автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка усовершенствованного механизма и методов расчета и проектирования автосьемника бобин на пневмомеханических прядильных машинах

о О Н 9 Ь

ИВАШВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ 'им. М. В. ФРУНЗЕ

На правах рукописи

УШАКОВА Надежда Леонидовна

РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО МЕХАНИЗМА И МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОСЪЕМНИКА БОБИН НА ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИНАХ

Специальность СП.02.13 - Малины и агрегаты

легкой промышленности I

Л Ь 'Т О Г' Е •'*> Е 1' А Т гмссрглинн ил сгискэиие учено:! ст*пс»!И к-ч1яил'1тл технических наук

Иваново -,1991

\

Работа выполнена в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. М.В. Фрунзе

Научный руководит е. ль

доктор технических наук, профессор И.И. Мигушов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Э.А. Толкачев; кандидат технических нэук, доцент Е.Я. Пигалев.

Ведуцее предприятие

Пензенский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский институт прядильных мгшин (ШЭКИЛМаш)

Зашита диссертации состоится «2-7у> . 1391 г.

в час. на заседании специализированного совета

К 063.33.01 в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. М. В. Фрунзе по адресу; 1Б3470, г.Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского текстильного института им. М.В. Фрунзе

Автореферат разослан « »> . .МОЯ . ■ 1691 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К 003.33.01 кандидат технических наук, д-цент

Н. А. КУЩА

." - ' \

"I АННОТАЦИЯ

c;vr-Теа^тически и экспериментально исследована надежность рабо-П автбсьемника бобин АС-120 для пневмомеханических прядильных ашин ПШ-120. На основании этого выявлены наименее надежные ис-однитэльные механизмы автосъемника бобин, к которым, в частнос-и, относятся механизм захвата и смены патронов и механизм сопла, целью повышения надежности работы автосъемника бобин раэработа-а методика поиска новый технических решений его исполнительных ргансв. посредством которой выявлено четырнадцать новых вариан-39 конструктивных penemivT автосъемника. На нозыа технические мо-ификации автосъеммика бобин получено десять положительных репе-urt ВНКИГПЭ. Посредством разработанной методики получены также эвые технические решения механизма захвата и смени патронов и зханиэма сопла данного манипулятора с учетом сушествутм .текст-подий автосъемнина АС-120 и пневмопрядильной машины ПП}Л-1Й0. заработана методика расчета и проектирования уссрершенстеованно-j механизма аетосьемника с косыми техническими решениями испол-fтельных органов. Разработаны исходные требования на проектиро-шие автосъемника бобин. Определены конструктивные требования к амсционэльно-взакмолеистЕУтаим структурным схемам рабочих ерга->з эвтосьемника. Определена ч'откциональная структура суаоствую-;й технической системы "апгосгекимк бобин" и разработаны рвко-шзгикн по ее совершенствованию. Выявлена оптимальная зона обс-■у.шэния количества пн"вмопрядильннх маиин ГО-МЯО аЕтос1емником ;-1аЭ. Разработаны рекомендации но соееркенстоовзник структурных ем основных рабочих о(тгэноз сул«ствук<аего автосгенника бобин и I эксплуатации усовершенствованного йотосгемнина. Применение овершенстзованнсго механизма евтостемника позеолило увеличить о надежность до величины 0.9U3. а применение разработанной нолики автоматизированного проектирования и расчета данного меха-зма на аРМ позволяет получить экономический З'Мент 11,13 тыс. б. в год на одну твину.

ABTUP УА/Л.'СалЕГГ:

1. Методику кннс»пт(«ес!сого расчета сукествушего автосъст*-бсбин t-L'-iyj).

2. Методику экспериментального исследования функционирования стемы "автосиэмнкк бобин - пневмомеханическая прядильная нажина Ч-1ЖГ.

3. Методику поиска новых технических рзиеиий исполнительных -анов гптосгямника бобин для пневмопрядильинх машин.

4. Нзвое техническое решение автосъемника бобин для существующей пневмопрядильной машины ППМ-120.

Б. Методику проектирования и расчета усовершенствованного механизма автосъвмника бобин

6. Результаты сравнительного испытания усовершенствованного механизма автосъемника бобин, внедрения методики поиска новых технических решений исполнительных органов автосъемника бобин и результаты внедрения программных средств расчета на ЭВМ механизма автосъемника бобин.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО'Ш

Актуальность. Одной из проблем, стоящих перед учеными и конструкторами в области разработки специальных манипуляторов для текстильных машин, является создание робототехничес-ких средств для съема наработанных бобин и замены их пустыми патронами на высоводИтельнЫх пневмомеханических прядильных малинах типа в» и ППМ, роторных прядильных, прядильно-крутильных и других машинах.

Существующий отечественный автосъемник бобин АС-120 работает недостаточно надежно, что отрицательно сказывается на производительности оборудования и труда, себестоимости продукции и условиях труда съемшиц. Кроме того, в нашей стране практически вопросом разработки текстильных манипуляторов занимается только Пензенский НИЭКИПМаш, т.е. не наблюдается конкуренции научных идей и раз работок. что, в свою очередь, приводит к отставанию в данной области техники на мевд/народкоы рынке."

