автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка технических решений по оптимизации рабочих органов обтяжно-затяжных машин

СРД-LHA Т?.У^свс?О у:Р:С :Г.У

n/j-ллл ::Л1;::А ¿J^.V-

РАЗРЛ1 ют.с л TE>ai:'iT-iz:cr.í:íX лз л:,,:;.,

Специальность С5.02ДЗ - "lírana i: егт^гЧ-::

протг.т ло::".ос'ги

Л-В Т О Р 2 -5 S ? А Т

диссертанта ка сокскслгаэ учоной степс-ии кандидата технических ü-гук

Летсшгрпде

Работа ¿шюлнена в Ленинградском ордена Трудового Красного Рн.хчепи институте текстильной и легкой промклиюнности имени С.М.Кирова.

Наугний руководитель: доктор технических наук, профессор В.К.Куаьмии

Научный консультант: кандидат тз;снкческих наук, доцент Д. А.К^рыгин

О.ипиольнне оппоненты: доктор технических наук, профессор п.М.ГЗальциков

кандидат трхнччоских паук,доцент Г:.В.Разумовская

'.'елу'тсо. предприятие обупча<7 -г.срц1:п "•'''.гороход"

/ 2 '/Я—

Запита диссертации состоится ^ ' 1990 г.

в часов ка заседании Специализированного Ссяета Д 063.ft7.CK при Ленинградской ордена '¡'рудового Красного Знамени институте текстильно" и легко?! промышленности имени С.¡'.Кирова

Дг.рос: Т.91065, г.Ленинград, ул.Герцена, 18, ауд.241

С диссертацией нокко ознакомится в библиотеке института

■Л

Лзторо-дврат разослан Т^р ■ ^ I ' Г'

/ «

Ученый секретарь Специализированного Совета А • Э.А.Толкачев

д.т.п.,профессор , л 1 ! ;

- з-

■ СЩАЯ ХАРЛКВИКЯ1КА ?шт -

Актуътьиоотд праблета;. За':;нлл;.ям направлением в рчзьит:::' об.узпо-4 пг.Э!.а:;:лз5;кости более полное уг.оэлг^зоре;:^ пс-

трабкоста "аселопия ь оСузк с одиоврз::с:Г«г;м тюк-??-г.:зп с-з :■•?„-честза :: ряс:глрэ1г/эм Pi;:i:si:;:e пегзавле;л::К запал ле-

раоргзвпо сяяасно с посьлзллам проиаЕо.^лго.икост:«. срудз, вн^рз-ккс;.1 соарглаалтал: цатораалез, еэвераопетэолакпом тзхлодег*,:;* :v го-тоиле;л:я обув;: и ¿р. Прл сто1; особоз мготс зан:г..'.&*»т зуе-рг.л:? ресурсосберегающих технологи?..

^Созоряенстловахие технологий л оборудования про;:з.;одс\::а >буви проводтпься в нвяраздезки датько'-кого раоа:5рс:;кя "о-юлъзовачия химических ;.:ето:;сз креллэнлл киса с бут;:: к оптнллоа-ttn-r рабочих opronoi; кет'ц, Сановно:; опералне:? тэхлолог:л:ес::ог■•> ро:;есса хзготоялси?:?я обуз;: ялллатся ллоелзя затллха ча обталло-атялшгх чхания /021'/. Улу^згзьие лачестла мто'' опера:;:::: с.т>?,т • потея рзлиолальлс" г:очстру;с;;::з" рабочих oprsi'o-» 02" or'vrv::--oct.vo раилслерлого раслре^елогпгл при *;ср':о- v.:;:::

хромки низа обули з :елз з л тлело'-: лллс л:п:.;, з озобол-з-а/л а ее- р.збелз"" sine /зело- .-ззлтяхта ллястнлл с оагЪтслл:;: /. Рз-лз:->я плзозил" лзгалтзриэуетсл чах слеллзя гзэлззуллс.г:ал уггура, ¡.грез Сотого" лгзиззодлтея. пере черл: :но рлслола-зл;:::::.: otxot-'-w; з-> ее рзболел ззлл. олентролазрелат.зло:,:. Зое л то сазр-лллзт ллллу ззпэрзтурлого поля азт.я,-"лел ллчетлл":, леебхоуилзго злл ебеелз^о-л тегенелзличееклх , сост:!Зтстьу:э.:;;:х испелззузллл з cr-yz-

г, производстве летеризлем..

