автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка механизма дискретного перемещения изделия для специальных швейных машин

Введение

1. Особенности технологического процесса изготовления застёжки-молнии и выбор кинематической схемы механизма

1.1. Способы и средства изготовления застёжек-молний

1.2. Анализ надёжности работы специальной швейной машины для изготовления пластмассовой спиральной застёжки-молнии.

1.3. Требования, предъявляемые к точности позиционирования застёжки.

1.4. Сравнительный анализ механизмов дискретного перемещения

1.5. Способы и средства улучшения работоспособности мальтийского механизма.

1.6. Кинематическая схема механизма дискретного перемещения застёжки-молнии.

Выводы

2. Аналитическое исследование нового механизма.

2.1. Расчётная динамическая модель и уравнения движения механизма.

2.2. Методика и алгоритм решения уравнений движения механизма.

2.2.1. Определение нагрузки в механизме

2.3. Оптимизация параметров механизма.

2.3.1. Многофакторное планирование

2.3.2. Однофакторное планирование

2.4. Результаты аналитического исследования механизма

2.4.1. Оценка работоспособности мальтийской кинематической пары.

Выводы.

3. Экспериментальное исследование нового механизма

3.1. Способы и средства экспериментального исследования

3.2. Методика и экспериментальная установка.

3.3. Результаты эксперимента.

3.4. Исследование работоспособности мальтийского механизма в швейной машине.

Выводы.

Основными задачами, поставленными ХХУ1 съездом КПСС М перед лёгкой промышленностью, являются:

- повышение производительности труда на 16-20 % ;

- продолжение технического перевооружения предприятий лёгкой промышленности на базе более широкого внедрения высокопроизводительных автоматизированных линий и непрерывных технологических процессов;

- применение новых, более совершенных технологий.

Значительный удельный вес в производстве одежды, обуви, кожгалантерейных изделий занимает фурнитура, к которой, в частности, относится и застёжка-молния.

Мировой объём выпуска застёжки-молнии составляет около 4 млрд. метров в год, из них около 95 % в развитых капиталистических странах.

В нашей стране выпуск застёжки-молнии постоянно растёт и совершенствуется. Так, если в 1975 году производство застёжки-молнии составляло 32,1 млн. метров, то в II пятилетке предполагается довести производство только пластмассовых застёжек-молний до 80 млн. метров в год. Крупнейшим заводом по производству застёжки-молнии является барышевский завод "Молния" Укрпройфурнитуры Минлегпрома УССР, являющийся ведущим предприятием. В настоящее время лёгкая промышленность удовлетворяет потребность в застёжке предприятий промышленности и торговли менее чем на 50 %.

Увеличение объёма производства застёжки-молнии в дальнейшем пойдёт по следующим двум основным направлениям:

- за счёт установки и освоения дополнительного нового оборудования, закупаемого, как правило, в капиталистических отранах;

- за счёт модернизации действующего технологического оборудования.

Одним из основных этапов изготовления пластмассовой застёжки-молнии является сборка и прошивка элементов застёжки на швейных машинах, обеспечивающих непрерывность технологического процесса и высокую производительность.

В нашей стране на четырёх заводах по изготовлению застёжек-молний эксплуатируется около 100 швейных машин класса 51 400 ВР£ фирмы "иисоп $ресла(," (США) . Срок ввода машин в эксплуатацию 1975 - 1976 годы. За это время о каждая из них уже сделала более 2,5*10 стежков (оборотов) и в ближайшие два-три года все машины могут быть физически изношены. Импортируемые швейные машины - это дорогостоящее оборудование, закупаемое на валюту, поставляемое только в составе поточных линий -Гор-ЬиСои1 (ФРГ). Эксплуатационная надёжность работы импортных швейных машин снижается из-за отсутствия запчастей.

Отечественная швейная машиностроительная промышленность не выпускает специальных машин для непрерывной прошивки застёжки-молнии. Поэтому задача разработки конкурентоспособной отечественной швейной машины для автоматической прошивки и сборки пластмассовой застёжки-молнии является актуальной для лёгкой промышленности.