. Таким образом, совершенствование процесса автоматизированного стема наработанных бобин и установки на их место пустых патронов является работой актуальной и имеющей важное научно-техническое значение.

Цель и задачи и'с следования. Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование и совершенствоьаниэ процесса автоматизированного съема наработанных бобин и установки на их место пустых патрснов на прядильных пневмомеханических машинах посредством разработки методики расчета и проектирования усовершенствованного механизма аЕТосьемнина бобин, позволявшей ггав ;ить надежность работы автосъемника бобин.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следуйте задачи:

_ Т _

1. Провести аналитический обзор научны* работ и патентной итературы в области разработки,"Проектирования и расчета робото- 4 ехнических устройств текстильных машин и определить перспектив-

ое направление поиска усовершенствованной конструкции автосъвм-ика бобин.

2. Провести теоретическое и эспериментальное исследование адежности работы суивствушэго авТосъемника бобин АС-120 для невмопрядильных малин ППМ-120.

3. Провести анализ целесообразности применяемых структурных хем основных исполнительных органов существующего автосъемника обин АС-120.

4. Разработать функциональную структуру существующей техни-еской системы "автосъедаик бобин*.

Б, Довести экспериментальное исследование сложного комплек-а "автосьеник бобин - пневмопрйдильная машина" по выявлению оп-имальной зоны обслуживания количества пневмопрядильных машин ПМ-120 манипулятором АС-120 с целью повышения надежности работы . сей системы.

6. Разработать пути повышения надежности работы автосъемника обин.

7. Разработать методику поиска новых технических решений ос-эвных исполнительных органов автосъемника бобин и на ее основе азработать новые модификации этих механизмов.

8. Разработать новые .модификации основных исполнительных ор-анов на базе существующего автосъемника бобин АС-120 для пнев-эпрядильных мзкин ППМ-120.

9. Разработать методику проектирования и расчета мЬдерниэи- . □ванных мехпн:пчо!1 основных исполмительтя сргпноо супсстгуга.'т этосъемника Со<;ии 1Г0 для ыюпмопряднлыгих млтан ПШ-ЬТ) с

провести проиппо^ственные испытания модернизированного манипу-ятора.

Методика исследования. Работа содержит гсретические и экспериментальные исследования. В теоретических ¡следованиях использованы методы: математического анализа; ли-экного программирования; применения элементов численных методов =г-1ислительной математики; поиска новых технических решений; тео-технических систем: теории надежности; теории механизмов и алии: тесрии реления изобретательских задач; теории системотехник ЭксперименгагтьньЕ исследования проводились с применением гатистического метода технической диагностики на основе способа

ßafieca.

Научная новизна. В диссертационной работе в вые получены следующие основные результаты:

- проведен аналитический обзор теоретических работ и тентной литературы;

- разработана структурная схема механизма сопла суеест щего ьвтосьвмиика бобин;

- разработаны аналитическио методы расчетов с испрльзова. ЭВМ кинематических параметров основнпх исполнительных органов щйствуюшго автосъемника бобин АС-120; ■

- уточнена циклограмма движения основных исполнительных ганов сушствушего автосгемника бобин АС-120;

- определены оптимальные параметры налядаи механизма aaxi и смены патронов судаствутоьто автосгемника бобин А0-120;

- проведен теоретический анализ надзжности работы' сушсп мзго автосгемника бобин-. AG-120;

- разработаны исходные требования на проектирование si съемника бобин и о> <• оделены конст руктивные требования к фуши нально~еэз.имадейстьу(.алим структурным схемам его рабочих органе

- разработаны рекомендации ho совершенствшанию структур схем основных рабочих органов сушвствушиго автосъймиика Сс A0-4i&); .

- разработана функциональная структура cyBisciоукдлий тех чоскои системы "автосгемник бобин" и рекомендации по ез совогза стеованию; * "

проведано экспериментальное исследование нацяиюсти комплекса "автосъемник бобин - пнеимопрядиле- .ist м-ппиа" на оси технической ди-лгностипи с применением метода Рлйеса;

- оп|х?делена оптимальная зона обслуживания сукэстсужчм ТОС1СМНЧКОМ бобин АО-120 количг?стеа ПН5гноиряди.льнь|Х на ШМ--120;

- разработаны пути noiM'i.vMiiii надежности работы автостмн' бобин;

- разработана методика леиенн ноних технических репкнкй < ношшх исполнительных органон уитос киника бобин;

- р ■ [ибогани новые модификации оснсвинх исполнительных ( ганов шзтосге^иика бобин;

- рузгаСчл аны ■ новые мочифмкоции союзных исполнит елышх г ганов на баэо сушестьушего овтосьемника бсбин ЛС-1 »J для пнев» прядильных ■ машин IlilM-li'O;

- определена траектория движения выходного эвена механизма шла автосъвмника бобин;

- разработана методика проектирования и расчета мшшрнизиро-шного механизма сопла сушвствушего автосъвмника бобин АС-120 1Я пневмопрядильньк машин ППМ-120 о учетом конструктивных осо-жиостей данного манипулятора и пневмопрядильной машины ППМ-120;

- разработаны рекомендации по эксплуатации существующего ав-здемника бобин АС-120 на пневмопрядильной машине ППМ-120.

