автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Вибрация вала барабанчиков мотальной машины

РГ6 од

Е I 0,;|1П)т,^О1'ПРС'ГПО ПАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЬ! И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОСХТШСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОСТРОМСКОЙ ОГДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ!'! ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 677.053.23:531.3.001.1/5

Бойко Светлана Наднмонпа

НПВРЛЦ1ТП БАЛА БАРАБАНЧИКОВ МОТАЛ I»НОЙ

МАШИНЫ

Специальность 05.02.13 -Д/титп>! и агрегаты легкой промышленности

А I! г о р е ф с р а т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

г. Кострома 1993

Pcßora шпаги.с;;з с Костромском ораспп Трудотого Крпсгшго Saiiîcir,, Tcxjîû/isra-iCCbù.M институте.

Налгал рукзЕОдатель:

гзсяужснпьсй деятель ПЗуКЯ Ï1 TCXXÎHkK РФ, й.т.п., прсф. D.H. /шсссз.

Офглуэ,лшнеошгонепты: д.т.п., пр^ф. И.И. Мшушсп,

к.т.п., стерший научкиД сотрудннп B.C. Сыелызшн.

Dí^yiHts прсгшриЕткг: Ксттромсгсе СКПТМ.

Ззп^тадисссртацшг сссгфлгсз "_"_1993г. u______«lut.

га ззссдашш специализированного Совета К 063,89.01 в Костромское текиамл^чсогом институте, зуд.214

Адрес 156021 г.Кострама, ул.Мурлкьсккг, 1/ Слнссгртг.ЦисГ! tío."üo озилкомипхи i¡ библиотеке шикну iu.

Аьтореф-срлт pairen "__"____1993г.

Ученый секретарь спсшигиш1]Ю|Шшого Совета, д.т.и., профессор:

Ю.Ь.Бс':^

ОБЩАЯ ХАР АКТЕРИСТ1 ПСА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В процессе псдгстсзкп пря^п к •псачеству, связанным с перемот-хо:1 п памзтыгсишем птттей в пппстпп, параду с различны* ш итамп мотальных машпп п автоматов, в отечественной промышленности используются мотальные машины с канавчатымп барабанчпкамн, голо-ппымп организациями по разработке п производству которых являются Костромское СКБТМ и Душанбинский завод "Тадгиштехстпль-мапГ.

Одппм пз папрзвлеппй в решении важной комплексной проблему повышения качества тканей является улучшение конструкции существующих нашил, при характерном для текстильной промышлен-ностя увелнчеппп пх быстроходности.

В связи с увеличением скоростей машин повышается пх дппамп-ческаа нагругхенность, возрастают вибрации, что в итоге влияет па протекание технологических процессов.

Так, при повышении скорости перемотки на мотальной машпне М-2М с 900м/лшн до 1200 м/мин наблюдается повышение вибраций, что ведет к нарушению стабильности техпроцесса.

Основной рабочий орган мотальной машины, вал с канавчатымп бзрабапчикамн, передающими вращение бобинам, представляет собой сложную многомассовую систему. При нестационарном режиме работы выявить причины нарушения техпроцесса (увеличение обрывности, слеты) невозможно без теоретических и экспериментальных исследований работы машины в целом п ее отдельных элементов.

Неблагополучная ситуация с техпроцессом прп повышении скорости перематывания выявляется на стадии испытания опытною образца новой техники, па проектирование которого уже затрачены значительные средства п какие-либо конструктивные изменения могут быть весьма дорогим.н и потребовать много времени . При этом возрастание стоимости и сроков проектирования могут оказаться неприемлемыми как для исполнителя, так н для заказчика оборудования.

Однако, до настоящего времени, у разработчиков нет научно-обоснованных методов расчета и прогнозирования ожидаемых скоростных режимов мотальных машин, при которых бы не нарушался техпроцесс.

Таким образом, разработка теоретических основ, инженерных методов расчета высокоскоростных мотальных машин является акту-

- ¡л;. :;.г«.~'«гГ., кнссшсЛ ьпу.;пог к сеш;~л1

ко

1ШШ П ЗАДАЧИ ПССЛЕДОСАПШ;

П.слиз нг.стсящсй рлбэш яглкстся пр:-чкп кззигагшг

.ц;;/. таз бзрзисшшког кэгальмзЗ пгвшш пр2; пог.ишеиш:.-сгорогтгх перспотпп.

Г ог.'гг.;г;стг,;;п с 15 ель О й {^¿зге пзстгхлгпп елгду;;--

гля;-:- ""г;;:: , ,

П Разработок:; к сГссютг.г.ц пепели дпл р:_счгт»'.

крутил;,!;ц; п пзтЗиии колсиасяГ. галг, баргСкшчкхг&пс.-

^¿.'.¡.ПОЬ НЛшШП. .

