автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование прецизионного высокоскоростного приемно-намоточного устройства для формирования товарных паковок

у Г*

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА тЫю^ОГО? ](2АС11^'0^НЛМЕ1Щ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТКССТМЫШ АКЛДНЛИ имени А.Й.КОСЫГИНА

На правах рукописи

МО 1ГГОК ЕЬЕН

/ т.^/Г2 удк 6G7.053.33

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПРИШН0-1Ш.ЮТ0ЧН0Г0 УСТРОЙСТВА №1 ФОРМИРОВАНИЯ ТОВАРНЫХ

ПАКОВОК

Специальность 05.02.13 - Машины и агрегаты лепсой

промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Посшза - 1992

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного Знамени государственной текстильной академии ии. А.Н.Косыгина. Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор : Прошков А.ф.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Усенко В.А.

кандидат технических наук ' Картовенко В.11.

Ведущая организация:

машиностроительный завод им. Первого-Мая г.Москва. . ^ л Защита состоится " 199? г. ъ^' ^тасов

на заседания специализированной совста^053.25.^03 в Московской ордена Трудового Красного Знамени государственной текстильной академии ии. А.Н.Косигина по адресу: П7918, Москва, Ц.Калужская

ул.,дД.

С диссертацией можно ознакомить^ в^библ蹫ке академии. Автореферат разослан "

УЧЕШЯ СЕКРЕТАРЬ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СОВЕГА ,

кандидат технических наук, доцент ' Корнев.Б.И.

- 3 -

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвлаена разработке и исследовании прецизионного безынерционного высокоскоростного приекно-намоточного устройства для формирования товарных пакоиок. ■

Проведен ашлиз особенности!! структуры паковок1 прецизионной намотки и существующих конструкция прецизионных прпеыпо-намоточпых механизмов.

Разработана контрукпил прецизионного безынерционного высокоскоростного приешю-намогочного устройства дня формирования товарных паковок заданной формы п структуры.

При исследовании прецизионного механизма раскладки получени: закон двияенил точки наматывания вдоль образуюкеп тела намотки;

закон движения точки контактанаматываемой нити с рабочий »гсофилем корректирующего кулачка раскладки;

уравнение кривой рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки;

Кроме того:

разработан аналитический метод профилирования рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки;

разработали графические методы построения.рабочих профилей корректирующего кулачка, раскладки и нитеводительнцх пластин;

получена формула для определения минимального расстояния от глазка нитенапрапителя до срединной плоскости корректирующего кулачка раскладки, обеспечивавшего перемещение точки контакта наматываемой нити с рабочий профилей корректируемого-кулачка раскладки по заданному закону;

получены Сорпулы для определения основных конструктивных размеров механизма раскладки;

разработана методика определения оптимального значения передаточного числа п:яду тел'ои намотки и нитеводптелем прецизионннх прпемпо-намоточйих механизмов, позволяющего получать паковки заданной структуры и максимальной плотности. Автор защищает;

разработаннув конструкции прецизионного безынерционного высокоскоростного ггриеино-наиоточного устройства для формирования то-¿¡атчшх паковок конической формы;

методику профилирования корректирующего кулачка раскладки и нитеводитсльных пластин;

методику определении оптимального значении передаточного' числи иекду а ело и иаиоткн и нитеводителеи.

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Прецизионные прпешю-намоточные механизмы предназначены для формирования товарных паковок с наперед заданной структурой..

Отличительной особенностью прецизионных ггоиеино-ланоточных механизмов является постоянство передаточного числа меаду телом намотки и нитеводителеи.

Однако существующие прецизионные приеиио-иаиоточние механизмы при высокой скорости наматывания работает неудовлетворительно. При увеличении скорости раскладки в инерционных механизмах резко возрастают динамические нагрузки, действующие на нитегодитель в моменты его реверса, а в безынерционных механизмах с прорезным барабанчиком наматываемая нить выходит из винтового паза и нарушается гфоцесс намотки.

Основный вопросом при исследовании прецизионных приенно-намо-точных механизмов' является выбор значения передаточного числа между телом намотки и нитеводителеи, позволяющего получать паковки заданной структуры. В настоящее время нет единой методики определения значения этого числа.

Таким образом, разработка и исследование безынерционных прецизионных щиекио-камоточных механизмов, позволяющих сущест- ■ ьенно повысить скорость раскладки и получать паковки заданной формы и структуры, является актуальное задачей.

Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является разработка и исследование безынерционного прецизионного • щшемио-нацоточного устройства для формирования товарных паковок, а такге разработка методики определения оптимального значения передаточного числа меаду телом намотки и нитеводителеи.