'Практическая ценность и реализ«-ия результатов работы. Разработаны четырнад-1ТЬ новых технических решений основных исполнительных органов 1Тосъемника бобин, который может быть применен для Процесса ш-i наработанных бобин и установки на их место пустых патронов на яличных модификациях пневмопрядильных машин. Разработаны и изловлены модернизированные механизм захвата и смены патронов и ¡манизм :опла для существующего автосъемнйка бобин АС-120, кото-1Э рекомендованы к серийному изготовлению Пензенским ЮЕЖИПМа-!м. Разработан и изготовлен механизм второй обрезки нити, приме-гемый взамен электромагнитных ножниц в механизме сопла автосъем-1ка бобин и позволяющий упростить как конструкцию самого меха-!зма сопла, так и электрическую схему автосъемника. Определены 1тимальные параметры нападки механизма захвата и смены патронов 1Тосъвмника АС-120, позволяющие сократить время, требуемое на гст'иягение синхронизации двигений основных исполнительных органов >тосъемника бобин при его установке на пневмомеханическую пря-|льную машину ППМ-120. Применение аналитического метола расчета тематических параметров основных исполнительных органов суиесГ-чсссго автосъемника АС-120 позволило повысить точность их пози-гонирования у рабочего места пневмопрядильной машины ППМ-120, о, в свою очередь, позволило достигнуть вероятности безотказной lCotu автосъсмника бобин равной 0,988 ( по данным ШйКИПМаша ).' пользование ЭВМ для реализации аналитических расчетов основных :попнит ельных органов существующего автосъемника бобин АС-120 13В0ЛИЛ0 резко сократить трудоемкость проектных работ в среднем 8 раз по" лепным НГОКИПМаша со значительным расширением варя- • itob рассматриваемых решений. Разработанная методика поиска но-IX технических решений основных исполнительных органов автосъем-!ка бобин позволяет получить все возможные варианты еыЕяназвян-|.ч механизмов по требованию заказчика. Экономический эффект от 1Э.СГ1ЭКИЯ методики автоматизированного проектирования и расчета

- Б -

модернизированных механизма захвата и смены патронов и механизм; сопла данного манипулятора с учетом существующих конструкций ав тосъемника АС-120 й пневмопрядильНой машины ППМ-120 по данньп ПенэНЮКИПМада. составил 11,13 тыс.руб. на 1 автосъемник бобин i год.

Методики Поиска новых технических решений основных исполнительных органов автосьемника. а также автоматизированного проектирования и расчета модернизированного механизма сопла данногс манипулятора ,с учетом существующих конструкций автосъемник! АС-120 и пнеэмопрядидьноа'машины ППМ-120 могут быть использован! конструкторами, научно-техническими работниками, учеными и аспирантами при проведении научно^сследовательских и проектных работ . Разработанные исходные требования на проектирование автосъ-ежика бобин, конструктивные- требования к функционально-взаимодействующим структурны^ схемам осио&ных его исполнительных органов, рекомендации по совершенствованию функциональной структурь существующей технической системы "автосъемник: бобин", выявлении« Пути повышения надежности работы автссгемника, рекомендации пс совериенствовани» структурных схем основных исполнительных органов, & также рекомендации по эксплуатации существующего автосъемника бобин АС-120 могут быть использованы конструкторами и эксплуатационниками для дальнейшего повышений надежности работы данного манипулятора.

Айробаиия работы. Диссертационная работа и отдельные ее положения докладывались и обсуждались на:

- заседаниях кафедры ТМ и ГТГМ Ивановского ордена Трудовогс Красного Энамени текстильного института им. К.Б. Фрунзе, 1986 .., 1031 г.г,;

- Ивановской областной научно-технической конференции "Текс тильнои промышленности - пеоедовую технику и прогрессивную безотходную технологию", 1686 г.;

- Всесоюзной научно-гехнической конференции молодых ученых "Технический прогресс в развитиии ассортимента и качества изделия легкой промышленности", Иваново,' 198? г.. ;

- Всесоюзной конференции "Перспективы ¡развит и л оборудований х^ипкопрлсильного производства, повышения его технического уровне и конкурентноспособности", Пенза, 1ЬоЗ г.;

- Изановской областной научно-технической конференции "Научным разработкам - L-ирокое внедрение'в практику", 1S38 г.;

- Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизиро-

ванные системы управления в легкой промышленности в условиях нового хозяйственного механизма и "использования новейших средств вычислительной техники и связи", Иваново, 1988 г. ;

- П Ивановской областной конференции молодых ученых и специалистов по актуальным обсеств енно-политическим и научно-техническим проблемам, 1988 г.;

- Научно-техническом семинаре "Опыт работы по снижению вд^а, повышению надетности при создании и эксплуатации технологического

оборудования". Пенза. 1989 г. ;

- ¿¡зансвской областной научно-технической конференции "Новые технические и тяхнологические'разработки и их внедрение в текстильной и легкой г.роипзленности",- 1989 г.;

- Всесотонс-й научно-технической конференции "Современное состояние. проблемы и перспективы энергетики и технологии в энергостроении". Иваново. 1989 г.-: ' %

- Республиканской научной конференции "Актуальные проблемы техники и технологии в текстильной и легкой промышленности", Ки-рсвобад, г.:

- йсесстсном семинаре "Проблемы создания, .освоения и внедрения современных автоматизированных прядильных производств". Пенса. Ил О г. :

- ьсесо'-т-нси научно-технической конференции "Новее в технике и тегиодсп'и текстильного производства". Иваново. 1990 г..