2) Рсгчкт&ни сс&тсакшс чпетош I» фарш: пр^л^и;;.;:-; гатс-й. гг.;/- езла бярг&шчикав котслькзГ. ызашш...

3) Анй,11ГП!чеа:); онрглсл'^цз функци:; глгюкеп:;:: г.ог>рс;-'с«::> ¡.ал пущающего изи^гта дпигегсяп катаяьнлго ¡.ала, рпбогаюц;гго с прср^латсла..

•«) Расчигани лппляг.чес;;;;:.' нагрузки, действующие и.з ¡»дл (мр.. Сзп'шкоп мотальной мзшшш, гмзмпнме ш?зчу|ц;;1г».'П1М моменте»1: дпигатсля при работе с злектроиргриватслсг г.

5) Никслени крктичсск.ис.ргкнми рс.блпг мла СччрзСгшчкко'--исг.чльмо!» шшиш;.

6) Нсслсдосаг.о плмянис нсурпг.ноасшенпистн 6пр;и1анчик:< и I» Ь'.щн, птасхсГшашя потального гола п исксмщентричмости Сю^ипь !1н ;<»тлнгули г.ыиуаденних салсблннй систем и блрлблпч^кЧкх'нп;.,.

7) Определены критические релими рполалки пито клппячг ■ ■ши Смрг.йгнчикс;.:.

методы НССЛСДОПЛМПЬ

ПлзнкоЯ ра!х>тс нептиошлнеь тсо;к!!!'..; » н ^спери^ен-Знлыняс методы исслслопли;-.

Проведение теоретических исслсдокдтш ос1;оти:г.г,лг.с1,11г. общих методах теории механизмов н наш и к, тсирспг-ачкои механики, прикладной математики н теории упрупхтн. Теоретик кис исслсло го&гт-сшшх холсблннй мотального г.ллл прокалились с иаюл.. • злклинем методики автоматизированного получении уракпожи лши нпчссхого гсчгюйння систем», предполагающей чнелпжое решение ¡и ЭН.Ч. Злдачз о г>ину>леиних крутильных кала'чжнич рот.чи а на литичеекм С применением принципа Даламбсрл имеете с «гчмшш.»« виртуальных рабог.

• Расчетная часть выполнена с использованием пьигпслительпой техники. Для разработки прогрлмнпого обеспечепия применялись языки прагрзттроЕания ФОРТРАН, PLI, TURBO PASCAL, с но пользованием стапдартпого п специально созданного программного обеспечения реализованного па ЭВМ ЕС 1022, IBM PC AT.

Экспериментальные исследования частот колебаний мотального пала проводились методом тензометрнровання на стенде мотальной машины с одной средней сВДШей. Движение нити п баллоне раскладки было зафиксировано скоростной киносъемкой.

• НАУЧНАЯ НОВИЗНА В процессе решения поставлешшх задач нами -разработаны и обоснованы динамические модели для расчета па ЭВМ крутильных п пзгябных колебаний вала барабанчиков мотальной машины;

-предложены программы расчета и расчптанн собственные частоты и формы i:рупигьных и пзп'.бных колебаний мотального пала. В результате, выявлены критические рс;г.нмы работы пала барабанчиков мотальной машины;

-аналитически онределена.функция возмущающего момента дтшгатела мотального вала, работающего с прерывателем;

-расч1гтаиы динамические нагрузки, действующие на вал бара-бзнчикоп мотальной машины, вызванные возмущающим моментом дпигателя при работе с элсктропрерывателем;

-проанализировано плнппне неуравновешенности барабанчика и бобинн, а также неточности изготовления и сборки мотального пала и нсконцентричностн бобины на амплитуды вынужденных колебаний системы барабанчик-бобина;

-определены критические режимы для нити п баллоне раскладки канавчатым барабанчиком.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

РАБОТЫ

Результаты работы использованы Костромским СКБТМ при конструировании новых высокопроизводительных мотальных машин, а также других машин, и конструкции которых есть узлы, подобные узлам мотальной машины. . •

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты работы докладывались:

• raj «веедавзях кафедры "Теория механизмов в машин п проектировании текстильных машин" КТИ, Кострома, 1989,1990,1993 г.;

• из паучник конференциях профессорско-преподавательского кшшцггявз, научных сотрудников н вспярзптов, КТИ« Кострома, 1989,1990,1991,1993 г.;

- пз паучпо-тсххшчосхой конференция молодых исследователей па проблемам тек стильной н легкой промышленности, Москва, 1990г.;

- на семинарах по ТММ Российской Академии наук (Костром-сссйфалнал), Кострома,КТИ, 1990,1913г.;

• иа конференции сотрудников СКБТМ по проблемам мотального оборудования, Кострома, 1993г.;

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано пять робот.

ОВЬЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит пз обшей характеристики работы, шести глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Содержит страниц машинописного текста, 31 рисунок, 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В общей характеристике работы обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, определена научна» новизна и практическая ценность работы.

ß первой главе

- Определено место мотальных машин типа М-2М в современной парке мотального оборудования. Принцип перемотки с нспользо шписм кзнЕвчатих барабанчиков широко распространен благодаря псслс1л"л;0сти изготовления барабаичигсст, невысокой стоимости ма-imra при высокой скорости перемотки.

• Д»>ш oaiosiiuc характеристики мотальной машины М-2М, приведены примеры клияния схоростных режимов перемотки иа тсх-нолагнчеекмй процесс. При повышении ско]ххтп перемотки с

900м/мич до 1 2QQm/mui< значительно повышается обрыпность нити и резко увеличивается количество бобин с дефектами внешнего вида.

- Пропсдс!! обзор литературы, посещенной исследованиям колебаний мотального пала, многоопорных роторов н вопросам, связанным с режимом »ращении.

На основе обзора и анализа существующих методой расчета, применимых дли высокоскоростных мотальных машин, был сделан вывод, что 9 настоящее время у разработчиков нет научно-обоснован-

ыых методов расчета о пролюзирозаиаа оашдзшыа схсратша рг-здшоз мотальных машин, при которых би ив шруш&лсз техпроцесс.

С этих позиций и бшш сформулирсэаиы задача иастоащсД диссертационной работы.

Глава вторая пссоащеиарасчету ссбстгешшякрутпльпих колебаний вала барабанчиков потальной машины. Динамическая ио-дель, используемая нами для расчета собственных частот крутилышх колебаний вала барабанчиков мотальной ьшшиш, прсдстзалгетсобой сгсрлень со свобод!шип концами, длиной, рапной длине мотального пала, несущий равномерно распределенный момент инерция tío-тал ьиого вала и сосредоточенные, приведенные к валу, суммарные массовые момаггы инерцнн бобины, веретена и барабанчика, сели'Ш-иа которых п заданных пределах распределена по узлам случайшш образом. Жесткость стержня раана яесткоста на кручение мотального пала с учетом влияния крепления барабанчиков.

Экспримеиталыга установлено, что крепление барабанчика к салу увеличивает жесткость вала на крученне а 1,3 раз.

Предлагаемый метод определенна собственных частот и форя крутильных колебзиий вала барабанчиков мотальных машин осшге«-ваетса на автоматизированном получении уравнений дннамичссксго состояния крутнлышх колебаний системы в целом из уравнений со-стоанна калдого модельного звена с использованием дидхслтшш. Уравнения состоаниа растадения (кручении) для отдельных нзашро-ванных стсрякезнх систем при действии сосредоточенных и р?спрз» деленных сил растязсеина (вращающих моментов) получены В.А.Мартышснко. Вал представляется набором стсрллезшс агемен-тсз, соединенных определенным образом.

Решение известного однородного дифференциального уравнения собственных крутильных калебзннй стерхна:

<к2

ищем в виде

<? =» Ai sin/Si +• .42Cos/JI ,

После рада преобразований пришли к системе двух алгебраических уравнений, исключив из которой вектор постоянных интегрирования получили матричное уравнение состоаииа свободных крутшнг

пых колеоашш стсрихш, несущего равномерно распределенный и сосредоточенные массодие монеты инерции: .

IL

мх

Мг

GJP I

PlctíPl

IL

Slüfll

sinpl fil аф1

Разлолшв функции Ы cigtÍ и bUiinLl ь рад Фурье н еграинчиса-

ла> ТОЛ1КО першмн членами ридохз, получили:

2 ,">

Л/л „ Щ ~

CJn

I

1 -1 - 1 1

GJpíÜg l"р /1/3 1/6 1С 1/6 1/31

■г) Uo (о J2¡ ^

. Это урзшгеиие является уравнением соскишиа крутильных бдшш участка вола. При расчете вала па кручение соединение сса: участков считаете; жестким. В противном случае Судет несозмо;«на передача крутящего момента. Методология автоматизированного получения и дальнейшего решении уравнения состояния крутильных колебаний вала ь целом с использованием диакоптшш рассмотрена в работе Г/Крона "Исследование сло::;пих систем по частом. Диакоити-каЛМ.:Наука,1972.-542с.);.

Матричное уравнение состояния крутильных колебаний дла ¡¿а-ла, состоящего из нескольких участков будет иметь вид:

М = (Л - ы1 В) у»,

где

М- матрица узловых моментов;

А - матрица ::;есткосте;;;

В - матрица масс;

<р - матрица углов поворота масс.