Подольский механический завод имени М.И. Калинина объединения "Подольскшвейпром" серийно выпускает базовую швейную машину 876 кл. и несколько модификаций на этой базе №1. За счёт реконструкции основных механизмов базовой модели в принципе возможно создание отечественной специальной машины, не уступающей по основным показателям швейной машине зарубежного производства для изготовления спиральной пластмассовой застёжки-молнии

Указанная проблема явилась практической основой для проведения настоящего исследования.

На основе изучения технологического процесса изготовления застёжки-молнии и анализа работы специальных швейных машин для прошивки застёжки-молнии установлено, что качество получаемой на швейной машине ленты-застёжки определяется, в первую очередь, механизмом перемещения швейной машины.

Настоящая работа посвящена проблеме динамики и синтеза нового механизма дискретного перемещения изделия для специальной швейной машины.

Большое значение для развития отечественного швейного машиностроения имеют работы А.И. Комиссарова, В.П. Полухина, И.С. Зака, Д.Я, Ильинского, В.В. Сторожева, И.В. Лопан-дина, В.А. Шишкова и других учёных С10].

Важные результаты по динамике машин и механизмов лёгкой промышленности получены в работах С.Н. Кожевникова, И.й. Вульфсона, В.Л. Вейца, В.П. Сердюка и их учеников

Исследованию механизмов свободного хода посвящены работы А.И. Леонова, В.Ф. Мальцева, Н.В. Сперанского, А. А. Кутукова и других [19-22].

Анализ публикаций показал, что в отечественной литературе отсутствуют работы по исследованию механизмов дискретного перемещения застёжки-молнии на швейной машине, а из зарубежной технической патентной литературы [23-33] известно, что имеет место развитие прикладных работ в этой области.

Целью настоящей работы является создание нового механизма дискретного перемещения изделия для специальной швейной машины на базе 876 кл. ПМЗ.

Основные задачи, поставленные и решённые в работе:

- разработка критерия комплексной оценки качества механизма дискретного перемещения изделия;

- проведение сравнительного анализа возможных конструктивных решений механизма на основе разработанного критерия;

- разработка математической модели механизма, отражающей реальный физический процесс дискретного перемещения изделия на специальной швейной машине, и экспериментальная проверка адекватности математической модели;

- оптимизация конструктивных и технологических параметров механизма;

- разработка опытного образца специальной швейной машины с новым механизмом дискретного перемещения и экспериментальная проверка его функционирования в производственных условиях.

Работа состоит из введения, трёх глав, выводов и заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 143 страницах машинописного текста, рисунков 61 , библиография - 128 наименований. Общий объём работы - 189 страниц.

I. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ. ЗАСТЁЖКИ-МОЛНИИ И ВЫБОР КИБЕМА'ШЧЕОКСЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА ДИСКРЕТНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В настоящей главе показано место, занимаемое спиральной пластмассовой застёжкой-молнией, изготавливаемой на швейной машине, среди всех известных способов изготовления застёжек-молний. Рассмотрен процесс изготовления застёжки на швейной машине. Приведено обоснование точности и надёжности, предъявляемых к работе швейной машины. Показано определяющее влияние работы механизма дискретного перемещения в швейной машине на качество технологического процесса изготовления застёжки-молнии. Разработан комплексный критерий качества механизма дискретного перемещения изделия и проведён сравнительный анализ возможных конструктивных решений механизма на основе разработанного критерия. В результате сравнительного анализа предложена кинематическая схема нового механизма.

ВЫВОДЫ рабочей скорости 2500 стежков в минуту.

Расхождение между аналитическими и экспериментальными значениями нагрузок в механизме не превышают 10 %.

Экспериментально подтверждено расположение зон повышенного износа на рабочих поверхностях мальтийской пары, требующих локального упрочнения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате аналитического обзора материалов по способам и средствам изготовления застёжек-молний установлено, что:

- производство пластмассовой спиральной застёжки-молнии, изготавливаемой в нашей стране на импортируемых швейных машинах кл. 51 400 ВР2. иэ, составляет основную долю в общем производстве застёжек-молний вследствие положительных физико-механических и эстетических качеств, а также относительной дешевизны и имеет тенденцию к росту;

- качество операции прошивки и сборки застёжки-молнии, в первую очередь, определяется механизмом дискретного перемещения застёжки-молнии;

- существует необходимость создания принципиально нового механизма дискретного перемещения, который, в отличие от существующего реечного механизма, не допускал бы разрыва кинематической цепи в месте взаимодействия рабочего органа механизма с перемещаемым объектом и обеспечивал бы надёжную фиксацию застёжки в момент петлеобразования (достигаемую в реечном механизме за счёт усилия прижимной лапки);

- в отечественной литературе отсутствуют работы по исследованию механизмов дискретного перемещения застёжки-молнии на швейной машине, а из зарубежной технической патентной литературы видно, что имеет место развитие прикладных работ в этой области.