Раки:,? о;:рлзо>.1, обеспечение оп';::: ззлзлого тс. CToperyproro рзлл-, с цельл почгсгсгния иачоетзо. опзрацкп 31*?.t:k:i верхе. о Рул: лллл-зя актузльией в научной и прахтллескс-; отлозкплч :: ¡рзеует звптня томгпчгег.г: рзлелил по опт;^:;:згл;'"[ рабочих органов 05',!,

Рель л р-у.г::! рзоотл . Делю д^есерта; .хоане': par от:; ясллет-олти-з:ззпхя рабочих органов обтлзз-о-затлзлтчх лаз-лл, н^поллязн-: ча cosvcohiks качества обучили издели:' я охснетс.г? оиорзеза:-1 на нтрез затяжных- плац?;:::. Прсгзделне иселедоБалпл по спо-ы.1 n-irpena затхаи-тс пластин, разазгрняя кагржателыг-яс ало-

кэгтоз тз отгос;:,глл;:.!:о рабочей зоны плает-иш и оценки коли-Ч'ЗОГ».'. потргбллокэй элс-нтроонергигт, расходуемой га нагрев за-

плаетхп ка 03'.'!. Усганогл-аккв характера те-глературк-к поле'5 &^т.гГ':г:оГг пластай:, ¡:х анализ в полях обеспечен::;: оатачаль-кого расяолЪ:::ет-гг!я кагге^стеля для получения равначорксго те?,:- ' пгрггуггсго поля.

Рп&п'-.Гота^ь г.<?гсг:'дт:1«<зокую иодель тешвргтуриого поля для е ас ос галстин 0211 и мотодгпсу рва чета конструктстшпс и £изи-чзстти* параметров хокбкнироганпоро способа нагрева.

Разработать конструкция «отжето?! пластам с яокйггтирозая- ' нг.гре*ри к рэхомеч^едии для проектирования систем нагроза сто" пластик с т;элю оперативного установления розноМвшо-рас-прег,э::е-:по" тскяоратура в рабочо:": зоне з&тягкой пластик-:, на-кртэл?.' ко Л на поавдёияс пачестза изделия.

попизна работ" закднчаэгся в елздуяще.'«

1. Разработана дискретная /конечно-разностная/ тепловая мо дедь слтя.-.;;-ю"' нластинл для чкслсг:::ого шделяроааиия прогузссоп,

влияние мзета.расположения нагроиглелд, его ?.?0"1;К0Ст на характер распределения температур з теле пластпшг.

2. Экспериментально получено распределение .температурные полой длл затяжной пласткнзг матиш 50 QíHL марки "ген.

0. Разработана методика расчета физических и геометрическ! папймзтоов Harpenareля в Лунке:«: характеристик обогреваемого

об7>окта. #

Практическая зиа1"и •■■то с ть рабой. заключается:

1. ¿днь: рекомендации по проекгарозакет систем нагрева эа-тялннх пластин с учетом требуемого температурного поля к параметров материала для промасленного применения. .

2. Разработана конструкция затжшой пластиш с кокбиниро-занккм способом нагрева / A.c. 6 'íl?7Q6 СССр .\"{íl А 43 Д 23/

3. В разработке погода, расчета геометрических параметроз комбинированного нагревателя затяжной пластины при просктлроп: нпи 03.',i.

А. Результаты работы могут быть использованы при подгето: ке опечаадиетов для легкой промгалешостн.

