Анализ и разработка механизмов транспортирования ткани с прямолинейной траекторией движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Файзулов, Альберт Рустемович

• Файзулов, Альберт Рустемович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Файзулов, Альберт Рустемович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ И ПАТЕНТНЫХ ИСТОЧНИКОВ.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Общие сведения о механизмах транспортирования ткани швейных машин.

1.2 Обзор конструкций механизмов транспортирования ткани с одной нижней зубчатой рейкой.

1.3 Анализ траекторий движения рейки.

1.4 Обзор литературы по исследованию механизмов транспортирования

1.5 Постановка задачи исследования.

2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО УЧАСТКА ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ЗУБЧАТОЙ РЕЙКИ НА ПРИМЕРЕ ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ 131 КЛАССА.

2.1 Кинематический анализ механизма транспортирования материалов швейных машин 131 класса.

2.2 Исследование чувствительности траектории движения зубчатой рейки к изменению параметров узла рейки.

2.3 Анализ возможности получения прямолинейного движения зубчатой рейки механизмов транспортирования материалов швейных машин. уд

2.4 Математическое моделирование кинематики узла зубчатой рейки в случае выстоя коромысла узла вертикальных перемещений.

3. СИНТЕЗ МЕХАНИЗМА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТКАНИ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ УЧАСТКОМ ДВИЖЕНИЯ ЗУБЧАТОЙ

РЕЙКИ.

3.1 Предварительные замечания.

3.2 Определение величины размаха выходного коромысла кинематической цепи вертикальных перемещений зубчатой рейки.

3.3 Определение области существования шестизвенных передаточных механизмов, удовлетворяющих условиям синтеза.

3.4 Анализ влияния параметров \|/т, ср0 и 1}/0 на угол рабочего хода.

3.5 Кинематический анализ синтезированного механизма.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МЕХАНИЗМА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ УЧАСТКОМ

ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ЗУБЧАТОЙ РЕЙКИ.

4.1 Общие соображения.

4.2 Динамическая модель прижимной лапки.

4.3 Математическая модель прижимной лапки.

4.4 Определение кинематического внешнего воздействия на прижимную лапку со стороны зубчатой рейки.

4.5 Моделирование на ЭВМ динамики прижимной лапки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и разработка механизмов транспортирования ткани с прямолинейной траекторией движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода»

В настоящее время существует большой спрос на современную, модную одежду высокого качества. При этом появляется необходимость в разработке новых технологических процессов и нового швейного оборудования, позволяющего удовлетворить требования моды. Так как современная мода быстро меняется, необходима разработка универсального высокопроизводительного швейного оборудования, позволяющего получать качественные готовые швейные изделия. Качество готовых швейных изделий во многом определяется качеством строчки, которое существенным образом зависит от работы механизма транспортирования материалов швейной машины. Поэтому большое внимание уделяется модернизации и разработке новых высокоскоростных механизмов транспортирования ткани, способных создавать качественную строчку при высокой производительности. Исходя из сказанного, данная диссертационная работа, посвященная разработке механизмов транспортирования ткани с прямолинейной, параллельной игольной пластине траекторией движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода, является важной и актуальной.

Целью настоящей работы является синтез нового реечного рычажного механизма транспортирования ткани с прямолинейным, параллельным игольной пластине участком движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода.

Для реализации указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1) исследовать возможность получения траектории зубчатой рейки с прямолинейным параллельным игольной пластине участком движения в процессе рабочего хода;

2) выполнить анализ и разработать узел зубчатой рейки с минимальным углом поворота зубчатой рейки относительно игольной пластины в процессе транспортирования материалов (рабочий ход механизма транспортирования);

3) решить задачу синтеза шестизвенного реечного рычажного механизма привода узла вертикальных перемещений зубчатой рейки с выстоем выходного звена при заданном значении угла рабочего хода;

4) исследовать динамику синтезированного механизма транспортирования материалов с прямолинейным, параллельным игольной пластине участком движения зубчатой рейки;

5) выполнить сравнительный анализ динамики синтезированного механизма с существующим механизмом транспортирования материалов швейной машины конструктивно-унифицированного ряда 131 кл., на базе которого синтезирован новый механизм;

6) дать инженерные рекомендации по совершенствованию реечных рычажных механизмов транспортирования материалов.