2. На основе анализа взаимодействия шьющих органов с перемещаемой застёжкой найдена аналитическая зависимость необходимой точности позиционирования перемещаемого объакта от упругих свойств застёжки и иглы, зазора между носиком петлителя и иглой и усилием прижима прижимной лапки.

3. В качестве базы для создания отечественной швейной машины для изготовления застёжки-молнии взята машина 876 кл. ПМЗ, как требующая наименьшего объёма доработок.

4. Для количественного сравнения различных конструктивных вариантов механизма перемещения предложен комплексный критерий качества в виде функциональной зависимости "качества" механизма от десяти его объективных конструкционных параметров (числа звеньев механизма, количества высших кинематических пар, типа рабочего органа механизма и других).

5. В результате сравнительного анализа установлено, что механизм дискретного перемещения застёжки-молнии должен иметь: в качестве рабочего органа два позывных колеса, в качестве прерывателя вращательного движения - трёх-звенный мальтийский механизм с упругим звеном, в качестве передаточных звеньев - коническую червячную пару.

6. Разработана и экспериментально проверена на адекватность математическая модель механизма дискретного перемещения застёжки на швейной машине, как трёхмассовая система, близко отражающая технологический процесс прошивки и учитывающая податливость демпфирующего устройства и технологического объекта. Расхождение между экспериментальными и аналитическими значениями нагрузок не превышает 10 %,

7. В результате аналитических исследований и оптимизации параметров механизма перемещения установлено, что:

- использование в качестве рабочего органа механизма позывных колёс позволяет за счёт уменьшения усилия прижима прижимной лапки и нулевой начальной скорости взаимодействия со спиралью а) в 3-4 раза снизить требования к точности позиционирования застёжки; б) уменьшить повреждаемость пластмассовой спирали;

- применение в качестве прерывателя вращательного движения мальтийской пары с шестью пазами позволяет существенно упростить конструкцию механизма за счёт отсутствия необходимости в демпфирующем устройстве, функцию которого выполняет передаточное звено механизма;

- функционирование механизма при номинальной рабочей скорости 262 рад/с обеспечивает стабильное и с заданным шагом 1,8 мм дискретное перемещение застёжки-молнии;

- работоспособность мальтийской кинематической пары в швейной машине определяется только износостойкостью её рабочих поверхностей.

8. Разработан опытный образец специальной швейной машины с новым механизмом дискретного перемещения (автор, свид. 896 ИЗ) и экспериментально подтверждено его функционирование в производственных условиях.

Годовой экономический эффект от внедрения одной машины, выполненной с использованием результатов настоящих разработок составляет 1907 руб.

1. Материалы ХХУТ съезда КПСС.- М.: Политиздат,!981.-223 с.

2. Комиссаров А.И. Теоретические основы проектирования швейных машин челночного стежка: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- М.: МТИЛП, 1968.- 57 с.

3. Комиссаров А.й., Жуков В.В., Никифоров В.М., Сторо-жев В.В.: Под ред. А.И. Комиссарова. Проектирование и расчёт машин обувных и швейных производств.- М.: Машиностроение, 1978.- 431 с.

4. Полухин В.П., Рейбарх Л.Б. Швейные машины цепного стежка.- М.: Лёгкая индустрия, 1976.- 352 с.

5. Полухин В.П. Анализ и синтез механизмов швейно-обмёточ-ных машин: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- М., 1971 52 с.

6. Зак И.С. Основы построения оптимального ряда полуавтоматов для сборки швейных изделий: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- М.: МТИЛП, 1975.- 48 с.

7. Ильинский Д.Я. Основы теории оптимизационного синтеза технологических комплексов: Автореф. Дис. . докт.техн. наук.- M.s ВЗЙТЛП, 1980.- 59 с.