Анробалiтя работн. Ссчоокке результат;; доло^етлд на научно-рактпчееком краткосрочном сешшаре "лтучлаиио уазо:»лЛ и базо-асксоти труда на про,гг;"^'.лтяс-г тзхстил:.чс:" и легко;' apov: ^лености" г'.лзггчн-ред, Л'е;ii'paj,скя:" научло-техничеггеЛ. г!гс;г..'г'.-,лм, -10 ';езрглл I0B9; на тз/.чпчэексм совете Язшшгргдского обгает-ого лрила.одстгенчого обгед|'гье-Ш1Я ''Зар.-;",.-■:■:-!.■:,чгргд, о::с\т;;р:,, 9Г-'0 г.; из заседании качздрч проектирования малин текстильно;; легко?? яроисаиошюогя ЛИТЛП ун.С.'Л.Кирога, г.Ле:?лг:,рац, ьелбрь, S90 г. '

Пуйтикагуи, Осиоэнтте материалы дхггеортаа.чотп.'о:4- раёочк ;аз-о.\сеш в четлрох печатное работах. По теме диссертации имгетси; ыторскэе сгл;чотелистно.

Зтр;";?уг;л и об. ом работа. Дяссзртах'яя соссохт из введения, открох глоз, в.чводов по работе, списка литературм и содержит стр,машинописного теиста, таСлщ, рисунка.

uG•;■;?/uViii-i ?А£ГЛи

В птпзо;: з.-тязе рассматривается злнлкне различал: Дюииз-мз-лничеекпх характеристик,исполнзуемггх з сбузио" промгнланчсоти (аториплов и способов их обработки га технологические рзлчмч 'Перации формования затл::иок кроики верха обуз;:. Особое а:;.:гп:г.:с-делается расходу потребляемо;; электроэнергии на технологические >перации, в частности па операция затягдкп зерха обуии, в оСузнсм Производстве. Рассматриваются пути возмог.коч оптимизации работе: органов обтя-'хпо-затяггло:": мапиш, поскольку к кастояцзну . фемепи произошли значительнее изменения в технологии изготоз-гения верха обуви из искус твеншх и синтетических материалов, ! применением химического /клеевого/ метода крепления заготовок i низа обуви и с 'одновременным повышение;.', эффективности обув-юго производства. Все ото обуславливает пересмотр технической документации па материалы,технологические ре;г.п<ь: обработки.

Дальнейшее совершенствование технологии производства обуви направлено на более широкое применение химических методов крепления низа обуви, использовании автоматических лжи;; по заготовке и сборке деталей низа обуви, при внедрении иоплх ресурсосберегающих технологий.

- б -

! P'v ионадывте метода изготовления обули основаш н,

псссторотрсы учгто ¿ипихо-нсхаптгчоских характорготих матер;;,?лов " ' озлогкхостях лрлуеуяг.».гого о^'уклогс оборудоззпия. Особого ии-лллля з-;слу:::лзалт затрата №з:-:тро-?пергт на тсхтюлогкчзстас куг-дл обузпого прсиззсдстза /о::оло 3-2-35 Я от воого объема потребляв:«:)? олсэтро^сргкч/. Поскольку салол энергоемкой олэрадие? гог;:с-"ог:г-т«сг:ог.о пролгеса лгготозлелпя обупп ааллотол операция огт.4-/оло'ло СО от сатрат п?. тсхнолс'пгчаелхе яуг'дь:/, в кото-рс" лспольпултся лагротщтелл ра5т:;с: оргалсв 03'': затяж'з: плас пи:, лле^каласллал:"?:', обо'1.".!;,:, :ллэелодал:,>.рго устройства. Гллл г>".с сло^ллш разлллллс слссобл налроча рабочлх оогалов ,г1-з:''ствутт;оРо оборучог>;л:лл погмолр-юсть ofecrrotio:;:^ точного тотягератушого ре ллла рлбслих органов лаллнл.