Приравнивая выражение/! — и}, В нулю, получим уравнение ча-

стоты

Л - ш1 В - О

Использовав из пакета прикладных программ па алгоритмическом языке ФОРТРАН стандартную прэграы; :у DI ¡П.ОЭТ - вычисление собственных значений п собственных векторов деистьитель-йо;, несимметричной матрицы вида И'1Л, определили квадраты спектра

о

собственных частот и соответствующие ии ссЗстигшшс ферм и колебаний.

При сравнении результатоз аналитического и численного ргшэ-ипЛ г . бил вделай вывод, что предложенный истод расчета на ЭВМ собственных крутильных колебаний дзет незначительные завглпс -ння значений частот.

Дла подтверждення правильности выбора динамической модели и методики расчета на кафедре ткачеспза КТИ илиц был проведен эксперимент по определению первой частоты крутильных колебаний вала барабанчиков мотальной машины с одной средней секцией при защемленной хвостовой часта методой тензометрнроЕшшя.

Теоретическое и экспериментальное значения первой частота солпалн с точностью до 1 %, «по позволило сделать в и под о правши»- ' пои выборе динамической модели вала барабанчиков мотальной машины.

В таблице 1 приведены значения 3-х первых собственных частот крутильных колебаний вала барабанчиков мотальных илдиш с различным числом средних секций. На рис.! соответствующие имфорзш колебаний для мотального вала с одной средней секцией.

Таблица I,

Частоты собственных колебаний, с' Число средних секций

1 5 7 9 11

т 353 141 103 86 74

СП 719 277 218 176 143

т 112 413 319 264 224

секцией.

В третьей главе прос едено исследование собственник н?гуйггш колебаний вала барабанчиков потальной ыашшш. Моталыше валы имеют значительную длину (8-15,5л). На них располагаю большое число каиавчатых барабанчиков (30-60 шт.), кинематически связанных с бобинами, имеющих различную массу. В конструкции спор вала применены шариковые двухрядные подшипники, допускающие угол перекоса вала.

Для соединений сред1шх секций вала применены муфты. Подшипник в месте соединения отсутствует.

Предлагаемая нами динамическая модель для расчета собственных изгибних колебаний представляет собой длшшый весомый стержень постоянной жесткости с регулярно сосредоточенными массами и шарнирными опорами.

Метод определения собственных частот и форм изгибних колебаний выбранной динамической модели вала барабанчиков мотальной машины предполагает автоматизированное получение уравнений динамического состояния рассматриваемой системы. Методология автоматизированного получения и дальнейшего решения уравнений состояния изгибних колебаний вала аналогична методологии для крутильных колебании, рассматриваемой во второй главе.

Нами экспериментально установлено, что крепление барабанчика к валу увеличивает изгабную зсесткость вала в 2 раза. Этот результат учитывался при динамических расчетах. Для подтверадеииа правильности выбора дииамнческой модели и методики расчета на кафедре ткачества КТИ нами проводился эксперимент по определению первой частоты изгибних колебаний вала барбаичиков мотальной машины с одной средней секцией. Одновременно с тензодатчнками дда исследования изгибных колебаний был использован внбрацнонио-1шерцношшй прибор с виброщупом ВИП. Теоретические и экспериментальные значения частот совпали точностью менее 1 %, что позволило сделать вывод о правильном выборе динамической модели вала барабанчиков мотальной машины.

В табл.2 приведены значения собственных частот изгибных колебании вала мотальной машины с различным числом средних секций и массами бобин с приклоном, распределенными по узлам случайным образом в пределах от тша т 4 кг до т/шм™7 кг.

Тййтаил 3.

Числосредних --u.M., '■ Частота, с

секций 1 2 3 1 5

5 Й00 604 боа 613 615

7 603 60D 6М 617 613

9 603 .... 612 616 619 621

11 610 615 613 620 i,v. и 1.\Л.т; ч, 627

Таким образом, критической для мотального пала язлдется сЗ-ласть частоты от 530 с до 700 с (в'завнснмостн от масс боб;ш). С учетом коэффициента плштиа резонансной sonn !*^ 0,7...1 v-3 npivns-чесхп-л салзсгь часто? будет от 370 с' до 980 с'1.

И таблице 3 приведены частоты вращгннз мота.'шюго кала прл пазличных скоростах перегготкп.

Таблица3

Скорость перемотки, V, м/мин Частота вращения пала,с"1

800 295

900 3-15

1000 370

1200 Ш

1500 555

Как видим, при скоростях перематывания, начиная с 10С0.м/ж'/< и выше, скорость вращения мотального вала ааляетса критической. Такие высокоскоростные режимы опасны повышенной вибрацией.

Измерения вибраций мотальной машины МТ-2М при нешпаип-ах Костромским СКБТМ на Чебоксарском х/б комбинате показали, что при скорости перемотки НООм/мин максимальный уровень роскорости достигается на частоте около 95 Гц или о - 6С0 рад/е.