I"! у б л и к а ц и и. По материалам диссертации опубликовано 10 научных р',г-от. получено 2 авторских свидетельства на ис.'Т; »^Т'ч-НИЛ и пальпиг"! и«« г<-.:гк;:Н о пила';" .авторских сгил'Т'.'Л! Л1< на И'СОГЯТГШ'Л

О б ъ е м л и с ; с р т - ц и и Л'-сортшхия излет*-т на страницах-, сод'-рч.иг ¡. ¡маг- с п-^ол-али. обске выводи и реко-чзшваю'К. список лит-с-ратурн и.; 'А', наименований, 33 таблицы. 142 рисунка и прюотенк*? на -ь' страницах. '

ОЩЕКАКЕ \ АБОТЫ

сс.--?г--г.т соосюв^ие -актуальности работы. ?«<эсь гцзг-мулирпрэи.! и-;-•1'.1 и задачи, определены научная новизна и 7!--.кт;:чс-:к"ал кеннс-стс- рабГ/ТЫ

гссвыгчл аналитическому сбзспу раСот по пссле-.се .>ч>>. и -цигсрг-и;-»• г~;>-латс.чннх •«•/.анидмсв и захватных уст-■ ^•^»•-»¿■и'ипулятсров с'г.аго назначения, а

--...---. - 'Гс¡с;¡;* "а пиеЕ мсч»хаиI¡чес¡тих прядильных на-

шин. Проведен обзор авторских свидетельств и патентов на устройства для съема бобин на текстильных машинах. Показано, что существующие за рубежом в настоящее время конструкции устройств для съема бобин на текстильных маннах не применимы для существующих отечественных пневмомеханических прядильных малин.

• Из анализа работ следует, что задача синтеза функционально-Еэаимодействукздих передаточных механизмов автосгемника бобин по характерным точкам траектории движения их выходных звеньев с учетом конструкций пневмопрядильных машин не' рассматривалась. Кроме того, не рассматривалась задача поиска новых технических резений передаточных механизмов промышленных роботов-манипуляторов, а также задача повышения надежности работы ррбототехнических средств посредством уменыаения числа взаимосвязей между исполнительными элементами технической системы.

■' Известные из патентной литературы устройства для съема бобин на текстильной машине не отвечает требованиям надежности процесса съема наработанных бсбин и установки на их место пустых патронов на прядильных пневмомеханических машинах. Учитывая изложенное, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, в которые входят: разработка исходньи требований на проектирование автосъ-нмника бобин, определение конструктивных требований к функционально-взаимодействующим структурным схемам рабочих органов автосъемника, разработка методики поиска новых технических решений исполнительных органов автосгемника, синтез Фяаишонапьно-взаима-действуодих передаточных механизмов по характерным точкам траак-тории движения выходных звеньев с учетом существующих конструкций пневмопрядильных мааин, модернизация и расчет иг анигми' сопла, а такке разработка рекомендаций. по проектированию и эксплуатации автосъемника бобин.

Вторая глава содержит результаты теоретического исслэлавания надежности существующего автосъемника бобин ¿0-123 ¿ля Пневмомеханических прядильных маспн ППМ--120. Определены структурные схегол механизма захвата и смены патронов и механизма сопла адгосгемника бобин, на основании которых разработаны аналитические метода ки-немагического исследования вызеназванных механизмов, пэтвпяиьздк» взвить: оптимальные параметры наладки механизма захвата г' смены патронов; неэффективноегь работы механизм.', захвата и. екга.ы „ыро-нов. и нецелесообразность применяел'ои структурн.-и схемы е. ааином механизме; недостаточную надежность рьботы мзхак.::<м& сопла.

Разработана уточненная циклограмма движения основных испол-

штельных органов автосъемника бобин, на основании которой вылечено. что в механизме сопла имеет место одновременная работа радиального и торцового профиля кулачка следствиям чего 'является ¡тказ в работе механизма захвата и смены патронов при передаче им |ринудительного движения соплу в момент перекидывания ниш чер^з ■станавливаемый патрон.

