Исследование и проектирование фрикционных намоточных механизмов машин для производства химических волокон тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Степанов, Сергей Гаевич

• Степанов, Сергей Гаевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Степанов, Сергей Гаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАМОТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ существующих конструктивных схем высокоскоростных намоточных механизмов

1.2. Обзор литературных источников по исследованию динамики намоточных устройств

1.3. Объекты Доследования и постановка задачи

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРИКЦИОННЫХ НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ РЫЧАЖНОГО ТИПА С ПОЛУЖЕСТКИМ ШПИНДЕЛЕМ

2.1. Расчетная динамическая модель намоточного механизма.

2.2. Математическая модель.

2.3. Исследование вынужденных колебаний.

2.4. Реакции в опорах и сила контактного взаимодействия между фрикционным цилиндром и паковками

2.5. Определение собственных частот колебаний намоточного устройства вывода.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРИКЦИОННЫХ НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ РЫЧАЖНОГО ТИПА С УПРУГОЙ ФИКСАЦИЕЙ

БОБИНЫ.

3.1. Расчетная динамическая модель.

3.2. Математическая модель.

3.3. Вынужденные колебания, реакции в опорах и сила контактного взаимодействия между паковкой и фрикционным цилиндром.

3.4. Определение собственных частот колебаний намоточного устройства ВЫВОЛУ.

А. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРИКЦИОННЫХ НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ РЫЧАЖНОГО ТИПА С НЕВРАЩ/ДОВДМСЯ ШПИНДЕЛЕМ.

4.1. Расчетная динамическая модель намоточного механизма

4.2. Математическая модель.

4.3. Исследование вынужденных колебаний

4.4. Определение упругих характеристик подшипниковых опор.

4.5. Определение упругих и диссипативных характеристик тела намотки.

4.6. Реакции в опорах и сила контактного взэимодействия между фрикционным цилиндром и паковками.

4.7. Определение собственных частот колебаний намоточного механизма

4.7.1. Блок-схема программы для расчета собственных частот колебаний

4.7.2. Анализ результатов расчета

4.8. Динамика намоточного механизма с дополнительной опорой шпинделя бобинодержателя.

4.8.1. Математическая модель.

4.8.2. Определение собственных частот колебаний намоточного устройства.

4.8.3. Исследование вынужденных колебаний намоточного механизма.

ВЫВОЛУ

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДДНАМШСИ ФРИКЦИОННЫХ НАМОТОЧНЫХ

МЕХАНИЗМОВ С ПОДВИЖНОЙ КАРЕТКОЙ.

5.1. Намоточный механизм с полужестким шпинделем.

5.1.1. Расчетная динамическая модель.

5.1.2. Математическая модель.

5.1.3. Вынужденные колебания.

5.1.4. Реакции в опорах и сила контактного взаимодействия между фрикционным цилиндром и паковками.

5.1.5. Собственные частоты колебаний намоточного устройства

5.2. Намоточный механизм с невращающимся шпинделем

5.2.1. Динамическая модель намоточного устройства

5.2.2. Математическая модель

5.2.3. Вынужденные колебания.

5.2.4. Реакции в опорах и сила контактного взаимодействия между паковками и фрикционом. Собственные частоты колебаний намоточного механизма.

5.3. 0 точности метода решения задачи. вывода.

6. ЭКСПЕШЛЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРИКЦИОННОГО НАМОТОЧНОГО МЕХАНИЗМА РЫЧАЖНОГО ТИПА С НЕВРАЩАЮЩИМСЯ ШПИНДЕЛЕМ БОБИНОДЕРЖАТЕЛЯ

6.1. Цели и задачи исследования.

6.2. Исследование вынужденных: колебаний и определение собственных частот намоточного механизма.

6.3. Спектральный анализ виброперемещений шпинделя намоточного механизма.

6.4. Экспериментальное определение коэффициента проскальзывания при фрикционном наматывании.

6.5. Экспериментальное определение упругих и диссипативных характеристик тела намотки. вывода.

7. МЕГОдаКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ

ОБЩЕ вывода И РЕКОМЕНДЩИИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и проектирование фрикционных намоточных механизмов машин для производства химических волокон»

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" предусматривается увеличение производства химических волокон и нитей до 1,6 млн. тонн, рост объема производства - на 36$ [1.1].

Для решения поставленных задач наряду с освоением новых производственных мощностей и модернизацией существующего оборудования необходимо разработать и внедрить в промышленность новые высокопроизводительные машины, обеспечивающие дальнейшее повышение качества вырабатываемой продукции.