Заметим, что если бы вблизи от муфты была опора мотального вала, т.е. все пролеты мотального вала были бы едннахезы, то критическая частота такого вала:

ш - 4 тКь/т ш ЛЗПГ27ГГ27 = 1765 (с"1).

Г 0,254

Критическая область частот равнопролетного мотального вала с длиной пролета /«0,254 м с учетом коэффициента запаса: 1045с"1 ... ... 2830с" , Такой мотальный вал при вышеуказанных скоростях пере матывашш является "жестким" и будет враща^ться с докритнческом режиме.

В четвертой гласе рассмотрены вынужденные крутильные колебания вала барабанчиков мотальной машины.

Для получения решений'задачи о вынужденных колебаниях методах.! главных координат, вал барабанчиков был представлен стержнем с равномерно распределенным моментом инерции и л.есткостыо, раиной жесткости мотального вала с учетом влияния барабанчиков. Моментом инерции шкива можно пренебречь, т.к. он значительно меньше момента инерции вала барабанчиков. Определив по известной формуле: '

Ш

1Л

т

/ - порядковый номер частоты,

I - длина стержня,

GJp- жесткость стержня на кручение, '

0о - момент инерции стержня, отнесенный к единице длины, первую частоту собственных крутильных колебаний вала мотальной машины на 100 барабанчиков (9 средних секций, /«= 13,185 м): Р1ш 83с"1 и сравнив со значением - 85 с'1, полученным при расчетах на ЭВМ, заключаем, что предложенной динамической моделью ¡ложно воспользоваться для получения решения задачи о вынужденных колебаниях методом главных координат.

Для определения функции возмущающего момента двигателя мо-тальи^ый вал представлен одномас-совой моделью (рис.2) В это¿1 системе: / - приведенный к мотальному валу суммарный момент инерции, $

<р - обощенная координата:

угол поворота вала. рис 2

На систему действуют: момент Представление мотального нала

Л//, развиваемый э/п-к-фоднига.е- одномассовон системой.

лем и М2 - момент сопротниленнм, приселенные к мотальному валу. Угловая скорость двигателя в период выбега изменяется от номшглль-ного установившегося значения до некоторой ведпчшш угловой скорости п конце периода выбега. На рабочем участке механической характеристики двигателя криволинейная зависимость Л/а Дш(]) бнлп представлена в виде линейной функции:

Мд - а\ - ¿1 ша»

Момент сопротивления принят постоянным.

Для получения дифференциальных уравнений дпц~.еипя г.сс-иользовались теоремой об изменении кинетического момента механической системы., проинтегрировав которые при учета шчалыихх ус- . лопни, получили (функцию изменения углоиой скорости зшяп от времени работы двигателя с прерывателем:

Мг

ша~ соу--у- X.

Время ? изменяется от нуля до значения времени пргршпши (пр. ша= - Ье~а(1~*а1>) +шу, где

время г изменяется от /Пр ДО значения времени идкла работгI прерывателя;

а>У - скорость мотального вала, установившаяся к очзредиому 11еиту времени отключения электродвигателя.

Зная зависимость приведенного к мотальному калу момента двигателя от угловой скорости вала, получили закон изменения возмущающего момента з зависимости от времени:

МХ = Л + В е~а(*.

А,В и а- постоянные коэффициенты, определяешь механическими н скоростными характеристиками мотального лада п электродвигателя.

Таким образом, в момент включения двигателя (имеется л вид)' установившийся режим двигателя с прерывателем) к мотальному вату прикладывается мгновенно возрастающая и в дальнейшем убывающая по пкепонеи'пшялыюму чакону нагру'ха,

После обосшшашш выбора дшодшчсшш модели и определен», функции цозыущашгцеги момента двигателя нами били paixtiuipuin крутшшше кашшша егср-ша со сьободаими коищши, оиакашше крутящим иоыептол, внезапно приложенным к t-оицу сгсржш: и дальнейшем убывающим по з,испоненгциал1.цоД завшашосш.

При использовании нормальных фупкцнн длл стерхлия со свсбо ними концами углшше перемещения калсшшщегога стер^иш били ирздставлепи в вида ряда:'"""

л . и х , 2нх . 3;j ,

о » <р0 о j ccs-j- -г <р2 ссй-у- -i- coj—— i- ... ,

в которой первый член представляет дишиеЬис стерлша как твердого тела. На зто двшлепцс накладываются различные формы ирутнлышх колебаний стержня.