При решении поставленных задач применялись современные методы математики, нелинейной механики, статистики, оптимизации, математического моделирования с использованием широких возможностей современных ЭВМ.

1. Решена задача синтеза механизма транспортирования ткани с прямолинейным, параллельным игольной пластине участком движения зубчатой рейки во время рабочего хода.

2. Получены области существования по положению промежуточной опоры шестизвенных рычажных механизмов, которые могут быть использованы при синтезе механизма транспортирования с прямолинейным участком движения зубчатой рейки; выполнен анализ влияния положения промежуточной опоры и геометрических размеров звеньев на угол рабочего хода механизма транспортирования тканей.

3. Разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для выявления параметров движения коромысла кинематической цепи вертикальных перемещений зубчатой рейки, необходимых для решения задач синтеза механизма транспортирования.

4. Разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для исследования чувствительности траектории движения среднего зуба зубчатой рейки к изменению геометрических параметров узла рейки.

5. Выполнено аналитическое исследование и предложены конструктивные схемы узла рейки, позволяющие зубчатой рейке двигаться по линии, параллельной игольной пластине.

6. Разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для исследования динамики механизма транспортирования ткани с прямолинейным, параллельным игольной пластине, участком движения зубчатой рейки во время его рабочего хода.

Разработанное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для решения задач динамического анализа и синтеза механизмов транспортирования ткани швейных машин в совокупности составляют методическую и научную базу для проектирования и модернизации указанных механизмов с широким использованием ЭВМ. По результатам исследований получено два патента. Использование результатов работы в промышленности обеспечит сокращение времени на проектирование, изготовление, доводку и внедрение новых конструкций механизмов транспортирования ткани швейных машин, облегчит наладку механизмов транспортирования на швейных фабриках, повысит качество готовых швейных изделий за счет улучшения качества строчки.

Материалы диссертационной работы используются на кафедре машиноведения Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна в курсе лекций: «Машины и аппараты швейной промышленности», на практических и лабораторных занятиях по курсу «Динамика механизмов и узлов машин легкой промышленности», в курсовом и дипломном проектировании студентов направления 651600 «Технологические машины и оборудование», специальность 150406 -«Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности» и могут быть использованы в других высших учебных заведениях, осуществляющих подготовку специалистов по специальности 150406.

Основные положения работы были доложены на следующих конференциях: Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности Текстиль - 2005», г. Москва, 2005; Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки-2004», г. С-Петербург, 2004; Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности», г. СПГУТД, 2005; на научно-технических семинарах кафедры машиноведения СПГУТД в 2004, 2005 годах.

По теме диссертационной работы получено два патента, опубликовано три статьи и тезисы докладов (3 шт.).

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 153 стр. машинописного текста, 130 рисунков, 12 таблиц и библиографический список из 71 наименований.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Файзулов, Альберт Рустемович

Заключение

1) разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для анализа и синтеза механизма транспортирования ткани с прямолинейным, параллельным игольной пластине участком движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода;

2) разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для исследования динамики прижимной лапки реечных рычажных механизмов транспортирования ткани с прямолинейным, параллельным игольной пластине, движением зубчатой рейки в процессе рабочего хода;

3) выполнено аналитическое исследование узла зубчатой рейки и предложена конструктивная схема (см. рис. 3 в), г)) данного узла, обеспечивающая движение зубчатой рейки в процессе рабочего хода по прямолинейному, параллельному игольной пластине, участку траектории, практически без поворота самой зубчатой рейки относительно игольной пластины в процессе рабочего хода;

4) разработана методика синтеза шестизвенного реечного рычажного механизма с выстоем выходного звена, позволяющая синтезировать шестизвенный механизм узла вертикальных перемещений зубчатой рейки при заданном арпоп угле рабочего хода для механизма транспортирования тканей с прямолинейным, параллельным игольной пластине, участком в процессе ее рабочего хода;

5) выявлены области возможных положений промежуточной опоры Об (см. рис. 4 б)) шестизвенного механизма узла вертикальных перемещений зубчатой рейки с выстоем выходного звена в процессе рабочего хода, внутри которых задача синтеза указанного механизма имеет место;

