автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование привода механизма раскладки с программным управлением для кольцекрутильных машин

РГ6 од

1 2&1Ш£о^9!ШшогачЕСКИ2 ИНСТИТУТ ЛЕГК02 1ШЙШЕННОШ

I

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИВОДА МНХАШ31А РАСКЛАДКИ С ПРОГГАШШ УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ Ш11Ь1{ЕКРЛ"ЛЛЬШХ МАИ!!!

Со -02- ГЗ - Машины и агрзгатц легкоЗ промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата техникес:лх наук

Кизя - 1993

Работа выполнена и Московской государственной тгкстильноз академии им. А.Н. Косыгина.

Научный руководитель: доктор технических наук,' профессор Пропков Алексей Федорович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Ефремов Роман Дмитриевич; кандидат технических паук Алимов Александр Александрович.

Ведуцая организация: ПО "Хикволокно-4 (г.* Чернигов).

Защита состоится "д^Г" СЬи/СЛм? 1993 г. в 1С «ззс* на заседании специализированного Совета К.С68.30.С2 в гСи°те»ои технологическом исституте легкой промышленности по адресу:

252011, г. Еиев-Ц, ул. Немировича-Данченко, 2.

С диссертацией иозоо ознакомиться в библиотеке Киевиспго • технологического института легкой сроиаплеапостл.

Автореферат разослав "//" г.

Ученый секретарь-', специализированного Совета доктор технических, ваук, профессор

ОЕЦАЯ ШтТРАШГЛ РЛБОГН

Актуальность проблемы» Одной из задач» стощза перед текстильный машиностроением, является разработка и внедрение нового поколения малин I которые способны обзспечить прогрессивные технологии» многократно повысить производительность труда» снизить материалоемкость» тлеют возможность быстрой переналадки для выпуска другого вида продукции» что особенно ватао в условиях рыночной экономики•

В'данной работе рассматривается разработка и исследование модели управления механизмом раскладки нити кольцекрутилъ-ных машин с помосью микропроцессорной техники« За основу взят механизм раскладки нити с гидроприводом на машинах типа КВ ПГ--250 КА и "Текстима - 3008".

Цель работы- Целью работы является разработка и исследова-

ние привода механизма раскладки с программным управлением для кольцвкрутильных машин- Исходя из цели исследования в рабе7е решались следующие задачи:

1) расчет гидросистемы механизма раскладки нити» управляемой с пемогья микропроцессорюй техники- Разработка блок-схемы и разработка программы расчета на ЭВМ;

2) составление блок-схемы и разработка управлявшей программы для микропроцессорной системы управления механизмом раскладки нити»

3) определение количества слоев нити в паковка для различных видов намотки:

4) разработка методики формирования массива данных управ-лгощей программы при различных законах движения кольцевой планки» для получения паковки заданной формы и структуры-

- з -

5) экспериментальная проверка полученных результатов • Методы исследования». Работа содержт теоретические и экспериментальные исследорания»

При теоретических исследованиях использованы основные принципиальные положения и законы механики маикн» гидромеханики» микропроцессорных систем управления технологическими процессами * формообразования паковок»

При описании стих законов применительно к механизму раскладки нити с микропроцессорным управлением использован математический аппарат высшей алгебры» теории дифференциального и интегрального исчичления»

Составлены и отлажена с помощью ЭШ программы: I) управляющая программа раскладки - на языке Асемблер; 2) программа расчета гидросистемы механизма раскладки нити - на языке Бейсик! 3) программа для исследования управления механизмом раскладки нити - на языке Бейсик-

Экспериментальные исследования проведены с помощью совре- • пенных средств измерительной техники в лабораториях НПО "Хим, текстильмаа" и Черниговского технологического института»

Научная новизна работы» В диссертационной работе впервые

разработаны:

- методика определения числа прослоек в паковках различной Форш и структуры!

- методика управления механизмом привода кольцевой планки с помощью, микропроцессорной техгшки при различных формах и структурах паковок;

- система управления механизмом раскладки нити с гидроприводом •

Практическая ценность работы» Разработанные методики рас-

. чета числовых массивов ранних для управления механизмом раскладки нити с помощью микропроцессорной техники могут быть использованы как при модернизации действующего оборудования! так и при создании ноячх кольцекрутильных машин.