Функцию (р0 ыи определили из уравнении: л

J я М\ - Mi dtl

Фушсщш гРу'Ръ1ШШЛП' воспользовавшись принципом виргу цльиих работ вместе с принципом Далаыбера. Приняв виртуальное перемещение в виде:

JO „ ixx ¿9 = С/ их,—,

определим на этой перемещении работу сил инерции, упрушх сил,сил сопротивления и работу возмущающего момента. Приравия; к пулю полную виртуальную работу .получили дифференциальное уравнение, решив которое определили функции

<pl-{-^1-созр//) + pj asiapit-picasр,

где 1яс ___

Pi - с = VJpG/Qa, QoapJp-

Подставил if i в выражение:

09 i л гч I л х

9 - 2 <pi cos -т-1

получили функцию перемещений при асдгбзмиях стгтгзиз, 1Д1ШЫХ сознушдкшщи итгапвм ДЕШ-зтгля ит/л рс5зтг с'глгхтргзс»-лсзтспаи Наибольшие отклсисдцз лпспгпютсл з иа.^ггт г'-^.с^гл =» 1/с.

У глсшой персиегцеиш: коыцегыз сгчскЗ мотзиасегэ аа-з (гп! в ■/) а этот цемент прспеыа будет:

Как видно, углогое перемещение зала а нзмгэт 0* »1/с вио углазой деформация консольного сгерзиа пря дз^гтеаз ежсгз-него скручивающего гшмента, равного

Его величина для котааыша изпшгги ил 1С0 бараЬпгятяа п егэ-стц персмотха 1000 л/лил:

Максгшальное иапрззеиие при тзхей иагруззе:

16 Мк 16-7,33-Ю"6

Тем в-31 »-:-т-<=• 4,7 (МП а)

лег л 0,02*

в деезтки раз меньше предела еъшссдягссхя при вруггяаз.

В пятой главе определено алияназ цгурзз^зггггкгегтя ибзнчиха а бебшш, а тахгс биения моталы^го зздз п шости бобины на анплнтуды аьшудздешшх колебаний дзухкгсо [ системы бзрабанчшс-бсбина. На рис.3 пргдетгздгиа шбрзшпл шшчесхая модель системы бзрзбанчше-бебшп.

Составлена система дифференциальна» урззнеццй Шпу^ЙС!!5-к колебаний двухмассовой системы барабашшх-Сй&Я!^

Угол закручпвдшз начала и коацз вадз:

ló

mi xi « - k¡ .vi + fe (лг2 - i - xí) + /i (¿2 - 4 ~ t ^

' mi'i2 » - кг(х2- £ - xi) - /! ~ é ~ *l) + i>2

где

Í — e¡ eos wt -i- tn eos (luí + a); Pl e a a>2 соз (cuf + —.

Г w2 eos (i ai/ +' y);

eiue2- эксцентриситеты соотьетсгпешю мотального вала и бобины, характеризуют б донне потального вала и пекои-цаитричность бебшш;

ш - угловая скорость мотального вала;

i - передаточное отиоше-иие между бобиной и мотальным валом; Рис.3.

аДу-углы сдвига фаз; ' Динамическая модель системы а и Ь - неуравновешенность барабанчик-бобина,

мотального вала и бобины сосгг- , ветсвенно.

Последовательно рассматривалось, к каким колебаниям системы приводит:

' 1) неуравновешенность барабанчика;

2) неуравновешенность бобшш;

3) бнение мотального вала;

4) ыеконцентричноспЛбобшш.

Система двух дифференциальных уравнений движения после подстановки в нее частного решения в виде:

xi = Ci cos oí + Сг sin wt; xi = Сз cos wt + C4 sin wt,

приведена к системе четырех алгебраических уравнений, в результате решения которой были определены максимальные амплитуды вынужденных колебаний двухмассовой модели барабанчик-бобина в зависимости от частоты вращения мотального вала. В диссертации приведена программа расчета. Язык программирования Турбо-

Паскаль. Программа обеспечивает дцалсгезнй рг;-шм ргботпа III?! PC/AT.

По результатам расчета били пестро гни графяки АЧХ сг.сшш бзрзбзичнк-бобнна it определено, что з результате Солыпеголгнф:!-роминя системы поршнеяни шадяеешш! регулятором колебания бабами не развиваются икотакт бобины с барабанчиком не изругаяетез.

В шестой с л а а с рассмотрены попгргчпие колебания идеально гнбкей растяжимой Пяти в баллоне рзсклалгл» мотал ьш-ш барабанчиком при равномерном вращении мотального валз,аш;:а:шнг перемещением шля едоль канавчатого барабанчику при персиатнгз-!шц. В результате ранения дифференциального уравнашг дгн-тезша нити :

ду г

— " « —- « гдг

¿У йг3

е - углесос усхроше стиоаягсяшо со», перпглдикулзргго'« пгс-c'xcTii рзсклздкн;

а -/57/7 - скорость распространения поперечных годи в шп:$ ;

Т - натяжение нити;

/< - масса iismi isa погеинмй метр.

