка.

§ 6. Определение координат начальных точек участков реверса корректирующего кулачка раскладки.

§ 7. Условия равновесия крайнего витка.

§ 8. Выбор уравнения и параметров крайнего витка.

Глава III. Проектирование прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Определение критического значения диаметра фрикционного цилиндра.

§ 2. Определение критического значения диаметра нитеносителя и паковки.

§ 3. Определение минимального зазора между фрикционным цилиндром и нитеводительной пластиной с радиальным пазом

§ 4. Определение зазоров Д2 и А3.

§ 5. Выбор толщины нитеводительного диска.

§ 6. Выбор толщины корректирующего кулачка раскладки.

§ 7. Определение расстояния а\ между фрикционным цилиндром и срединной плоскостью корректирующего кулачка раскладки.

§ 8. Определение размеров профильного отверстия корректирующего кулачка раскладки.

§ 9. Определение основных размеров нитеводительного диска

§ 10. Определение основных размеров нитеводительной тарелки.

§11. Определение критического значения угла г| рабочего профиля заправочного кулачка.

§ 12. Профилирование заправочного кулачка.

§ 13. Проектирование прецизионного наматывающего устройства с круговым движением нитеводителя.

Глава IV. Экспериментальные исследования прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Задачи экпериментальных исследований.

§ 2. Конструкция и принцип работы экспериментального стенда

§. 3. Установление соответствия кривых расположения нити на теле намотки с исходными кривыми, принятыми при профилировании кулачка раскладки.

Выводы.

Потребность отечественной промышленности в синтетических, се-ликатных, минеральных, каолиновых и других волокнистых материалах ежегодно увеличивается. Скорость формирования этих нитей достигает 50 м/с и выше. При таких скоростях нити наматывающие устройства работают в крайне тяжелых условиях, особенно кулачковые инерционные механизмы, в которых нитеводительное звено совершает возвратно поступательное или качательное движение, являющееся источником сильного звукового излучения от ударных нагрузок, вибраций упругих систем и причиной снижения качества формируемой нити и срока службы исполнительных механизмов.

В связи с этим обстоятельством возникла острая практическая необходимость в разработке новых безынерционных высокоскоростных механизмов раскладки и перед нами была поставлена конкретная актуальная и практическая задача: разработать и исследовать безынерционный, высокоскоростной механизм раскладки с круговым движением нитеводителя, обеспечивающий формирование из нити цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 3 кг.

Данная диссертационная работа целиком посвящена решению этой актуальной научной задачи.

При выполнении диссертационной работы теоретически и экспериментально доказана возможность применения разработанного нами высокоскоростного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя для формирования цилиндрических паковок большой массы.

Кроме того, в работе получены аналитические зависимости для определения технологических и кинематических параметров процесса наматывания и равновесия нити, а также - для определения оптимальных параметров наматывающего устройства; разработана методика проектирования механизма раскладки; спроектирован и изготовлен стенд наматывающего устройства для проведения экспериментальных исследований.

Результаты проведенных исследований по теме диссертации могут быть использованы на предприятиях и в конструкторских отделах химической, текстильной и легкой промышленности, а также в учебном процессе в высших учебных заведениях, готовящих специалистов по специальности 150406.65 «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности».

Цель работы

Разработать и исследовать высокоскоростной, безынерционный, прецизионный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя, позволяющий формировать из нити цилиндрические паковки с плоскими торцами массой более 3 кг, а также разработать методику проектирования этого механизма.

Задачи исследований

Теоретически и экспериментально доказать возможность применения прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из химических нитей цилиндрических паковок массой более 3 кг.

Разработать и исследовать прецизионный механизм раскладки.

Разработать методику проектирования этого механизма.

Разработать и изготовить стенд для проведения экспериментальных исследований процесса высокоскоростного наматывания и разработанного механизма раскладки.

Научная новизна

Теоретически и экспериментально доказана возможность применения безынерционного, прецизионного, высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из нити цилиндрических паковок массой более 3 кг; разработаны математические модели высокоскоростного наматывания и формирования равновесных и устойчивых паковок, а также — модели расчета и синтеза разработанного механизма раскладки.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанную конструкцию прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

2. Методику проектирования этого механизма.

3. Результаты аналитических и экспериментальных исследований процесса высокоскоростного наматывания, равновесия и устойчивости формируемых паковок и разработанного механизма раскладки^

Практическая ценность

Применение разработанного нами прецизионного, безынерционного высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя на формовочных, крутильных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах позволит получить существенный экономический и социальный эффект за счет снижения стоимости изготовления и эксплуатации механизма и уровня звукового излучения.

Результаты аналитических исследований могут быть использованы при выборе размеров, формы и структуры формируемых паковок, при проектировании аналогичных механизмов раскладки и в учебном процессе.

По результатам исследований разработаны

1. Математические модели процесса высокоскоростного наматывания нити и формирования равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 3 кг.