В соответствии с этой цельв перзд.наии были поставлены следующие задачи;

разработка' новой конструкции прецизионного безынерционного . высокоскоростного приемно-намоточного устройства для формирования товарных паковок заданной структуры;

кинематическое исследование прецизионного механизма раскладки;

разработка методики определения оптимального значения передаточного числа меаду телом намотки и нитеводителеи.

Научная новизна работа заключается:

в разработке новой конструкции прецизионного безынерционного приеыно-намоточного устройства, нопполяпиего существенно повысить скорость раскладки и получать товар пне паковки заданной структуры;

в проведении кинематического исследования прецизионного цеха-низш раскладка;

в разработке методик профилирования корректирующего кулачка раскладки и нптеводителъпнх пластин;

в исследовании процесса неконтролируемого движения точки контакта наматываемой нити с рабочим профилем корректирующего кулачю раскладки и определении минимального расстояния от' срединной плоскости этого кулачка до глазка н;:?спз:1равптеля;

в получении зависимостей для определения основных конструктивных размеров механизма раскладки;

в разработке методики определения оптпмал¿.него значения передаточного числа !.:е:.1ду телок намотки и нитеводителем.

Практическая ценность. Получение результаты позволяет: спроектировать корректирующий кулачок раскладки и нитеводитель-ные пластин;,!, обеспечивание получение паковок заданной формы и структуры; ,

определить основные карамигри прецизионного безынерционного механизма раскладки;

определить оптимальное значение передаточного числа меаду телом намотки и нитеводителем.

Реализация работ». Результат;! данной работы используются в учебном процессе на кафедре ПНИ и КСО ИГТА'им. Л.'П. Косыгина и переданы машиностроительному заводу им. Первого Мая.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, о%бцих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 70 наименований, 12 страниц прилонений. Диссертация содержит 67 страниц маиипо'писного текста, 27 рисунков, б таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Во введении приведены основные сведения о приеино-наноточнпх механизмах, их классификации, обоснована актуальность и сформулирована цель диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены особенности структура пакозок прецизионной намотки и прецизионных приемне-намоточных механизмов, проведен анализ суйествуэск конструкций полнгионннх приелко-гакэ-точних механизмов и литератур:;-;;; обзор по пх исследований, а тгкгз

- б -

сформулированы задачи исследования.

Во второй глава приведено описание конструкции и принципа работы разработанного прецизионного безынерционного приенно-намоточ-ного устройства, принципиальная схема которого изображена на рис. 1,а,б,в. Устройство состоит из следующих основных узлов и деталей: механизма раскладки, содержащего нптеводителыше пластины I, 2 и корректирующий кулачок раскладки 3, бобииодержателя, системы зубчато-ременных передач и корпуса потальной головки.

Устройство работает следующий образом. Нить 47 (рис. 1,6) сматываемся с входной паковки 48, проходит через глазки н.'Л'знап-равителя 49, 50 и наматывается на нитеноентель 23, скользя при этой по рабочему профиле корректирующего кулачка раскладки 3. Раскладка нити осуществляется с помощьо двух нитеводителышх пластин I и 2, вращающихся навстречу друг другу с одинаковой угловой скоростью. В крайних положениях течки контакта к (рис.2) наматывае-цой нити с рабочим профилей корректирующего кулачка раскладки ■ происходит передача нити от одной нитеводителшой пластины к другой.

Разработанное прецизионное безынерционное приемно-намоточное устройство отличается от известных:

общий компоновочный оформлением;

схемой раскладки нити, осуществляемой двумя нитеьодителышми • пластинами, вращающимися навстречу друг другу с одинаковой угло- , вой скоростью;

конструкцией опорного валика, позволяющей обеспечить постоянный контакт его с поверхностью тела намотки на всей' длине раскладки в течение всего времени наиотки;

.приводом устройства, обеспечивающий встречное вращательное движение нитеводительных пластин с одинаковой угловой скоростью и аесткув кинематическую связь между ними и телом намотки. .

В третьей главе приведены методики кинематического исследования механизма раскладки разработанного устройства, профилирования корректирующего кулачка раскладки, нитеводителышх пластин и зависимости для определения основных конструктивных размеров механизма раскладки.

Для получения конических паковок с плоскими торцами и одинаковой толщины слоя намотки при переменной скорости приема нити точка наматывания делана перемещаться вдоль образующей тела намотки по законам:

Конструкция прецизионного бвЗПНСрцИОНМОГО 1ШСОКО-скоростного приешю-иамоточного устройство

n

m

м*

о s А.