Основной путь повышения производительности оборудования -увеличение рабочих скоростей машин. Наиболее значительное наращивание рабочих скоростей имеет место на формовочно-намоточном оборудовании.

Перед машиностроением для производства химических волокон поставлена задача о создании высокопроизводительных формовочно-приемных машин, намоточные механизмы которых должны обеспечить линейную скорость приема нити до 100 м/с. Основной причиной, сдерживающей повышение скорости приема нити, является увеличение виб-рочпумовой активности шпиндельных узлов, приводящей к существенному снижению долговечности машин, нарушению технологического процесса, снижению качества выпускаемой продукции, значительному ухудшению условий труда. Проблема борьбы с виброактивностью намоточных механизмов приобрела в настоящее время настолько острый характер, что без ее решения невозможно создание высокопроизводительного оборудования.

Директивным документом по данному вопросу явилось Постановление 1К Совета Министров СССР по науке и технике $ 110 от 29.03.78 г.

О развитии научных исследований и технических разработок в области виброзалщты машин и оборудования, обеспечивающих повышение их качества, надежности и долговечности". В соответствии с указанным документом был издан приказ по Минлеишщемашу $ 265 от 30.05. 78 г.: и опубликован "Сводный план НИР и СКР в области виброзащиты и снижения шума машин и оборудования на 1979-1985 годы". Сводный план предусматривает, в частности, разработку методов расчета виброактивности роторных систем на стадии проектирования.

Методики, используемые в настоящее время для расчета и проектирования фрикционных намоточных устройств, имеют ряд существенных недостатков: они не учитывают в полной мере ряд важных специфических особенностей работы механизмов фрикционного наматывания и не охватывают достаточно широкий диапазон наиболее характерных конструкций подобных намоточных устройств.

Решение задачи по созданию высокоскоростных намоточных механизмов невозможно без разработки новых, научно обоснованных методов расчета и проектирования, учитывающих в полной мере специфику работы механизмов наматывания, позволяющих решить задачу по снижению уровня их виброактивности на основе оптимального подбора жест-костных, инерционных, геометрических и других конструктивных параметров.

В настоящее время находит все более широкое применение новое, перспективное направление - разработка систем автоматизированного проектирования (САПР), позволяющих существенно сократить сроки проектирования, значительно снизить себестоимость конструкторских разработок при одновременном улучшении их качества.

Аналогичные существенные преимущества позволит получить ввод в промышленную эксплуатацию подсистемы автоматизированного проектирования приемно-наматывающих устройств, разрабатываемой в МТИ им.

А.Н.Косыгина.

Характерной особенностью, которую необходимо учитывать при проектировании роторных систем, является зависимость динамических характеристик ротора от жесткостных, инерционных, геометрических и других параметров системы. Поэтому основополагающим элементом при создании САПР роторных систем (к этим системам относятся и намоточные механизмы) является разработка расчетных модулей на основе математических моделей, описывающих динамику роторной системы в зависимости от перечисленных выше конструктивных параметров.

Общая методика исследований

Теоретические исследования проводились с использованием положений теоретической механики, теории колебаний, механики текстиль ных машин.

Для исследования динамики намоточных устройств в работе широко использовано математическое моделирование с применением ЭВМ.

Для подтверждения достоверности теоретических расчетов проводился комплекс экспериментальных исследований с использованием современной виброизмерительной аппаратуры.

Цель настоящей диссертационной работы заключается в разработке методики расчета и проектирования механизмов высокоскоростного Фрикционного наматывания, базирующейся на широком использовании математического моделирования и ориентированной на применение ЭВМ, автоматизированный поиск оптимальных конструктивных решений, позволяющих снизить виброактивность намоточных механизмов. Разрабатываемая методика должна быть пригодна для расчета и проектирования достаточно широкого круга намоточных устройств.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с полужестким шпинделем;

- разработана методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с упругой фиксацией бобины;

- разработана методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов с невращающимся шпинделем;

- найдена аналитическая зависимость, позволяющая определить на стадии проектирования намоточного устройства жесткостные свойства тела намотки;

- исследованы на ЭВМ собственные частоты колебаний намоточного устройства с невращающимся шпинделем и определено влияние на их значения жесткостных и инерционных параметров системы;

- разработана методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов с подвижной кареткой;

- разработан метод автоматизированного проектирования фрикционных намоточных механизмов, ориентированный на создание конструкций намоточных механизмов с низкой виброактивностью.