Определены исходные требования на проектирование автосъем-ика бобин, которые позволили ¿ьмвить необходимые рабочие органы конструкции данного манипулятора. Разработаны конструктивные ребования к функшюнально-пзаимодействуыиш структур,1гаи схоман сновных исполнительных органов автосъемника ВДбин, на основании эторых определены механизмы, имеюкие возможноегь быть приненнми-1 в конструкции данного назначения манипулятора. Даны рекомонда-1и по соиериенствсвани» кинематической и структурных схем оснсй-и рабочих органов автосгомника бобин АС-120, в которых гно изменить параметры некоторых кинематических и структур«! юментов с целью повышения эффективности и надежности работы иного манипулятора.'

Третья глава содержит результаты эксперимент алыкя о иссдедо-ния Фу!жционироэШ1ця системы "аатехпехиик соГин - иновмонехв-ческая прядильная мдаша ППМ-1ГЮ". ГпзраОот&на функциональная оуктура сушвствугаой технической 'система "сгвтосъвмни'- С'&щ" ил •юве применения теории технических систем и теории надежности.

Проведено экспериментальное исследовлнио Функционирования эличных систем "азтссте»нич бобин - » пмшзномехаяических п?л-1ьных машин ПГ&1-1<!0" - количество мздин ППМ-120, ебслузшк>п • : одним автоск-мникпм) методами технической диагностики на ос-:е применение формулы Гм|1-;сп !) [тгЗ'ультатг». эксперимента опрпде-ы наиболее характерные состояния неисправности автосъемника и чины их вызывайте, на основании этого выявлены конструкции внизмов исполнительных органов автосъемника бобин, в первую редь подлегашо модернизации. Данное иссдедосание подтвердило ге теоретические к толы о том, что необходимо усовертьнстео-з структурные схемы механизма захЕата и емвнь пороков и мох.ч -ла сопла и улучшить их функциональны? оья-и сс/юй с

А' достижений меж ту ними ты г они-. .--.и.'.и дмнгнлй. уьедичиъхумуг, юность р^Ск¡ты '»м ,-ил

С ц<»л!..о поеипяш'я ьгдэдю'П и рглотн аьтогн-уник 1 С;,Скн на оптим-ъ"ьнт-я тг>г> пС-г/тышя' им к.:.' ■,]■ "гп-а мй/■

их прллильнмх ППМ-ЬТ,. !,чгм'.' •••^ат.-.'ль на;;':»-

- У -

ности работы автосъемника бобин ( 0,962 ) имеет место при обслуживании им одной пневмопрядильной машины ПЛМ-120.

Разработаны рекомендации по совершенствованию функциональной структуры существующей технической системы "автосъемникг бобин", вклгяаюшие в себя следующие требования: модернизация конструкций механизма захвата и смены патронов и механизма сопла и улучшение их функциональных связей; базирование автосъемника относительно мотального вала по двум различным точкам его (амы и разработка для этой цели шаблона; полки направляющих металлоконструкций и пустых патронов базировать относительно мотального вала; сопло выставить таким образом, чтобы оно не препятствовало нормальному функционированию автосъемника бобин; рычаги бобинодержателей прядильной машины и все направлявшие Полки выставить по одной линии; обеспечить четкое позиционирование автосъемника бобин около каждого рабочего места прядильной машины; проектирование новой модификации автосъемника бобин производить 'в.комплексе с пневмопрядильной машиной и другими средствами автоматизации и механизации," при этом Привод рабочей секции выполнить автономным; увеличить скоростные параметры исполнительных органов автосг«мника бобин и достигнуть четкой синхронизации движений между ними; разработать варианты технических решений ав гсоемника бобин. '

Четвертая глава содержит определение путей решения проблем: увеличения надежности работы автостемчига бобин, заключающееся в в повышении надежности работы всех егь идиллии тельных органов и в уменьшения количества связей яптостемника с пневмопрядильной м.ч-и/ной; увеличения надежности работы привода ходовой секции и привода рабочий секции авт^сюмникэ; уьедич-ния надежности роботы механизма уп;>авленил .рычагами ба^инод'ржатя.ги пи^рмопрядильной мазани, механизма пахвата и смоны гкщшои и кознисма сопла• ав-' тосъемника бобин.

1Ь всех .рюсмотрс-нних роЕс-ний выбраны сшдутге: изменение кичекатимоской схемы аьтостумника СххЧш и структурных схем его основных исполнительных ор;ангш; уменьшение. количества овялей шуду злеи-нгями «'.иегс-мц; изменение г<.хчщл)К зпс'иььт- и изменение т: «а пори и дг-Иленн I бнх'ъ.н^го свенп |.'-''.4.^:11 рнь-к мпго механизм*; УЧ'.'гН.ИРНИе КОЛИЧН'.ГНЗ Г1Н:::М.!г)П[-'ЛГ.;!)П,Н.с.1л н «тон. п^плужившгмых авто-

синчмноч С-обин; и •н'-н'-ни^ лопускгч» точное и и^мииионмрорадпы аг>-

Т'У "к'мнича

I¡Vт'и решения вы!1'г;-ц.'1зеанны:< ттг*"!*>лс-гл. •¡■'■оретичес-

!' и- ■ вп пгм тсрои ч ••;!•"■ I о ли третьей глчн настоя-

шей работы.