Ъ rxsu? /орловалхл зат.слзо"- кр::пп* полосрздстяэ::иоо осугеэс тьдегмо -oto''- слер"л;лл про>:гг.од;ггея о?тлг;:лл:л^ пласткналл. В тех-нолог-.!чзо:;ом процесса сдается тсллература ро:;гг,:а !уэр;ловагл:я /6С - 120 °С/ сиз jniüTü ..йзк'ло-мгхслических характеристик конкретно г:>::' .г;::>:о:.:ого оСуккогс материала, в то зрахл как отклонение тогяю нагроза пластин п предо л ох, np'ífiUii.'icjo: -'10 °С , илз'^ет т, СГ.0"'СТЗ материала, лэластгэа сатя::ло;: кроют: » кздели

г игле:.:.

обеспечения рсгглмс лагрега :.;а;:ат;из:.: зо.тягайх пластин слаблол :;л четпокагро =г.телл:.:к олллослого типа. Анализ. судостпугсяце сбосудот-.лил показал, что кагроватглка.*! олслелт находится с зон i:pc-лялля затллнол пластины к обоймам, пяичы к тд. Такое переле р:;"нос оазлеленле нагревателя обусловлено копегруктаанами особей лостлли механизма затялнлх пласт: г, габаркта'ля нагревателя, а сл доватс-Л: :ю ьезозлолностью размещения последнего Бблизн рабочей зоил /зсил контакта затлжой пл^стапы о заготовко.";/. В процессе лагрепа затллнол'пластакь: возникает задача обеспечения задгкшоЯ теллсяатуол в рл'олвЧ зоне затязшой пластики, и слс -.свателыю бо; ;;:ое значение приобретает задача определения температурного поля затялйоГг пластины.

Во зтооо~"> главе разрабатывается методика численного ::оделк-росанил тешературного поля затямнол пластинх. Для численного l;o-

;влироваиия-тепловых процессов затянгоГ: пластпнн бия Ш!0р?н ио-•од сосредоточенных олементов, оснопапннч па методе ос-то:-; с ис-:оторой его модилн;га;т1-теп.- Дия этого па поверхность затяг.шо'': плао-•инн накладггзаетея рас те и гая сетка, содержащая' 83 элемента, и 1яя каждого элемента зглискгаптся уравнения теплообмена в конеч-ю-разностно? .уорме с учетом граничных услокк:';. Типовое урасне-те в разностной ^орме для -го элемента имеет елодумдпй вид

-- у;.,; " * о.^

г- 4=4$ (Ъ)-У> '4 ^ - 0>

пде ОгЛ/су 03- 1/рссС

ДХц паг сетки по координатам л и У '/-го элемента

- гоэТгицнент теплопроводности материала пластина

- ноя :р олемента;

£ - плотность материала пластины; Л - толщина элемента пластики; С - удельная теплоемкость материала пластины; «*« - сродни": г.оЭ'Ь'Ьициепт теплоотдачи на поверхности .раздела о!:руг::а;о;:;е:'! сред;: и пластины;

- температура -го узла п момент зремени г4 Ъ/' - температура Ц -го узла в момент времени .

7*,-Л*- р. Т-* ~ температура узлов соседних с -и узлом;

/ ¡/' / ''¿у1 _ тонущее время;

Л^ - ¡таг по времени; ___- внутреннее тепловыделенио у -го узла.

При построении математической модели температурного поля заттаюГ; пластинм была использована неравномерная сетка с лагами

•ty ''-М'й еос-лгг-асзокно по ::оорд:«натлу X и У . Определение

:нг Û^J у-го

олехента оаса'итнвалось по

{st

хз^аесез лат-аазгодл.

л урегалия С 3-х елгобеалчеслих уравнений относи-V л-го уазо-vx. ve"т:рзт;л> а хелтрал recci: элементов получено тем-л ;:а.:;л..л; теле опалю'" лллотллл. Уточнение параметров модели "р'ал'.л:еь заззлез :зх рзочртнхх и очслерхмзителмаос значен::? т' п ? лоз-зззлзл'зх: холлах леело,rye лого объекта. Анализ ре-

г., л е. .алнч.з: го раерабе таило;: для <S',Í программ., к окс-лрл-.:- .'зл:>>лл>: дал.лл: то^леразулиого поля затяжой пластины а о .боло':' зол"; полазал, что создание.?: ^од-азь удовлетворительно от-:ззг с;;:.Д"-/а1ртл!;у тезлларатурлого поля затялно" плас-..: л у; лолол блт:- кс~сд:-:зсзага пел поиске тохн/гчесиих усозерпепо-л з:хззл'; лзланиала сат.о: а« глас-гик при оуанхе характера распре-г.--.;-« ::i 'П'ллег.атур л рабоче" зола пластж: к долг» ысшцхети натре-зал.зля, раслсдуомуа нзлосредетгепло на нагрев затягл-о? пластина.