6) разработано алгоритмическое и программное обеспечение для исследования кинематики механизмов транспортирования ткани с четырехзвенным (вариант машины 131 кл.) и шестизвенным синтезированный вариант) механизмами узла вертикальных перемещений зубчатой рейки;

7) получены аналитические зависимости, удобные для моделирования движения зубчатой рейки в процессе рабочего хода по траектории, близкой к эллипсной и по траектории с прямолинейным, параллельным игольной пластине, участком движения зубчатой рейки; для их реализации на ЭВМ разработано алгоритмическое и программное обеспечение;

8) выполнено моделирование на ЭВМ динамики прижимной лапки механизмов транспортирования швейной машины конструктивно-унифицированного ряда 131 класса с четырехзвенным реечным приводом узла вертикальных перемещений зубчатой рейки, и нового механизма транспортирования с синтезированным шестизвенным реечным узлом вертикальных перемещений зубчатой рейки; выполнен сравнительный анализ амплитуд колебаний прижимной лапки в функции от частоты вращения главного вала швейной машины; показано, что с точки зрения динамики прижимной лапки новый синтезированный механизм мало отличается от существующего при малых скоростях вращения главного вала швейной машины и существенно лучше при высоких скоростях (более

300 с'1 главного вала); при этом величина подъема зубчатой рейки над игольной пластиной нового механизма может составлять примерно 1/3 от аналогичной величины старого механизма.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Файзулов, Альберт Рустемович, 2007 год

1. ГОСТ 12807-88 Изделия швейные. Классификация стежков, строчек и швов.

2. Мазин, Л. С. Анализ и оптимальный синтез параметров механизмов транспортирования ткани швейных машин : учеб. Пособие / Л. С. Мазин, А. В. Марковец и др. ; под ред. Л. С. Мазина. — спб. : СПГУТД, 2000. — 188 с.

3. Полухин, В. П. Конструктивно-унифициованный ряд швейных машин класса 31 с горизонтальной осью челнока / В. П. Полухин, Л. К. Милосердный. М.: Легпромбытиздат, 1991. — 80 с.

4. Вальщиков Н.М., Зайцев Б.А., Вальщиков Ю.Н. Расчет и проектирование машин швейного производства. Л.: Машиностроение, 1973. - 344 с.

5. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1990

6. Патент №924196, Механизм транспортирования ткани швейной машины МПК 005В27/02, опубликован 30.04.82, бюллетень №16

7. Патент № 1384636, Механизм транспортирования ткани швейной машины МПК 005В27/02, опубликован 30.03.88, бюллетень №13)

8. Патент №1641914, Механизм транспортирования ткани швейной машины МПК 005В27/02, опубликован 15.04.91, бюллетень №14)

9. Пейсах Э.Е., Нестеров В.А. Система проектирования плоских рычажных механизмов / Под ред. К.В.Фролова. М.: Машиностроение, 1988. - 232 с.

10. Пат. 2281352 Российская федерация, МПК О 05 В 27/02. Механизм транспортирования ткани швейной машины (2 варианта) / Мазин Л. С., Марковец А. В., Файзулов А. Р., Кикин А. Б. ; заявитель и правообладатель

11. Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна. -№ 2004137597 ; заявл. 22.12.2004 ; опубл. 10.08.2006, Бюл. № 22. -8с.: ил.

12. Кожевников С.Н., Пруслин М.М. Механика швейных машин. М.: Гизлегпром, 1948. - 275 с.

13. Сергевнин И.В., Эппель С.С. Основы проектирования швейных машин. -М.: Лизлегпром, 1946. 248 с.

14. Червяков Ф.И., Сумароков Н.В. Швейные машины. М.: Машиностроение, 1968. - 472 с.

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

16. Гарбарук В.П. Расчет и конструирование основных механизмов челночных швейных машин. Л.: Машиностроение, 1977. - 232 с.

17. Комиссаров А.И., Жуков В.В., Никифоров В.М., Сторожев В.В. Проектирование и расчет машин обувных и швейных производств. М.: Машиностроение, 1978.-431 с.