Реализация в промышленности- йззультатн работы одобрены на Черниговском ПО "Химволокно" и -частично использованн на ма-пинаг "Текстима - 3008" (договор ^ Г8Г-490-01 от 16-06.92 г-)-

Ожидаемый экономический ефрект от внедрения материалов диссертационной работы по Черниговскому ПО "Химволокно"! в ценах Г991 г- составит более Г70 тис- рублей в год-

Результаты работы такте использована в Московской государственной текстильной академии им. А-Н. Косыгина при подготовке инженеров-механников по специальности 05.02.I3*

Защипавшие положения. Г- Система управления механизмом раскладки нити с гидроприводом на кольцекрутильных машинах-

2> Алгоритм управляющей программы механизмом раскладки нити-

3* Методика определения числа прослоек п паковках различной формы и струп уры-

4- Методика управления механизмом привода кольцевой план-Ли' с помощью микропроцессорной техники при различных формах и структурах паковок-

Апробация работы- Результаты диссертационной работы доло-

жены и получили положительную оценку:

- на всесоюзной научно-техтческой конференции "Создание прогрессивного оборудования для производства химических волокон" (НПО "Химтокстильмап" - Чернигов - 1987 г-);

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и студентов Черниговского филиала

Киевского политехнического института (г- Чернигов 1987 - 1920г-г-

- на заседании кафедры "Проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования" Московской государственной текстильной академии им- А-Н- Косыгина (протокол № 4 от 20-11-91 г-)!

- на заседании кафедры "Текстильного ыашиностроения" Киевского технологического института легкой промышленности (протокол Г7 от 05-02.93 г-)-

Основное содеркание диссертационной работы опубликовано в трех статьях- Новизна защищена положительным решением на авторское свидетельство-

Обьем работы- Диссертационная работа состоит из введения»

четырех глав» выводов и рекомендаций) имеет 98 страниц машино-' писного текста, 32 рисунка, списка литературы из 39 наименований и приложения на 40 страницах-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ввдении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и определены основные задачи исследований-

В первой главе проведен обзор литератур« по конструкция.! механизмов раскладки нити-Проанализированы механизма раскладки нити с кулачковым приводом, с гидроприводом и с комбинированным приводом»

Проведенный обзор показал, что я настогазре время наблюдается устойчивая тенденция перехода к программному управлению механизмами раскладки для химических нитей- В то же время изучение литературных источников показывает, что основным недостатком существующих устройств является использование прог-

раммного обеспечения без применения внешних носителей памяти» что препятствует повышению производительности машины» а также трепет значительной трудоемкости при обслуживании»

В свете приведенного вывода ставится задача разработки механизма раскладки с гидроприводом и микропроцессорной системой управления с целью повышения производительности кольце-крутильных машин и качества вырабатываемых нитей»

Вс второй главе рассмотрен механизм раскладки с гидроприводом! упргллявмым микропроцессорной системой»

Приведена методика расчета основных элементов гидросистемы и составлена необходимая программа- на ЭШ»

Для различных режимов- работа гидросистемы составлены соответствующие гидрокинематические циклограммы с целью облегчения поиска неисправностей при ремонте гидросистемы»

На основании -проведенного анализа показано» что механизма раскладки с гидроприводами и микропроцессорным управлением позволяют формировать паковки любой заданной формы и структуры» В третьей главе рассмотрена система управления механизмом раскладки нити с гидроприводом»

Для обеспечения оперативного взаимодействия микропроцессорной системы с объектом управления и решения всех задач $ реальном масштабе времени составлена программа на языке Ассемблер»

Разработана логическая структура микропроцессорной системы управления механизмом раскладки нити» обеспечивающая регулирование по заданной программе кинематических параметров ните-водителя с учетом инерционных характеристик гидросистемы»

В качестве обратной связи микропроцессорной системы управления и механизма раскладки нити использованы два фотодат'мка