8. Сторожев В.В. Основы проектирования систем для автоматизированной контурной обработки в производстве изделий из кожи: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- М.: МТИЛП, 1978.- 49 с.

9. Лопандин И.В. Исследование систем и средств промышленного производства одежды: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- M.s МТИЛП, 1982.- 48 с.

10. Пищиков В.А. Машины, машины-автоматы и автоматические линии лёгкой промышленности.- Киев: КТИЛП, 1982.- 118 с.

11. Кожевников C.H., Пруслин М.М. Механика швейных машин.-М.: Гизлегпром, 1948.- 274 о.

12. Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями.-Киев: Изд. АН УССР, 1961.- 160 с.

13. Вульфсон И.И. Динамические расчёты цикловых механизмов.- Л.: Машиностроение, 1976.- 328 с.

14. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов.- Л.: Машиностроение, 1X9.- 370 с.

15. Сердюк В.П. Расчёт приводов машин лёгкой промышленности.- Киев: Техника, 1978.- 231 с.

16. Валыциков Н.М., Зайцев Б.А., Вальщиков Ю.Н. Расчёт и проектирование машин швейного производства.- Л.: Машиностроение, 1973.- 343 с.

17. Полухин В.П., Рейбарх Л.Б. Швейные машины цепного стежка зарубежных фирм.- М.: Лёгкая индустрия, 1979.-344 с.

18. Совершенствование процесса и оборудования для автоматической прошивки и сборки на швейной машине сложной фурнитуры: Научн.-техн. отчёт, гос. per. № 81 032 415.-Киев: КТИЛП.- 103 с.

19. Леонов А.И. Микрохраловые механизмы свободного хода.-М.: Машиностроение, 1982.- 219 с.

20. Мальцев В.Ф. Исследование роликовых механизмов свободного хода: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- М., 1961.- 19 с.

21. Сперанский Н.В. Проектирование мальтийских механизмов.-М.: Изд-во АН СССР, I960.- 96 с.

22. Кутуков A.A. Исследование механизмов прерывистого вращательного движения (мальтийских механизмов): Автореф. Дис. . канд. техн. наук.- Новочеркасск, 1952.- 16 с.

23. Пат. 786 934 (Бельг.). Застёжка-молния / Ёпшда Когиё.1. Заявл. 28.07.72.

24. Пат. 326 761 (СССР). Застёжка-молндя / Хельмут Хеймбер-гер.- Опубл. в Б.И. 1972, № 4.

25. Пат. 365 052 (СССР). Застёжка-молния / Хельмут Хеймбер-гер.- Опубл. в Б.И. 1973, № 5.

26. Пат. 477 568 (СССР). Застёжка-молния / Алоис Апель и Кристоф Колыптедт.- Опубл. в Б.И. 1975, № 26.

27. Пат. 539 506 (СССР). Застёжка-молния / Альфонс Фрелих.-Опубл. в Б.И. 1977, J£ 46.

28. Пат. 500 596 (Австрал.). Устройство для сборки застёжки-молнии / А.Р. Бони.- Опубл. в Б.И. 1979, № 18.

29. Пат. 4 236 292 (США). Агрегат для изготовления застёжки-молнии / Орр Давид А., Гала Хирен С. и др.- Опубл. в Б.И. 1980, № I00I-I.

30. Пат. 4 217 840 (США). Швейный полуавтомат / Голембек Геральд А., Вильверт К}цжин Д.- Опубл. в Б.И. 1980,997.3.

31. A.c. 884 676 (СССР). Машина для изготовления застёжки-молнии / Л.К. Осадчий, B.C. Басалкевич.- Опубл. в Б.И. 1981, № 44.

32. Пат. 4 333 903 (США). Устройство для изготовления застёжки-молнии / Ёшида Хироши и др.- Опубл. в Б.И. 1982, № 1019-2.

33. Пат. 936 793 (СССР). Застёжка-молния / Альфонс Фрелих.-Опубл. в Б.И. 1982, £ 5.

34. A.c. 596 214 (СССР). Герметичная застёжка-молния / Л.А. Башев, П.М. Мачеркевич, А.К. Подболотов и др.-Опубл. в Б.И. 1978, № 9.

35. Пат. 226 498 (СССР). Застёжка-молния / Ханс Порепп.-Опубл. в Б.И. 1968, J£ 28.36