18. Сергевнин И.В., Эппель С.С. Основы проектирования швейных машин. -М.: Лизлегпром, 1946. 248 с.

19. Рачок В.В. Оборудование швейного производства. М.: Высшая школа,2000. 192 с.

20. Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Исследование механизмов перемещения материалов швейных машин с верхней и нижней транспортирующей рейками. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1986. №2. с. 119-122.

21. Марковец, A.B. Исследование динамики прижимной лапки швейной машины. / А. В. Марковец, Л. С. Мазин, А. В. Зоря // Вестник СПГУТД2001.-№5. С. 119-123.

22. Мазин, Л. С. Моделирование динамики прижимной лапки швейной машины на ЭВМ. / А. В. Марковец, Л. С. Мазин, А. В. Зоря // Вестник СПГУТД. 2003. - №8. - с. 39 - 44.

23. Мазин, JI.C. Моделирование динамики прижимной лапки швейной машины с учетом упора. / JL С. Мазин, А. В. Марковец, С. С. Садофьева // Вестник молодых ученых. "Технические науки". 2004. - №2.

24. Мазин, JI.C. Исследование динамики прижимной лапки швейной машины с дифференциальным механизмом транспортирования ткани. / JL С. Мазин, А. В. Марковец // Известия HAH РА и ГИУА "Технические науки". 2005. -№1. с. 32-39.

25. Мазин, JL С. Математическое моделирование динамики прижимной лапки механизмов транспортирования. / JL С. Мазин, А. В. Марковец // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2006. №1. с. 97 - 102.

26. Марковец, А. В. Кинематический анализ механизмов транспортирования материалов швейных машин : монография / А. В. Марковец, J1. С. Мазин. -СПб.: СПГУТД, 2006.-312 с.

27. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. -640 с.

28. Диментберг Ф.М. Теория пространственных шарнирных механизмов -М.: Наука, 1982.-336 с.

29. Добровольский В.В. Структура и классификация механизмов АНСССР, 1939.

30. Кожевников С.Н. Основания структурного синтеза механизмов. Киев: Наукова думка, 1979. - 232 с.

31. Зиновьев В.А. Пространственные механизмы с низшими парами М.: Гостехиздат, 1952. - 432 с.

32. Пейсах Э.Е. Оптимизационно-квадратический синтез плоских рычажных механизмов. // Машиноведение. 1986. №5. С. 71-77.

33. Пейсах Э.Е. Оптимизационный синтез рычажных механизмов. /Расчет и конструирование механизмов и деталей приборов. JL: Машиностроение, 1975.С. 38-75.

34. Пейсах Э.Е., Нестеров B.A. Система проектирования плоских рычажных механизмов / Под ред. К.В.Фролова. М.: Машиностроение, 1988. -232 с.

35. Пейсах Э.Е. Критерии передачи движения для рычажных механизмов // Машиноведение. 1986, №1. С. 45-51.

36. Пейсах Э.Е. Метод блокируемых зон в синтезе шарнирно-рычажных механизмов // Механика машин. М.: Наука, 1969. Вып. 21-22. С. 15-28.

37. Озол О.Г. Аналитический метод треугольников в кинематике плоских рычажных механизмов. В кн.: Анализ и синтез механизмов. М.: Машиностроение, 1966. С. 128-144.

38. Кикин А.Б., Пейсах Э.Е. Применение ЭЦВМ для аналитических преобразований при получении функций положения механизмов на примере пространственного механизма ВВСВВ. // Механика машин. АНСССР. М.: Наука, 1969. Вып. 61. С. 102-108.

39. Кикин А.Б., Пейсах Э.Е. Аналитические преобразования с помощью ЭЦВМ при кинематических исследованиях механизмов // Машиноведение. АНСССР. 1969. №5. С. 28-34.

40. Mende S. Systematische Analyse der Transporteurgetribe von Nachmaschinen. //Textiltechnik, 1987, №9, s. 515-516.

41. Закарая M.M., Гусаров A.B., Сторожев B.B. Анализ структурных ошибок в механизмах перемещения материала машин беспосадочного шва. // Техн., технол. и улучш. качества изделий легкой пром-сти. М., 1990. С. 109113.