Разработана методика поиска новь« технических решений основных исполнительных органов автосъемника бобин на основе применения метода Ф. Цвикки. Посредством применения данной методики выявлено четырнадцать новых технических речений механизма сопла и механизма захвата и смены патронов автосъемника бобин на основе синтеза альтернативных вариантов в разработанных морфологических матрицах, на десять из которых уже подучены авторские свидетельства и положительные решения 6НЙЙГПЭ.

Пятая глава содержит результаты поиска новых технических решений функционально-взаимодействующих структурных схем механизма захвата и сйёны патронов и механизма сопла автосъемника бобин применительно к конструкциям манипулятора АС-180 и машины ППМ-120.

Проведено исследование по выявлению рациональных параметров наладки нового механизма захвата и смены патронов и его кинематический анализ с целью достижения наилучшей синхронизации движений между исполнительными органами автосъемника бобин.

Определены характерные точки, через которые должно проходить выходное звено механизма сопла: 1 - исходная точка, находясь в которой автосъемнигс имеет возмоиность передвижения вдоль Фронта машины; 2 - точка входа сопла в зону обрезки и захвата нити; 3 -точка, определяющая продолжительность выстоя сопла в зоне обрезки и захвата нити; 4 - крайняя верхняя точка сопряжения поверхности сопла с поверхностью рычага захвата и смены патронов при совместном двикении механизма сопла с механизмом захвата и смены патронов; Б - точка прохождения сопла окило поверхности патрона, установленного в рычаги бобинодерхатоля, опускающего патрон на тотальный вал; С - точка, находящаяся в зоне захвата нити между мотальным валом и установленным патроном; 7 - точка, совпадающая с (арактерной точкой 1.

Выведены уравнения траектории двияения выходного звена механизма сопла мегду характерными точками. Нз участке 1-2 траекто-жя движения определяется дугой окружности; на участке 2.-3 траек-'ория движения определяется пряной линией; на участке 3-1 ■раектории движения определяется дугой округлости; на участка);

5-6 и 6-7 траектория > движения определяется кубическими плайнгки. Методом сплайн-интерполяции вычислены коэффициенты ку~ ичоских сплайнов.

.Произведена оптимизация конструктивных параметров нозого )»->-анизма сопла с учетом выбора наилучжго вяриенга. Ирл зтса гыЗол

оптимального решения или сравнение двух альтернативных решений * осуществлен с пемовью целевой функции и - ( .{ *к , *г , Р >. определяемой с деду каики проектными Параметрами: ^ - обшей длиной коромысла; *, - Аличой сопла и 0 - углом между коромыслом и соплом. Цзлеввя функций »над лена посредством симплекс-метода.

Произведено профилирование кулачка нового механизма сопла с УЧ&гом траектории движения выходного эвена данного механизма и с учетом изменявшейся в результат* н&мдки длины шатуна механизма захвата и смены патронов. движение которого синхронизируется с движением механизма Сопла. Подешкц формулы зависимости текущего РЕ^иуса кулачка я, от угла поворот кулачка «>. На основании этих зависимостей произведено кимемвЗДрсков исследование выходного звена нового механизма сопла.

Построена циклограмма работы усовершенствованного механизма автосъемника бобин, анализ которой позволяет сделать вывод о том, что надежность работы этого робототехнического средства увеличилась. Данный вывод подтвердили сравнительные испытания усовершенствованного а£ТосьвмЦИка бобин, проведенные в лаборатории" отдела конструирования безвервтенных мвамн и средств автоматизации Пвнз-НЙЭКИПМаша.

Разработаны рякомедааии по эксплуатации усовершенствованного автосъемника бофий, 1 _ ■

' ОСШВШЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Комплексный анализ патентной литературы и теоретических работ в области исследований и проектирования робототехнических систем, надежности сложных систем, теории технических систем, поиска новых технических решений, мотодов диагностики технических систем показал, что обычные катоды проектирования, расчета и диагностики, используемые в робототехнинеских системах, к автосъемнику бобин нневмопрядильной малины не применимы и необходимо разработать методику проектирования и расчета данного манипулятора.

2. 0пре.£Йл£ны структурные схимы основных исполнительных органов суЕзствуюшего автосгемника бобин, на основании которых разработаны аналитические методы кинематического исследования данного робототехнического средства,-позволяющие повысить точность расчетов по определению позиционирования функционально-взаимодействуюцих рабочих органов и снизить трудоемкость конструкторских изысканий при проектировании механизмов аналогичной конструкции по сравнению с применяемыми графоаналитическими методами .

_ II _ А ''

3. Определены оптимальные параметры наладки механизма захвата и смены патронов существующего антостемника бобин, поэволякдае снизить время на адаптацию данного манипулятора при его мснтааа на пневмопршильную машину ППМ-120.

4: Теоретическое и экспериментальное исследование надгяностк работы существующего автосъймника бобин выявило Нецелйсообрет-ность применяемых структурных схем механизма захвата 'и смени патронов и механизма сопла, вследствие неэффективной и недостаточно надежной работы этих рабочих органов.