Практическая ценность. Методика расчета и проектирования фрикционных намоточных механизмов позволяет:

- определить на стадии проектирования динамические характеристики фрикционных намоточных механизмов: амплитуды колебаний, критические частоты, реакции в опорах, динамическую составляющую силы контактного взаимодействия между телом намотки и фрикционным цилиндром;

- исследовать влияние на динамические характеристики намоточного устройства жесткостных, диссипативных, инерционных и других параметров системы;

- определить радиальную жесткость тела намотки;

- подобрать необходимые жесткостные и инерционные параметры намоточного механизма, обеспечивающие его устойчивую работу на высоких скоростях наматывания.

Реализация результатов работы. Результаты данной диссертационной работы использованы при разработке подсистемы автоматизированного проектирования приемно-нама-тывающих устройств. Данная подсистема входит составной частью в систему автоматизированного проектирования механизмов машин для легкой промышленности, основанием для создания которой является целевая комплексная научно-техническая программа "Создание и развитие автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и систем автоматизированного проектирования (САПР) с применением стандартной аппаратуры КАМАК и измерительно-вычислительных комплексов", утвержденная Государственным Комитетом СССР по науке и технике постановлением от 12.12.80 г. № 473/249.

Результаты диссертационной работы использованы также при усовершенствовании экспериментального намоточного механизма конструкции ВНИШГтекмаша.

Разработанная методика расчета и проектирования фрикционных намоточных механизмов будет способствовать сокращению сроков расчета и проектирования, снижению себестоимости и улучшению качества конструкторских разработок.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и рекомендаций, списка используемой литературы из 109 наименований, 25 страниц приложений. Она включает 153 страницы машинописного текста, 51 рисунок, 4 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Степанов, Сергей Гаевич

4. Результаты исследования вынужденных колебаний и критических частот экспериментального намоточного механизма конструкции ВНИИЛтекмаша позволяют сделать вывод о недопустимо высоком уровне виброактивности намоточного устройства.

5. Определены значения коэффициента проскальзывания, равные 1,07$ в начале и 1,18$ в конце намотки, что свидетельствует о низком уровне скольжения в фрикционной паре.

6. Получены значения коэффициентов радиальной жесткости и демпфирования тела намотки.

7. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ

НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Настоящая методика устанавливает порядок расчета и конструирования фрикционных намоточных механизмов. Предлагаемая методика в полной мере учитывает специфику работы механизмов фрикционного наматывания и направлена на решение задачи по созданию высокоскоростных намоточных устройств с низким уровнем виброактивности на основе оптимального подбора их жесткостных, инерционных, геометрических и других конструктивных параметров. Основой данной методики является набор полученных выше математических моделей наиболее характерных намоточных устройств, а также разработанный на базе этих математических моделей пакет прикладных программ, позволяющих рассчитать на стадии проектирования динамические характеристики намоточного механизма.

Методика обладает определенной степенью универсальности: она может быть применена для расчета и проектирования достаточно широкого круга намоточных устройств. Применение этой методики при расчете и проектировании намоточных механизмов должно способствовать существенному сокращению сроков проектирования, значительному снижению себестоимости конструкторских разработок при одновременном улучшении их качества.

Известно, что виброактивность намоточных механизмов зависит от ряда технологических факторов: точности изготовления и монтажа, качества применяемых подшипников, точности выполнения динамической балансировки, культуры производства и т.д. Указанные факторы не учитывались при разработке настоящей методики.

Не преследуя в качестве цели полный охват всех проблем расчета и проектирования намоточных механизмов и не претендуя на абсолютную полноту изложения вопроса, настоящая методика позволяет решить ряд важных задач динамического расчета и оптимального проектирования намоточных устройств.

Основные этапы динамического расчета и проектирования фрикционных намоточных механизмов приведены на рис.7.1.

Исходным пунктом для разработки новой конструкции является техническое задание на проектирование намоточного механизма. В техническом задании указываются параметры:

V - линейная скорость наматывания, м/с; у - средняя плотность паковки, кг/м3; //п- масса паковки, кг.

После предварительной компоновки, эскизной конструкторской проработки, проведения расчетов намоточного механизма по известным методикам [9.5,5,1] определяются следующие параметры, необходимые для конструирования намоточного устройства: р - наружные радиусы соответственно бобины и фрикционного цилиндра, м; Мо - масса подвески, кг; ^ - длина паковки; С[ - статическое усилие прижима, Н;

СО = У/Яф ~ Угловая скорость фрикциона, рад/с.