и описан способ их взаимной ориентации при установка на машине, указаны возможные варианты изготовления координатных дисков»

Показано» что одним из перспективных направлений может быть применение контроллера, управляющего механизмом раскладки нити в составе гибкого автоматизированного комплекса- В свою очередь такой комплекс ножет входить в автоматизированную систему управления производством, что в конечном счете направлено на упорядочение производственных процессов путем оперативного взаимодействия всех служб на предприятии»

В четвертой главе разработана методика определения закона изменения радиуса паковки для различных видов намотки»

В процессе формирования паковки происходит периодическое изменение длины хода нитеводителя» Характер такого изменения -определяется заданными размерами и Формой паковки» В связи с отим установлена зависимость для определения текущего радиуса тела намотки» В частности, для основной намотки такая зависимость имеет вид:

» рз * , ,

где

ки;

нечкый период времени соответственно;

tl - текусэе и конечное время формирования паковки соответственно•

Г I 1-К -1-0/ -о

- радиус нитеноситаля; Ц~н - закон скорости движения кольцевой план-

¡^х - линейная плотность нити; Л г - пло"ность намотки; 1-01 ¿к - длина раскладки нити в начальный и в ко-

Решение такой задачи позволяет установить взаимосвязь между максимальным радиусом паковки ?тах • который ограничен конструктивными параметрами машины (радиусом кольца)' Исходя из этого получена зависимость для определения числа прослоек в паковке П

П

- ^ Тк общ

и

где ^-од.х. ~ "Р^я двойного хода кольцевой план-

ки в начальный период намотки;

1~хобщ. ~ общее время формирования паковки • Показано» что Формула (2) справедлива и для других видов намотки, где изменение длины раскладки нити происходит в течении нескольких циклов (дифференциальная, мегафонная» мега-Фонная многоцикличная) •

Исходя из заданного вида намотки разработана система управления механизмом привода кольцевой планки«

Общее число двойных импульсов d^ » подаваемых в систему управления движением определялось а зависимости от количества уложенных п паковку прослоек- Так» например» для основной намотки

Н - £О ~ ¡-*

V ~ . (3)

где С _ стецзниз кольцевой планки» вознихсгцев в результате подачи одного импульса-

С учетом того» что параметр определен в зависимости от лага расположений отверстий в координатной линейке . Для четырвхпозлционной системы располозения Фотодат'лкотз

Г - LK

L ~ ■ J, (4)

На основании (2). (3) и (4) получена зависимость для расчета числа прослоек Пп > приходящихся на один двойной импульс

п _ П__Л t'к_

Показано что для мвгафонной и ыегафонной многоцлкяичной намотки определение значения Пп может быть выполнено анологич-нос если воспользоваться Формулой (I) для ка?„;ого из циклов заданных диаграмм

Lit) . -

Установлено» что для осуществления программного управления механизмом перемещения кольцевой 'планки в качестве исходных данных необходимо таксе задавать количество импульсов /77 » соответствующе ее начальной амплитуде L0

/

т = -^f- . • (6)

Для таких видов намотки» где длина хода кольцевой планки остается постоянной (дифференциальная» початочная и этапная)» рекомендована следующая зависимость

/7 = .. п ?К.. ■ (7)

" 4/? ' ™

где ft - максимальное смещзние кольцевой планки относительно начального положения'

Исследована зависимость времени реверса кольцевой план in от ее массы» при управлении с помощь» микропроцессора» и вре-

гя реверса кольцевой планки» управляемой с помощью кулачко-юго механизма в верхней и низшей точках- Экспериментальные юследования проводились на специально изготовленном стенде с фименением крутильно-вытяжной малины» микропроцессорной сис-■емы управления» а также современных контрольно-измерительных гриборов •

ОШВ ШВОДИ И РЕКСМЩЦА1Щ

Г- Одним из главных факторов, определяющих качественные юказатели паковок» формируемых на кольцекрутильных малинах» шляется конструктивное оформление привода кольцевой планки-