КЗ

(2)

У« = V,t/cosd = «4 ts/'ûfi./t°s* ,-Р/ч 'V//CôSo( - îifl/1./со$с( - const j a)

£3/v» =

где - перемещение точки наматыванчя вдоль образующей тела намотки;

Dû - скорость точки наиатыпс.пия вдоль образующей тела намотки;

- начальная скорость точки наматывания вдоль оси тела намотки;

^ - начальная скорость йриема нити; jî. - начальный угол раскладки; qf1 - угол -неиду осью и образующей нитеносителя;

- ускорение точк:; наматывания вдоль образующей тела намотки; ■

t - время.

Для обеспечения кинематических параметров Cl) точка контакта... А (рнс.З) наматываемой нити с рабочим профилем корректирующего' кулачка раскладки долина двигаться по законам:

% - Ui -,

fA\ {Е- е-2 V, t/co s )J(2. со s (ш t + )}

где U - угловая скорость вращения нитеводителыщх пластин;

Q - смещение мемду осями вращения нитеводителышх пластин; £ - расстояние между крайними точками рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки; ~ полярные координаты точки'А. Скорость и ускорение точки А определяем по формулам:

V/, = fllk -e-ZV,t/cos<*]uSïn(b>t , J -

. СЗ)

- Цф -e- Я V, t/coSPf Si» ¡2 lot, J -

i гагс^соф* ^геГ^Щf< J x CJïin2(U taxct^y V^oS^'H^^rJI*

Аналитический' метод профилирования корректирующего кулачка складки заключается в определении уравнения кривой, описывающего

Передача наматываемой нити от одной нитеводительной пластины к другой

1 2

1,2- нитеводит ел ьные пластина; 3 - рабочий профиль корректирующего кулачка раскладки; Ч - поперечное сечение наматываемой нити.

Рис.2

Схема для определения закона движения точки контакта нити с рабочим профилен корректирующего кулачка раскладки

I - ниеводительная пластина; 2 - рабочий профиль 'корректирующего кулачка раскладки.

Рис.З

его рабочий профиль:

н + 1, звба. м/т)

_ ecoset

a,coSc(CoS.

Ул -taiciy

H + s, 3B6 a ■ Ц Ht / 3 Wfaty/'&))• ecosof

где

a

расстояние от срединной плоскости корректирующего кулачка раскладки до линии наматывания.

Уравнение (5) справедливо для случая, когда рабочий профиль нитеводительной пластины, перемещавшей нить в прямом направлении, является отрезком прямой, проходящей через ось вращания пластины (рис.3).

Для обеспечения заданного закона движения точки наматывания рабочий профиль.второй нитевод.и-елыюй пластины, перемещающей нить в обратном направлении, до.таен отличаться от рабочего профиля первой пластины из-за наличия расстояния ыедду их осями врапения.

В данной главе изложен графический метод построения рабочего профиля нитеводительной пластины, перемецающей нить в обратном направлении, а такке - графический метод построения рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки.

Во время перехода наматываемой нити от одной нитеводительной пластины к другой возможно нарушение силового взаимодействия нити с рабочим профилем нитево,г,нтел: поп пластины. При этом точка контакта А (рис.3) наматываемой нптн с рабочим профилем корректирующего \ кулачка раскладки монет самопроизвольно двигаться в обратном направлении. Такое явление имеет место только тогда, когда технологическая скорость перемещения точки -контакта А вдоль образующей тела намотки, сообшаеиая нитеводительной пластиной, меньис максимальной скорости ее неконтролируемого движения.

Для устранения отого явления необходимо устанавливать глазок нитенаправитсля на расстояния Ьт!л от срединной плоскости корректирующего кулачка раскладки:

■I t<j [а л<? s ïti ( S/яfa/¿os*))

где Хты- максимальная коорднната точки контакта А по оси ОХ (рис.3).

Размер иекду крайними точками рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки :

ь

= ь

ггчп

(6)

Разность менду модулями радусов-векторол рд / <Уо') Срис.3) определяем по формуле:

&

= {,Т^ее -

(о)

где В - смещение меяду осями вращения нитеводительных пластин.

3 четвертой главе приведены формулы для определения цикла намотки и приближенного значения передаточного числа между телом намотки и нитеводителем.Кроме того изложены методики экспериментального определения цикла С намотки, значения В (см.формулу 9), входящего в состав передаточного числа и порядок выбора оптимального значения передаточного числа мекду телом наметки и нитеводи-телем, позволяющего получать паковки заданной структуры.