Определение основных характеристик намоточного механизма

К основным характеристикам намоточного устройства отнесем: рабочий диапазон частот вращения, расположение критических скоростей, допустимые амплитуды колебаний узлов намоточного механизма,

Основные этапы динамического расчета и проектирования намоточных механизмов допустимый остаточный дисбаланс, допустимые нагрузки в опорах.

Текущее значение условий скорости (Л)(£) вращения паковки определяется по формуле: т) = У/Ящ , где текущее значение радиуса паковки.

Начальная угловая скорость наматывания: о)нлч = у//?6

Угловая скорость в момент окончания наматывания:

Юкон1Кь + Мп /яуВ

Рабочие частоты ротора намоточного механизма должны лежать на достаточном удалении от зоны критических скоростей и удовлетворять условию ¿¿СО нр < (¿>рлБ < 0,7С0 кр* ОД1100 из характерных особенностей намоточных механизмов, которую необходимо учитывать, является то, что в процессе намотки изменяются жесткостные, инерционные, геометрические параметры системы, а это, в свою очередь, приводит к смещению зон критических частот. Поэтому частотный анализ намоточного механизма необходимо проводить при параметрах, соответствующих как началу намотки, так и концу ее.

Согласно [5.11], допустимой амплитудой виброперемещения оси бобинодержателя при условии сохранения приемлемого уровня неровно-ты линейной плотности нити является 0,1 мм, что может быть принято за верхнюю допустимую границу амплитуды виброперемещения оси бобинодержателя.

Допустимая величина дисбаланса ротора определяется по ГОСТ 22061-76. Для этого необходимо предварительно подсчитать текущее значение массы ротора по формуле:

М(а))=Мр+МпШ , где Мр - масса ротора без тела намотки; Мп(Ш- текущее значение массы паковки; Текущее значение массы тела намотки:

После выбора величины эксцентриситета 6 ротора определяют параметр динамической неуравновешенности ротора - угол & наклона главной центральной оси инерции ротора к его оси вращения [З.Т2] 9<с-А) р где » ~ вектоРы дисбаланса в плоскостях коррекции, , кг.м; у - расстояния от плоскости, проходящей через центр тяжести ротора, до плоскостей коррекции, м; - экваториальный и осевой моменты инерции рбтора;

- ускорение свободного падения, м/с .

Помимо названных параметров необходимо знать значение угла между векторами статического дисбаланса и пары сил.

Допустимые нагрузки в подшипниках намоточного механизма под-считываются по требуемому ресурсу [3.1э] и зависят от типа, размеров подшипника, частоты вращения и др.

Величина биения тела намотки определяется в основном погрешностью механизма фиксации бобины.

При выборе класса точности балансировки ротора необходимо рассматривать худший случай - совпадение направления максимального геометрического биения поверхности тела намотки и вектора статической неуравновешенности ротора.

Выбор конструктивной схемы

Прежде чем принять окончательное решение по выбору конструктивной схемы следует тщательно проанализировать все ее достоинства и недостатки.

В конструкциях намоточных устройств с полужестким шпинделем (схема консольного вала) легко осуществляется осевой привод ротора. Шпиндель в такой конструкции может быть изготовлен довольно жестким. Но такая схема, как уже отмечалось выше, имеет существенный недостаток - сложность динамической балансировки всего узла в сборе из-за неравномерной нагрузки подлинников.

Конструктивная схема намоточного устройства с невращающимся шпинделем (осевая схема) обладает следующими преимуществами: позволяет легко проводить динамическую балансировку ротора, допускает равномерное нагружение подшипников и установку встроенного электродвигателя. Схема имеет следующие недостатки: необходимость использования подшипников больших размеров, имеющих невысокую быстроходность, в которых вращающимся является не внутреннее, а внешнее кольцо, усложнение конструкции намоточного устройства из-за необходимости использования дополнительного приводного валика при осевом приводе ротора.

Не менее ответственный подход необходим при выборе конструктивной схемы подвески намоточного механизма.

Наиболее распространенные подвески рычажного (маятникового) типа просты и надежны в эксплуатации, легки в изготовлении. Но подвески указанного типа не всегда обеспечивают постоянство усилия прижима бобинодержателя к фрикционному цилиндру.

Подвески в виде подвижных кареток обладают более широкими возможностями в плане реализации с наибольшей точностью заданного закона изменения усилия прижима. К недостаткам таких подвесок относится сложность и металлоемкость конструкции, большие габаритные размеры.