2- На существующих машинах типа KB III-250 КА» Текстима-

• ЗС08 используемых'на отечественных предприятиях по производ-;т'ву химических нитей, управление приводом кольцевой планки 1сущзствля8тся при помощи кулачковых механизмов-

3- К недостаткам такого подхода относится износ деталей гулачкового механизма» необходимость его постоянной смазки »не-'озмсшюсть оперативно изменять массу и форму паковки- Шесте

: тем использование кулачкового механизма раскладки нити на рутильно-рытятных малинах является одной из причин появления 'тходов ка последующих технологических переходах обработки mi-и» а также наработки неполновесных паковок-

4- Лля исключения вышеперечисленных недостатков» а также

ля расширения технологических возможностей кольцекрутильных манн возникает необходимость их оснащения микропроцессорной тех-иксл- 3 частности» для привода механизма расклад:« нити- В дан-ой работе такая проблема' решалась как для существующих» так к ля вновь проектируемых кольцекрутильных машин с гидравлике-

- и -

кии приводом тханизма раскладки нити» Для этого репены следующие теоретические вопросы:

- разработана система управления механизмом раскладки нити с помощью микропроцессора-

- разработана методика определения закона движения кольцевой планки» обеспечивающего получение паковок заданных размеров и формы»

При решении первого вопроса использован подход с применением двух фотодатчиког.» что позволило повысить точность перемещения кольцевой планки и» следовательно» качество паковок» Получено положительное решение на авторское свидетельство № 4913336/12-016552 от 21»02»9Г г» "Устройство для управления штераскладтпшом'-•

Вторая задача - задача формообразования паковки решена в общей постановке, т» е» для произвольного закона раскладки нити» Это дает возможность использовать разработанную схему управления механизмом раскладки нити при реализации основной» дифференциальной» початочной и других видах намотки»

Внедрение результатов диссертационной работы даст возможность оперативно изменять в производственных условиях форму и струетуру паковки с помощью ЭШ» При таком подходе не требуется внесения конструктивных изменений в механизм раскладки» отпадает необходимость в трудоемких процессах проектирования и изготовления программных кулачков» Кроме того» практическая реализация разработки позволяет обеспечить соответствие массы и Формы паковки оборудованию потребителя и том самым исключить процесс дополнительной перемотки» Одним из перспективных направлений использования результатов работы покат быть применение контроллера» управляющего механизмом раскладки нити ыашшы

| составе гибкого автоматизированного комплекса| который в своя чередь мокет входить в автоматизированную систему управления роизяодством (АСУП)- В конечном счете ото направлено на упорядочение производственных процессов путем оперативного взаимо-ействия всех слуг.'б прздпр1ятия-

Полученные результаты исследований могут иметь практичес-:се применение в проектных организациях занимающихся вопроса-и проектирования кольцекрутильных малин- .

Ожидаемый экономический эффект от внедрения микропроцес-орной системы управления механизмом раскладки нити кольце-рутильных малин типа КВ-1П-250 КА по Черниговскому ПО "Хим-олокно" составит более 170 тыс» руб. в год (справка ^ 159Э1 -1000, от 19-Г2-91 г-)-

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1- Мищенко Н-В. Разработка и исследование привода меха-изма раскладки с программным управлением- - Москва» 1990» -

6 с. - Дел- в ЦЩИТ8Илегпроме 04-02.91, Р 3136 - ли-

2- Мищенко Н-3- Применение микропроцессорной техники в правлении технологическим режимом наматывания на крутильно-^ытяжкых матганах типа "Текстима - 3000/2-Г с целью улучшения ачества паковок- - Москва» 1991, - 9 с- - Деп- в ЦгЖГШлог-рсме 05-09-91, £ ЗЗОГ - лп-

3- Кайдал М-Д-» Мищенко Н-В- Зормообразование паковок

ри сложных законах раскладки нити» - Москва, Г99Г» - 19 с- -Деп- в ГрИИТШлегпромв 19.П-9Г»' $ 3326 - лп.

4- Мищенко Н.В., Солохненко И.В. Устройство для управле-ля нитераскладчиком- Положительное решение на авторское сви-зтельство Т? 4913386/Г2-016552 от 21-02.9Г г«