5. Разработаны исходные требования на проектирование автосъемника бобин, конструктивные требования te функционапьно-езаш-л-действушим структурны?.! схемам основных исполнительных' органов данного манипулятора, a - такке рекомендации по совершенствованию конструкции существующего автосъемника бобин. Данные материалы могут быть использованы конструкторами и эксплуатационниками для дальнейшего повышения эффективности и надежности работы этого jxi- «

Оототехниччского средства. -

G. Разработана функциональная структура,судастиуижй технической системы "аегосгсмник бобин* и рекомендации по ее совег"!'-~н-ствовани». На основании их сделано занлетюпис о ни-обхочниосгн проектирования новой модификации автосъемника бобин В комплексе с пневмонрядильной маянной и другими средствам азтс-м-дгиэа1»ш и механизации.

7. Определена оптимальная зона обслуживания колнчостпа ш«;;»— мопоялилышх мпгвт ТШ-1Й0 автосъгмннкоч бобип. Самый нькхжиП но-кязчтель надетнпсти работы пптоензмника бобин <0.60?.> и№ет место при оболугиппнип им пднпй пновмопрядильной Минины ITTIÍ!-1Г5П.

8. Опц«д"|н.щ| пути детти проблем: уп<?лич»?ния иаяепп*:»»» работы • автгкм'нинп бобин; увеличения надежности работ»! привода ходовоП сечнии и i'pni«w рабочей секции; уреличення иадвлготи работы основных испо-нип'льных органов- аетосъомннча бобин; уменьшения количества связей данного робототехнического средства с прядильной мгапкюй.

9. Разруб-пана м«'одика поиска новых технч»ескнх р?г,онич исполнитель ннх оргяно* п!»т<уи?м»<и«я сооин. йч о-снои-'лии данной но-тодиси выявлено 14 на*-'"? технчч^-.ки* fрвений «спошггелыш органов данного манипулятора, ría 10 из когорта У*** г*олучпчн гч-тггп»»"? свисртедьстрч и полгтпилмп*; реляция В'^ЧЯНЭ.

10. !h ncii'i^o (щуцчгс.грнгнгч') wjTnnu!/ч щитка нов»-"! технч'ч-т:-ких (»»'З^ний И С. ун--т>м cv4-<VTny«'K'H »ru-TTR'M»'H

машины ППМ-120 усовершенствована конструкция существующего авто" съемника бобин АС-120 с целью повышения надежности его работы, разработана методика автоматизированного проектирования и расчета данного манипулятора и даны также рекомендации по его эксплуатации. .

11. Проведены сравнительные испытания усовершенствованного автосъэмника бобин, которые выявили, что надежность его работы увеличилась и достигла величины 0,968.

12, Применение разработанной методики автоматизированного проектирования и расчета автосъемника бобин позволило получить экономический эффект равный'11,13 тыс. руб. в год на одну машину.

По Тема диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ушакова Н. Л. Необходимые рабочие механизмы автосъемников •бобин для пневмомеханических прядильных машин Текстильной промышленности - передовую технику и прогрессивную безотходную технологию : Тез. докл. Областной науч. - техн. конф. 15-16 мая 1986 г. - Иваново, 1936. - С. 127.

¡2. Ушакова Н. Л. Экономические показатели применения автосъемников бобин на прядильных машинах типа ППМ-120 Технический прогресс 6 развитиии ассортимента и качества изделий легкой промышленности : Тез. докл. Всесоюэ. науч.-техн. конф. молодых ученых 13-15 мая 1937 г. - Иваново, 1987. - С. 205.

. 3. Ушакова II. Л. Методы совершен -тирания механизма автосъемника паковок пневмомеханических прядильных машин Перспективы развития оборудования хлопкопрядильного производства, повышения t-.ro технического уровня и конкурентноспособности: Тез. докл. Все-сога. конф. 11-12 апреля 1988 г. - Пенза, 193Я. - О. 42-44.

4. Ушакова Н.Л. Анализ работы механизма захвата и смены патронов автосъемника бобин для прядильных машин типа ППМ-120 ^Научным разработкам - широкое внедрение в практику : Тез. докл. Областной науч.-техн. ьонф. 17-18 мчс 193вг. - Иваново, 19ов. -С. 54:

В. Ушакова.Н.Л. Автоматизация проектирования основных рчбо-чих 'органов автосъемника бобин для прядильных машин типа ППМ-120

Автоматизированные системы управления в легкой промышленности , в условиях нового хозяйственного механизма и использования новей-средств вычислительной техники ч онязч • Тез. локп. Всесоке. науч.-техн. конф. 14-10 апреля 15*38 г.- ййаниьо, !&<>"••. - С.270 -272.

6. Ушкова И. .Л. Шнм.ени'3 .•яМ^ктин'и'к.чи и ннлчпюстм ¡щботн

ъемника бобин для прядильных пневмомеханических"машин ^/Разка и совершенствование технологических процессов и худокест-го оформления изделий в текстильной и легкой промышленное-Межвуэ. сб. науч. трудов. - М., 1988. - С. 65 - 67. ?.. Ушакова Н. Л. Методика проектирования на ЗВМ автосгемника для пневмомеханических прядильных машин // И Областная кон-дия молодых ученых и специалистов по актуальным общественно гическим и науч.-техн. проблемам : Тез. докл. - Иваново, - Том 1. - С. 29.