2. Конструкция прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

3. Методика проектирования разработанного механизма.

4. Стенд высокоскоростного наматывающего устройства с новым механизмом раскладки.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой конструкции механизма раскладки и экспериментального стенда и используются в учебном процессе.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Коновалов A.B. Профилирование неподвижного корректирующего кулачка раскладки / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. - С. 118-119.

2. Коновалов A.B. Выбор вида и основных параметров крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2006 — №6С. - С. 45-48.

3. Коновалов A.B. Определение координат точки раскладки в механизмах раскладки с круговым движением нитеводителя / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2007) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - С. 120.

4. Коновалов A.B. Определение времени навивания крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B.

Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2007 - №ЗС. - С. 62-65.

5. Коновалов A.B. Прецизионное наматывающее устройство с безынерционным механизмом раскладки / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2008.- №2С. - С. 106-108.

Объем диссертации

Диссертация содержит введение, четыре главы, общие выводы и список литературы. Диссертация выполнена на 168 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 52 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны прикладные вопросы, необходимые для создания новых конструкций механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя и установлены концептуальные закономерности, описывающие содержание математических процедур профилирования неподвижного корректирующего кулачка раскладки. Выявленные закономерности позволили разработать методику проектирования прецизионных, высокоскоростных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя.

1. Поставленная перед нами актуальная научная и практическая задача «разработать, изготовить и исследовать высокоскоростной прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя» решена нами полностью.

2. Разработанный прецизионный механизм раскладки позволяет формировать бездефектные цилиндрические паковки с плоскими торцами из нитей всех видов на формовочных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах.

3. Аналитические зависимости, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы при расчете и проектировании как безынерционных, так и инерционных наматывающих устройств.

4. Безынерционный механизм пропеллерного типа не обеспечивает на некоторых участках движения заданный закон раскладки наматываемой нити.

5. Безынерционный механизм раскладки, в котором раскладка наматываемой нити осуществляется с помощью двух противоположно направленных спиралей не обеспечивает навивание крайних витков по заданной равновесной кривой.

6. При увеличении высоты формируемой паковки упомянутые выше недостатки проявляются особенно существенно из-за увеличения радиальных размеров спиралей и лопастей.

7. Получены и экспериментально проверены зависимости, позволяющие с достаточной степенью точности найти критические значения диаметров фрикционного цилиндра, нитеносителя и паковки при навивании крайнего витка по предельной цилиндрической цепной линии и по предельной цилиндрической синусоиде.

8. Разработанный нами высокоскоростной, прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя выгодно отличается от существующих безынерционных механизмов тем, что наматываемая нить всегда и очень надежно удерживается в глазке нитеводителя, движущегося равномерно по кругу; конструкция механизма проста и надежна в работе, экономична в эксплуатации; неподвижный корректирующий кулачок обеспечивает любой заданный закон раскладки нити на всех участках её движения.

1. Машиностроение. Энциклопедия. Том. IV — 13. — М.: Машиностроение, 1997.

2. Машиностроение, энциклопедический справочник. Том 2. М.: Машиностроение, 1948.

3. Минаков А.П. Основы механики нити. Сборник Научно-исследовательские труды Московского текстильного института. Том 9, выпуск 1. — М.: Государственное издательство легкой промышленности, 1941.-56 с.

4. Минаков А.П. Основы теории наматывания и сматывания нити / Минаков А.П. // Текстильная промышленность, 1944. № 10. С. 11 — 16. № 11 - 12. С.10- 18.

5. К вопросу о равновесии идеально гибкой нити на шероховатой поверхности / Минаков А.П. // Ученые записки МГУ им. М.В. Ломоносова. Выпуск 154 (Механика), том 7, 1951. С. 21.

6. Коротеева Л.И., Озерский О.Н., Яскин А.П. Технологическое оборудование заводов химических волокон. — М.: Легпромбытиздат, 1985. 400 с.

7. Прошков А.Ф. Исследование и проектирование мотальных механизмов. М.: Машгиз, 1963. - 315 с.

8. Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. -М.: Машиностроение, 1974. 470 с.

9. Прошков А.Ф. Механизмы раскладки нити. М.: Легпромбытиздат, 1986.-248 с.

10. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование машин для производства химических нитей и волокон. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 408 с.

11. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование безынерционных механизмов раскладки. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. — 256 с.

12. Зазулина З.А. Основы технологии химических волокон. — М.: Химия, 1985.-356 с.

13. Усенко В.А. Шелкокручение. М.: Легкая индустрия, 1969. —268 с.

14. Усенко В.А. Переработка химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1975. - 366 с.

15. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. М.: Машгиз, 1961. - 220 с.

16. Дао Нгок Бьен. Разработка и исследование высокоскоростного прецизионного механизма раскладки. Дис. . канд. техн. наук. — М.,1992.