Искомое передаточное число представляем в виде двух слагае- ;

них:

I = А + В/С (9)

где А - целое число витков, намотанных на тело намотки за время одного двойного хода нитеводителя; В/С _ нецелая часть витка, намотанная на тело намотки за это ке время;

3 - некратная часть от целого числа С; С - число двойных ходов нитеводителя в цикле нацотки. Приблиненное значение передаточного числа мезду телом намотки и нитеводнтелеи определяем по формуле:

¿///А ФФ _

' ' № ' = =. сг0)

где // - высота паковки; - текущий угол раскладки; -. текущий диаметр тела намотки- максимальный диаметр паковки;

- начальный и минимальный угол*раскладки; - наружный диаметр нитеносителя, соответствующий углу раскладки , .

Теоретическое определение цикла С намотки основано на рассмотрении структуры первого слоя тела намотки. Максимальную плотность ¿того слоя получим, если цикл намотки

О = Д , (ш

- 14 -

где - толщина наматываемой нити.

IIa рис.4 изобранена экспериментальная кривая зависимость средней плотности паковки от цт&а намотки. Максимальная плотность паковки имеет место при цикле С = 589.

IIa рис.5 изображена экспериментальная кривая зависимость средней плотности паковки от угла смещения (/f,)~ (угол

между предцдувщей и последущей точками .поворота нити на торце тела намотки). Наибольшая плотность паковки получается при J70° ¿г i/jin) J90" ( т>е> при значениях числа В = ( 0,472 .. 0,528)0.

Порядок определения оптимального значения передаточного

числа I мсяду телом намотки и нитеводителеы.

1. Определение приближенного значения J :__

¿-2.Н Ь - tf/üT^tf*/(тгз^«, iniUffi.

При этом определяется его целая часть (число А).

2. Определение цикла намотки: с - HÜ.Sinfb/f .

'}. Определение числа В:

ß =,' (о, 4 72 ... О, 52В) С ■ где Н и С - взаимно простые натуральные числа.

Подбор чисел зубьев шестерен передаточного механизма, обес-печиваБщпх полученные выше значения А, В и С.

5. Уточнение значений А, В, С и определение / по Формуле (9). .

ОБЩИЕ ВЫВОДИ И РЕКОи.ШШИ

1. Анализ технической литературы, а таете структуры товарных паковок прецизионной намотки и существующих прецизионных приемно-напоточных устройств выявил необходимость решения актуальной задачи определения оптимального значения передаточного числа менду телон намотки и нитеводителем, обеспечиващего получение паковок заданной структуры,и создания новых прецизионных, приемно-намоточ-1шх механизмов, позволявдих существенно повнеить скорость раскладки нити и уменьшил. динамические нагрузки, действующие на iiiirojj-дитель в моменты его реверса.

2. При прочих-равных условиях безынерционные механизмы раскладки крцльчатого типа позволяют существенно повнеить скорость раскладки по сравнение с кулачковыми раскладочными механизмами.

3. Для того, чтобы нитеводительше' пластин:: передавали нить

Зависимость плотности паковки от

Рис.4

Рис.5

в крайних положениях раскладки они должны расположены определенный образом относительно рабочего профили корректирующего кулачка раскладки. От способа расположения н ите водит ел ышх пластин зависит скорость раскладки .нити.

4. Для получения минимального размера Е (рис.3) корректирующего кулачка раскладки, а следовательно, и общей длины питеводи-телышх пластин, а также степени искажения закона двикения точки наматывания от закона движения тички контакта нити с рабочим профилем корректирующего кулачка раскладки расстояние от линии наматывания ( линии контакта тела намотки с опорным валиком) до срединной плоскости корректирующего кулачка раскладки необходимо брать минимально возможным.

5. Для обеспечения заданного закона двикения точки накатывания рабочие профили нитеБОДителышх пластин долины быть различными. Кроме того, чем больше расстояние ыснду осями вращения ните-

• водителышх пластин, те и существеннее отличаются их рабочие профили.

6. Для устранения явления неконтролируемого дникяпия точки контакта накатываемой нити с рабочим профилем корректирующего кулачка раскладки необходимо устанавливать глазок нитенаправителя от срединной плоскости корректирующего кулачка раскладки на расстоянии Ьт!п , найденной по формуле (б).

7. Для получения паковок максималыюй плотности необходимо выбирать цикл намотки и передаточное число меаду телом намотки и нитеводителеи с учетом толщины наматываемой нити и угла раскладки.

8. Максимальною плотность имеют паковки, .состоящие из целого числа слоев.

Подписано в печать 3J.JU.iki 'Сдано в производство 01. М1. Формат бумаги 60x04/16 Ьуклга кп«..

Усл.печ.л. 1,0 Учет.-изд.л. 0,7Ь Заказ 753 Тира?. ЬО

Ротапринт 1дПЛ, 11741^, Москва, ул. Доискал, '¿ь