3. Ушакова Н. JI. Оценка надежности новых технических решений 13МОВ рабочих органов автосгемника паковок для пневмомехани-t прядильных машин Опыт работы по снижению шума, повыше-щежности при создании и эксплуатации технологического обо-шия : Тез. докл. науч.-техн. семинара 13-14 апреля 198$ г. ia. 1989. - С. 9-10.

I. Мигушов И.И., Ушакова Н.Л. Техническая диагностика сос-автосъемника паковок для пневмомеханических прядильных ма-■ Опьгг работы по снижению шума, повышению надежности при сои эксплуатации технологического оборудования : Тез. докл. техн. семинара 13-14 апреля 1989 г. - Пенза, 1989. - С. 10

D. Ушакова Н.Л. Сравнительный анализ конструкций механизмов эмникое бобин для пневмомеханических прядильных машин sAh-зхнические и технологические разработки и их внедрение в пьной й легкой промышленности : Тез. докл. Областной науч.-сонф. 16-17 мая 1989 г. - Иваново, 1989. - С. 30-01. I. Ушакова Н.Л. Анализ работы механизма сопла автосъемника 1ля прядильных машин типа ГШМ-120 /.-Новые технические и те-1Ческие разработки и их внедрение в текстильной и легкой 1енности : Тез. докл. Областной науч.-техн. конф. 10-1? мая

- Иваново, 1В89. - С. 62-63. ¡. Ушакова H.JI. Автоматизация синтеза новых технических р^-(втосгемчика бобин для прядильных машин типа ГШМ-120 ^/Оон->е состояние, проблемы и перспектиоы энергетики и технояо-нергостроении : Тез. докл. Bcf-cokb . науч.-ley.н. кон'!'. 31 -?. ©9 г. . Том 1 - Иваново, 1989. - П. 04.

!. Ушакова Н..Л. Проектирование кулачкопого механхэхма мани-а по характерным точкам движения вмхолныго йбена // Актv-проОлемы техники и технологии а и-нсти>ч-иой и легкой прости : Te.i. л^кл. Ре:пу^лиь няуч «окф. - Кироьобад,

1089. - С. 128-129.

И. Ушакова НЛ-. Мигушов И. И. Согласование движений основ ных механизмов автосгемника паковок для пневмомеханических пря льных машина Проблемы создания, освоения и внедрения современны; автоматизированных прядильных производств: Тез.Докл. Всевоюэ. се минара 23-24 апреля 1990 г. - Пенза, 1990. - С. 36-37.

15. Ушакова Н.Л., ДрягинаЛ.В. Исследование цикла установив шегося движения механизма сопла автосъемника паковок для пневмо механических прядильных машин Проблемы создания, освоения I внедрения современных автоматизированных прядильных производств Тез. докл. В^есога. семинара 23-24 апреля 1990 г. - Пенза, 1990. С. 37-38.

1С. И. И. Мигушов, Ушакова Н. Л. Применение сплайн-функции пр! проектировании механизма сопла автосъемнйка бобин для прядильны: машин ППМ-120 // Новое в технике и технологии текстильного произ водства : Тез. докл. Всесоко. науч -техн. конф. 15-17 мая 1990 г

- Иваново, 1990. - С. 33.

17. Увакова Н.Л.. Едунов ¡О.Н. Алгоритм решения миогокритери альной задачи синтеза автосъемника бобин для пневмопрядильных ма ит// Новое в технине и технологии текстильного производства: Те: докл. Всесоюз. науч.-техн. конф 15-17 мая 1990 г. - Иваново 1390. - С. 75-70.

10. Уиаиова Н.Л. Определение рациональных параметров наладш мехашиш захвата и смены патронов ав'сх-емника паковок для пнев-кЮ№хь.!1Нчесиих прядильных малин - Пенза, 1950. - 151 с. - Деп. ! ЩЗЗПЗКлегпром 0-1.09.90, У 3193.

19. Ушатсва Н.Л. Исследование цикла установившегося движенш механизма захвата и смены патроиоо аотосъемника бобин для пне&мо-механических прядильных машин -V Проблемы проектирования и технологии изготовления оборудования для текстильной промышленности I ('(«мзводстпа химических волокон: Межвуз. сб. науч. - техн. трудов.

- М. , 1990. - С. 7-10.

20. А. с. , 1526314 СССР. МКИ о 01 Н 9,04. Устройство дл: С№мэ паковок на текстильной машине, преимущественно пневмомеханической прядильной машине- Н.Л. Ушакова, И.И. Мигушов, Л.В. Дрч-гина (ОХР). - 3 ил.

21. А. с. , 1573901 СССР, Ш! о 01 Н 9-04. Успройоню дм съема паксп'ок на текстильной машине, п^имугалчеенно пненмамеха-нической прлдипьнпй машине- Н.Л. Ушакова, И. К Мигушов, Л. В. гина (ОППр) - р ил. /

ч/У

у