Било показано, что если напралзющзя точка нити n¡r.i рлскллд-r.e мотальный барабанчиком дашхется по глрмошпссксну закону, то условие гозликнопення резонанса будет выполнял ся вр-i кр.тп:сгти чзстот ссбгггешшх колебаний rnvmpi н раскладки ш.

Результаты вычислений кругогшх частот ссбсгаеиннх колебаний нити для различных нитей и скоростей перештшаина прег>гзя-_ г.спи а табл.'!.

Таблиц,•} 4.

Г'?нити Натяже- а, м/с Pi. с"1

ние, с// гг*0 м/лшп ÍH! СО it/iîUH 1200 . .ч/мин

10 70 S3 966 541 910

20 60 10S 1237 1237 1213,

•10 30 108 1257 1237. ' 1213

100 10 99 1151 1131 ПО!

Для скорости перематывания 1500 м/миа, круговая частота р кладки будет равна 222 с . Это значение гораздо шике значений сс ствешшх частот колебаний шгтп, приведенных в табл.4. Явлсиие р зонанса не будет. Но при раскладке шгга потальным барабанчиком 2,5 шггками, за один цикл раскладки, нить при малых смещениях 1 раз испытывает кинематическое возбуждение в узлах пересечения навок мотального барабанчика, т.е. частота кинематического возбу депия будет в два раза болОДе частоты вращения мотального вала.

Функцию кинематического возбуждения представим в виде ре дярло повторяемых прямоугольных импульсов (рис. 4).

Т

2 12-

Ркс.4.

График функции кинематического созбугздеаиа.

Раздолшы эту фушщшо в рад Фурье:

у(0 а1 еда» *+ а2соз2<у * + е3ссзЗа> <+..., гае

2В . л То «I в"ЗГ5ш~«

В . 2л То а2 ® л 5111 ' Т '

2 В . Ъл То

При условии То « Т < время возбуадишя много меньше време-еремещеппя гпгт от одного узла пересечегаш капавок до друго-

з!п

к То к То

Тогда

1Тл /I

уА(() и —=г- (созш * + соя 2о г + соз За» 0 >

Ограничимся одппм членом ряда:

—созсиг,

Учитывая, что о> «=> Ъов, п обозпачая 2Го В / Т =» Л

уА{1) в А соз2а>в.

3 таблице 5 приведены частоты кинематического возмущения гзлнчинх скоростей перемотки.

Таблица 5.

скорость перемотки., н. м/мин частота возмущений, со ~ Ъаа ,с

800 590

900 690

1000 740

1200 888

1500 1110

рапштаа эти частоты возмущений с собственными частотами инк ннтн, приведенными в таблице '1, приходим к выводу, что тми их скоростях перематывания нити на мотальных машинах !-2М, в результате кинематического возбуждения, при расклад-1льним барабзнчиком, наступает явление резонанса, опасного амплитуды колебаний и соответствующей деформации растя-ннти до разрывной величины.

Btffiie изложенные теоретические исследования бшга подтверж дггш :г гхп с р ¡ш с; гт ал ъ по. Была проведена скоростная киносъемка 6а. дога раскладки на мотальной машине (скорость перематывания liooji/juuji, шпъ №10, натяжение 70 сН). При просмотре кпиоплен кп четко были садни колебания шттн с большой амплитудой.

Основные результаты п выводы по работе.

1. Для мотальной шшЬИш М-2М экспериментально установлено, что в результате крепления барабанчика к валу кссгкость конструкции мотального вала увеличивается: крутильная - в 1,8 раз, нз-пзГшля - п 2 раза, что необходимо учитывать при расчете.

2. Конструкция механизма прнашма бобины к барабанчику мотальной мзшини М-2М исключает возможность "отрыва" бобины от барабанчика, что подтверждается результатами расчета амплнтудо частотах характеристик двухмассосой системы бобина-барабанчик

3. Анализ результатов расчета частот и форм собственных кру-талышх колебаний метального вала показывает:

- при невысоких скоростях перематывании (700-900 л/лш^ частота вращении мотального'пала близка по значению второй частоте собственных крутильных колебаний вала на 5 и 7 секани и третьей частотедлишгих мотальных валов (9 и II секций);

- при больших скоростях перематываний (выше 900 м/мип) для ^отплышх »ало« на 5 м 7 секций возможен рсаон:шс на третьей частг те крутильных колебаний;

-для длинных мотальных валов (9 я 11 секций) готовность вюгпшюг.еннг резонанса на бантик скоростях перематывании иск-лктетс«.