17. Глушенков В.И. Разработка и исследование безынерционного механизма раскладки. Дис. . канд. техн. наук. М., 2000.

18. SU, авторское свидетельство № 556095, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нитевидного материала / Прошков А.Ф., Яскин А.П., 1977.

19. SU, авторское свидетельство № 617344, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити / Прошков А.Ф., Яскин А.П., 1978.

20. SU, авторское свидетельство № 689925, В65Н, 54/28. Устройство намотки нити / Прошков А.Ф., Прошкова O.A., 1978.

21. SU, авторское свидетельство № 6744963, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити на паковке / Прошков А.Ф., Прошкова O.A., 1979.

22. SU, авторское свидетельство № 861255, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нитевидного материала / Прошков А.Ф., Царакаев А.П., Ца-ракаеваЛ.А., 1978.

23. SU, авторское свидетельство № 903270, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити на паковке / Прошков А.Ф., Мельникова O.A., 1979.

24. Прошков А.Ф., Мельникова O.A. Устройство для заправки нити на бобину / Прошков А.Ф., Мельникова O.A. // Известия высших учебныхзаведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1979. -№3.- С. 93-95.

25. Прошков И.А. Определение основных параметров корректирующего кулачка раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1991.-№6.-С. 98-102, 1992.- №1.-С. 93-95.

26. Прошков И.А. Определение размеров рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1994.-№1.-С. 88-92.

27. Прошков И.А. Определение натяжения в механизме раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1995. - №2. - С. 85 - 89.

28. Яскин А.П., Прошков А.Ф. Формирование паковок с равновесными прямыми торцами / Яскин А.П., Прошков А.Ф. // Сборник трудов МТИ «Исследование и расчет механизмов раскладки текстильных машин». Выпуск 1 (7), 1974. С. 111 118.

29. Дмитриева И.А. Требования к свойствам, качеству и ассортименту химических нитей / Дмитриева И.А. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Проблемы повышения качества химических волокон и нитей». Калинин: ВНИИСВ, 1979. - С. 173 - 175.

30. Zadlo I. Wplyw budowy nawojy na niektore. Wlasciwosci fizycrne poliamidowego jedwabiu berskretowego. Warszawa Prace instytutu Wlokienictwa, 1985. - № 25. - S. 109.

31. Matzinger E. Ringläufer für Streckzwirmaschinen. // Int/ Text. Bull. Weberei, 1986. №3. - S. 282 - 284.

32. Sturahn H.H. Verarbeitungsgerechte Gestaltung hochleanspruchter Faden-leitorgane. // Melliand Nextilber Int., 1987. № 3. - S. 179, 183 - 187.

33. Алешин П.А. Равновесная намотка / Алешин П.А. // Текстильная промышленность, 1951. — №8. — С.

34. Ефремов Е.Д. Об условиях равновесия витка нити в точке наматывания / Ефремов Е.Д. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1962. №3. - С. 78.

35. Воробьев Н.В., Назаров В.Ф., Воробьев А.Д. и др. Совершенствование процесса приемки некрученой нити на машинах для производства химических волокон. Обзор, инф. (Промышленность химических волокон). -М.: НИИТЭХИМ, 1983.

36. Машины для формирования химических и минеральных волокон. Под редакцией Регельмана Х.З. — JL: Машиностроение, 1972.

37. Регельман Е.З. Направления развития нитераскладочных механизмов машин для производства химических волокон / Регельман Е.З. // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. — Чернигов: Десна, 1979. С. 12 - 14.

38. Рогоза И.В., Шерман П.П. Исследование прохождения нити по стержням малого диаметра / Рогоза И.В., Шерман П.П. // Технология легкой промышленности, 1968. — №1. — С. 88.

39. Лазаренко В.М. О шаге намотки и действительном расположении витков / Лазаренко В.М. // Сборник «Научно-исследовательские труды ЛТИ им. С.М. Кирова», 1955. №6. - С. 3.

40. Малков М.А., Палей Б.Ш. Равновесная намотка на коническую поверхность / Малков М.А., Палей Б.Ш. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1967. — №4. - С. 135.

41. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. - 832 с.

42. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. -М.: Машгиз, 1962. 220 с. ~

43. Мортон В.Е., Херл Д.В. Механические свойства текстильных волокон. М.: Легкая индустрия, 1971. - 182 с.

44. Коновалов A.B. Определение времени навивания крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 2007 — №ЗС. — С. 62—65.

45. Коновалов A.B. Прецизионное наматывающее устройство с безынерционным механизмом раскладки / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2008.- №2С. С. 106-108.

46. Палочкин C.B., Рудовский П.Н., Нуриев М.Н. Методы и средства контроля основных параметров текстильных паковок: Монография. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2006. - 240 с.

47. Севастьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. — М.: Легкая индустрия, 1980. 351 с.