42. Дзюба В.И., Орловский Б.В. Сравнительный анализ механизмов перемещения деталей и изделий, стачиваемых на швейной машине. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1982. №5 С. 101-106.

43. Щербань Ю.Ю. Горобец В.А. Алгоритм решения математической модели комбинированного перемещения материала. // Киев, технол. ин-т легк. пром-сти. Киев, 1986.

44. Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Параметрический синтез механизма перемещения материала. // Киев. Технол. ин-т легк. пром-сти. Киев. 1990.

45. Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Сравнительный анализ механизмов перемещения материалов швейных машин. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1989. №6. С. 106-109.

46. Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Носов М.С. Определение посадки материала при скоростном режиме транспортирования на швейных машинах. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1988. №2. С. 119-121.

47. Zhao Xifang, Zhang Zongming. Исследование механизма перемещения материала. // J. Shanhai Jiaotoung Univ. 1984. №6. С. 97-106.

48. Ермолаев В.Ф., Лишанков В.А., Новгородцев В.А. Проектирование при помощи ЭВМ реечного механизма подачи материала. // Изв. вузов Технология легкой промышленности. 1979. №5 С. 124-128.

49. Сункуев Б.С. К синтезу регулируемых шестизвенных механизмов транспортирования ткани швейных машин. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1973, №3. С. 131-138.

50. Сункуев Б.С., Рачок В.В., Ольшанский В.И., Смирнова В.Ф., Яцук А.А. К вопросу унификации механизмов швейных машин. // Соверш. техн. и технол. производств легкой пром-сти. М., 1981. С. 123-126.

51. Смирнова В.Ф., Шарстнев В.П. Сункуев Б.С. Оптимизация механизма продвижения материала по углам передачи. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1992. №2-4.

52. Гордеев О.Н., Пищиков В.А., Федорченко В.В. Влияние скоростного режима челночной швейной машины на структуру стежков. // Изв. вузов Технология легкой промышленности. 1972, №1 С. 85-87.

53. Фридлянд М.М. Применение скоростной киносъемки при исследовании механизма реечного транспортера швейных машин. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1967, №4. С. 144-151.

54. Рейбарх Л.Б., Полухин В.П. Особенности процесса продвижения материала на высокоскоростных швейных машинах. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1982. №1. С. 112-114.

55. Горобец В.А., Щербань Ю.Ю., Силивончик И.С. Транспортирующие органы швейных машин с микрошероховатой поверхностью. // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. 1991, №4. С. 98-104.

56. Вульфсон И.И., Грибкова Т.С. Аналитическое исследование нелинейной модели механизма транспортирования ткани швейной машины. // Исследование и оптимизация процессов текстильной технологии. Рига. 1982. С. 134-140.

57. Вульфсон И.И., Грибкова Т.С. Нелинейная математическая модель механизма транспортирования ткани. // Исследование и оптимизация процессов текстильной технологии. Рига. 1981, №11. С. 121-126.

58. Дьяконов В.П. MATLAB: Учебный курс. СПб: Питер, 2001. - 560 с.

59. Ашмурин И.П., Васильев H.H., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. JL: Изд-во Ленинградского университета, 1975. - 78 с.

60. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1973. 832 с.

61. Кикин А. Б. Аппроксимационный синтез передаточного шестизвенного механизма с вычислением семи неизвестных параметров. // Справочник. Инженерный журнал. 2005, № 6, с. 8 12.

62. Кикин А. Б. Синтез плоских рычажных механизмов на ЭВМ: Монография. СПб.: СПГУТД, 2003. - 96 с.

63. Кикин А. Б. Аналитико-оптимизационный синтез передаточного шестизвенного шарнирного механизма SY6DWELL / Кикин А. Б., Пейсах Э. Е. Св.-во №2005611888 от 28.07.2005.

64. Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при оптимальных условиях. М.: Наука, 1971. - 283 с.

65. Кикин А. Б. Квадратический синтез передаточного шестизвенного шарнирного механизма SY6B2JLS / Кикин А. Б. Св.-во №2005611889 от 28.07.2005.

66. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики, т. 2. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. 1955. -595 с.