■!. Анализ результатов расчета собственных частот п форм нзшб ник кол сба mi fi ляда барабанчиков мотальной машины позволил bum -sum.:

- частоты собегмшшк колебаний мотального вала с уясличени-C.V» числя секций (5,7,9,11) изменяются незначительно,также незначительно отличаются значения низших частот н но номеру тона,

- критической для мотального вала машины М-2М является облаем* частот от 370 г"1 ;ю 980 с'1;

- при скорости* перематывании начиная с 1000 м/мип и выше, скорость вращении мотальной) нала япляскялритнческой, на этих скоростях наблюдаются повышенные вибрации, что кедст к нарушению стабильности техпроцесса;

- ггтпчос^т г5л"-гт,( тя« гтгопралептого нотплышга палч с лнг,п:1 лр~>л?тг1 0,Î :: с учето- ; пс~-|х1>1шпснта пли^нла ^"отплслпч грим 109J г""' - 1190 Такса ?:птрл1лшГ: гпл гплгсгс., тгст;:п?!п, т.е. пришлете? г» дл-рлтпчсс^ом гг;:'лг;с.

J. Дгггдагртгогть p*!Ci3TGi rrircnjcimn;: чгстст г;_п)^7гльпт.т:; и п> ■спг!" готс-бшгий г.тrtrioii ;"тт;тп-:ипсс:;сй ;*р;:глп :îcîo.t;Oîs nnTcr.rri-ППГОГППППГО !!ПЛутГ21П!:Г ypnn.|Cfn;fi СОСТОЯНИЯ СПСТС: ГИ Г-'З ;:л~пппнн сссто-гпнп: гглпгГоЮ отдгльпею згена поатвергутеиа ог;ше-

б. Опр.лгленнпй памп ?п-;нуппгатпй помситаплгагглп мота-иг-зЛ гпгаягпг М-2М д~;г случаа вынугутешшх крутильных гсолсиашш гтлт.ного пхтл прп рлботс двигателя с прерт.'рлтелем позволяет най-I лшпчичсспупг) ппгруп-:у in мотпльний гзл.

V. Решена злллча г>тл{у.--,чешш>: крутильных колебаний мотлль-ит> ;пла для стучат тшезлпно приложенного соз?«ущающего комен-, изменяющегося г.псслелстгшн по э::спопснтщглл1>нон зависимости, пл лг.-ручивлння ?.?отольпого плла rie препмшпет допустимой дефор-¡цнл.

î!. Опрслслеиы крптичекне режимы дпнкення нити пбзллонс складки, смизанн! iz с кинематическим розмушеннем нити в точках рсссчений клнлвск мотального барабанчика. Па мотальной машине -2М при скоростях перемзтиг.лния, начиная с 1000 м!мин и выше, тт. п баллоне раскладки дпижстсд в зоне резонансного состояния, леппго ростом амплитуды колебании и деформации растяжения нн-. На пленке, полученной я результате скоростной киносъемки бал-па рлскладки при скорости перематывания 1000 j»f/ипгл были за-ксиро^ани колебания нити № 10 с большой амплитудой.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

!. Бойко C.B. Собственные кру"П1льные колебания пала барабан-чоа мотальной машины.// Современные методы исследования и зпюзнронання эксплуатационных параметров текстильных ма-н./ Меж пуз. сб. изучим» трудов Костромского технологического ■тл.-Ярослапль, 1939.-С.81-SJ.

2. Бойко C.B. Частоты собственных колебаний вала б.лрзбанчн-MOT.LTUfoii машины М-2М. / Тез. докл. на иаучио-тсхн. конф. ч|).-препол. кол-ва научных сотр. цаепнр. КТИ.-Кострома,1939г.-./ Леи. н ЦНИНТЭНлегпром П'.ООЯЧ, N295S-JIII.

3. Bciiza C.D. Частот ссбстсстшЕ солсбаппй вала барабапч к» usnzHznj. // H к. cyîoa. Сер. Текполсгаа текст, пр 1C-5Û.-N6.-C102-10S.

4. Esíhaj C.B. Нсслсесзлппс крптвчесгпя режимов работы па бзр^ашшзоз ютальпой иашпиы М-2М к рекомендации по коист щш прксхет баргбепчгнха ьбкопссЕоростисй мотальной машины. Тез. седл. пз ЕсссшйпоП паучно-техп. сотгф. ыалодии псследовдт йсй со прзйп&тл текст, иТгегсой пром. 3-5 апр.1990г.-М.. 1990г.-С.104.

5. Есйпа С.0. Оипукдгшше крутильные колебании мотальне ZZ.KZ, кззгзппш согиугааюиям «оыапем двигателе при работе а трапргр^натсяа.// lisa. вугоп.Сер. Технология текст, пром. 1991.

нг-с.102-10ё.

Подписано в печшрь 7.09.93. Звквв № 140. Тпр. 80 8КЗ. КТИ.