74? Í

reoperw/есНие рас ye/r?t,f Эксперимент»sintióte Ясьнчые

/

Л третье"- глппе рассматриваются методика и результаты ако-пер!г"е!""»лг;нсп0 исследования. температурного■поля затяжных пластин, которое тллюлняо'Гея для получения ин'-ормлшш с распределении тзмперзтуры в рзбо,:е'! зоне пластинп и построения математической •,'одели отопо показателя, используемся затем при управлении процесса нагрзпа. Эксперимент проводился на промышленном оборудовании в аачодоюпг условиях на о^тякно-затюетоЛ мамину 63 k¡¡HL ^ир'.и ]'.'ен. Снятие натурного эксперимента осуществлялось параллельно с планированном и обработкой э.чспоринеитальнюс данных, при этсм на\о"/дени9 зависимости распределение температуры в за-т;гл!нх пластинах проводилось с применением методики составления плана полного >?кторного скспзрдаента /П '>'}/ и дробных реплик от него. Гипотеза об адекватности модели акснеримента проверена по критерию >пиоря! о доверительно'1 вероятность?) 0,95 1Í.

В чотзеотс" главе рассматглтвздтся различные способы нагрева затлгно" пластан-: применительно к конструкции механизма занятое!?: пластин, расположения нагревателей с точки зрения обэспе-чения равномерного распределения технологически заданной температур;?, Учитывая все требования к режиму нггрвва затязгноЯ пластины и невозмсг-гиость размещения нагревательного элемента вблизи рабоче."; зон?.' з.тгятноГ: пластина, автором предлагаетсяунести некоторые изменения з конструкцто затякноП пластин«, а именно, выполнить ее раз'ьегяюГ! с расположенным ме%цу частями пластины нагревательного злемента. Конструкция пластиш выполнена таким образом, чтобы эТцчвкт омического нагрева усиливался индукционным нагревом, портаая.тем сазди эффективность нагрева и обеспечивая равномерное распределение температуры рабочей поверхности.

/

Разработана методика расчета тепловаделения при комбинированном нагреве с учетом геометрических размеров нагревателя и конструктивных параметров пластин. Сухарное тепловыделение нагревателя при комбинированном ит'реве определяется по формуле

где £ - дшша проводника; I" - радиус проводника;

к - величина зазора; ^ - ширина доступов з пластине;

^р - удельное сопротивление материала проводника; I - величина протекающего через проводник тока; магнитная проницаемость материала пластики.

Для определения геометрических параметров £ , ё , к первоначально задается мощюсть нагревателя, необходимая для нагрева Объекта до Заданно:' температуры. ¿дика проводника определяется по известным параметрам: диаметру проводника; площади, нагреваемо!-: комбинированны;.! нагревателем; шириной выступа.

Для обеспечения комбинированного нагрева с известными геометрическими параметрами нагревателя определяется величина переменного напряжения, необходимого для создания требуемо;": мощности.

На основе математической модели температурного поля затяя-но?! пластины определяется оптимальная величина моп'дости нагрела- ' толя, рациональное расположение ег,о на обгекте с' целко получения заданного температур" ого поля, а затем по методике расчета комбинированного нагрева определяются геометрические" параметры на-'гроаатоля: в , £ , К .

Работоспособность предлагаемой конструкции комбинированного нагрева опробироз ?пп чо лабораторном сто где. Результат.'! эксперимента рас«\--а комбинированного нагрева показали, что при длине модного нро;:о/;.:н:а £ 2 м, диаметре о/ =1 мм, величина напряжения О' в мо::п:о создать Моздгасть нагревателя порядка ф а 100 Зт, обеспечиваемую омическим и |пу1ук;;иошпв.г нагревом

/ 80 Вт и 27 Лт соответственно/.

Расчетные даяние математического моделирования температурного поля затяяноП плаетинн показали, что при условии использования рекомендуемого нагревателя, пластина нагревается равномерно по псе'*: поверхности до 130 °С за 2-3 мин.

Установлено, что комбинированный нагревательны'!' элемент обеспечивает иепь'руто инерционность наг,рева объекта, более надежен и экономичен по сравнении с обкшым омическим нагревателем, расположенным на пластине, обс"ме и т.д., и мотает быть предложен для обеспечения равномерного нагрева затяжной плаетинн,

оаЮЗНЛЗ В:£ЮД1 К РЕЗУЛЬТАТ РЛЬОИ

3 работе реЕ&тасъ задачи экспериментально-теоретического исследования теплсвлх полей в затяжио'' пластине для обтяжно-эа-тя'шоГ! машин с п.ельк повышения качества обуви. В результате ро-иения поставленных задач били получай, следующие результаты.

I. Разработана математическая модель температурного поля затяжной пластины, позволяется определять характер распределения температуры по плоскости исследуемого объекта с учетом расположения нагропательного элементами программа ее реализации на 03 М.

Я. Проведено сравнение теоретических расчетов и ойсперимен-тальнкх дагамх для подтверждения адекватности математической модели при этом установлена неравномерность температурного поля зат&жних пластин, при которой наблюдается разброс температур в различных точках объекта,порядка 10 °С, а также иепроизводнтель-нче затраты / в среднем в 3-3,5 раза больше необходимого/, проис-. ходящие вследствии оттока тепла в обо"ш, плитн и другие элементы малины, контактирующие с пластинами, ,

3. Па основании проведенного анализа различных способов нагрева затяжных пластин с точки зрения возможности обеспечения равномерного нагрева всей поверхности затяжных пластин и конот» руктпвных вариантов расположения нагревателей, предложена новая конструкция затяжно* плаетинн, обеспечившощая возможность расположения нагревателя внутри тела пластины по всей ее поверхности /а.с. Р- 1618375/.

4. Разработана методика выбора параметров нагсевателя и расчета новости при комбинирояпнпом /омическом и индукционном/ нагреве, обеспечивающем равномерное распределение потока тепла по всей поверхности объекта нагрева,

5. Результаты экспериментальных дачных, полученных на лабораторном стенде, и теоретических расчетов математической модели температурного поля затякной плаетинн показали возможность равномерного распределения температуры по всей поверхности объекта нагрева при одновременном сокращении энергозатрат / с 400 Вт.ч до 80 Вт.ч/ и сокращении времени нагрева до установившегося температурного родима / с 30-35 мин до 2-3 мин/.

Основные результаты диссертации опубликованы з следующих работах:

1. Панова E.Bv, Шурыгин Д. А. Пути повышения е^/рективности работа затякных пластин.//Вклад Ленинградского института текс-.тильной и легкой промклленности в развитие отрасли/ - 19S0.-

с,102-104.

2. Панова ¿.В., Иурыгин Д.А.,Кузьмин В.И. О задачах численного моделирования температурного поля затяжных пластин" -й, Деп. в ЦШКТЭИлегпром 31 августа 1990 г., № 3184-ЛП.

3. A.c. 650786 СССР, ИШ А 43 Д 23/02. Механизм затяжных пластин/ Е.В.Панова и др.

Пописано к печати 26.11.90., Формат бОхРЧ I/I6.

*ч.-иад.п, 0,75. Печ.п. 0.73. Заказ 2SO Тиретг I00> Печать о?.сетнля. Бесплатно.

PovanpiniT Л'.ГЛГЛ! им. С.М. Кирова I9IP20. Ленинград, Моховая, 26