Настоящая методика ориентирована на расчет и проектирование фрикционных намоточных механизмов с полужестким или невращающим-ся шпинделем, подвески которых могут быть как рычажного (маятникового) типа, так и в виде подвижной каретки. Она также применима для расчета и проектирования фрикционных намоточных устройств рычажного типа с упругой фиксацией бобины.

Определение конструктивных, жесткостных и инерционных параметров намоточного устройства

После выбора конструктивной схемы проводится эскизное проектирование намоточного механизма. Опираясь на данные технического задания, результаты несложных прочностных и размерных расчетов, выполняется предварительная компоновка узлов намоточного устройства, определяются их геометрические размеры и размеры элементов, из которых они состоят. Подсчитываются инерционные параметры намоточного механизма - масса М , положение центра масс, экваториальный /\ и полярный С моменты инерции ротора, инерционные параметры подвески. Указанные параметры могут быть определены расчетным путем [3.28, 5.11] , а также с помощью методики, изложенной в работе [4.22] .

Расчет радиальной жесткости подшипников, оказывающей существенное влияние на вибрационные характеристики намоточного механизма, может быть выполнен по известным методикам [3.19, 3.22, 3.23].

Для расчета радиальной жесткости тела намотки следует воспользоваться методикой, изложенной в главе 4 настоящей работы.

Значения коэффициентов влияния, которые необходимо знать при расчете динамических характеристик намоточных механизмов с полужестким шпинделем, могут быть подсчитаны по формулам, приведенным в работах [з.4, 3.10, 3.12, 5.11] .

При конструировании намоточных механизмов с упругой фиксацией бобины применяются для зажима бобины упругие элементы различной конфигурации, выполненные из разных материалов [5.1] . Поэтому не представляется возможным разработать единую методику расчета радиальной жесткости таких элементов. Радиальная жесткость аксиально сжимаемых резиновых колец, нередко применяемых для фиксации бобин, может быть расчитана по методикам [з.29, 4.23] .

Расчет собственных частот

После определения жесткостных, инерционных, геометрических параметров выполняется на ЭВМ с помощью специально разработанных программ расчет собственных частот колебаний намоточного механизма. В основу данных программ положены полученные в главах 2-5 условия для определения собственных частот колебаний нагло точных устройств. Одна из возможных блок-схем программы вычисления значений собственных частот представлена на рис.4.4.

Если расчет показывает, что собственные частоты попадают в рабочий диапазон частот проектируемого намоточного механизма или лежат в недопустимой близости от этого диапазона, то необходимо путем варьирования жесткостными, инерционными и геометрическими параметрами системы добиться такого расположения резонансных областей, при котором последние не оказывали бы существенного влияния на вибрационное состояние намоточного механизма.

На этом этапе расчета необходимо установить допустимые границы варьирования жесткостными, инерционными, геометрическими параметрами системы, при которых резонансные области будут лежать на требуемом удалении от рабочего диапазона частот.

Расчет динамических характеристик и оптимизация параметров намоточного механизма

Определив собственные частоты системы и убедившись, что они лежат на требуемом удалении от зоны рабочих частот, определяют по методикам, разработанным в настоящей диссертации, остальные динамические характеристики проектируемого намоточного механизма: амплитуды колебаний ротора и подвески, динамические нагрузки в подшипниковых опорах, динамическую составляющую силы контактного взаимодействия между телом намотки и фрикционом.

Оптимизация жесткостных, инерционных, геометрических параметров системы с целью снижения уровня виброактивности проектируемого намоточного механизма может быть проведена как на основе простого варьирования этими параметрами, так и при помощи специальных методов, например, многокритериального метода ЛП-поиска [З.ЗО] .

Использование настоящей методики будет способствовать созданию надежных в эксплуатации конструкций высокоскоростных намоточных механизмов, обладающих низким уровнем вибро-шумовой активности.

ОБЩИЕ вывода И РЕсСОМЕНЛДЦИИ

1. Анализ существующих конструктивных схем и методов динамического расчета фрикционных приемно-намоточных механизмов выявил необходимость разработки новых, научно обоснованных методов расчета динамических характеристик подобных намоточных устройств.

2. Получена математическая модель фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с полужестким шпинделем, описывающая вынужденные колебания намоточных устройств под действием статической и динамической неуравновешенности роторов, а ташке кинематического возбуждения, обусловленного погрешностью формы паковок; разработана методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных устройств рычажного типа с полужестким шпинделем.

3. Разработаны математическая модель и методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с упругой фиксацией бобины.

4. Получена математическая модель фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с учетом гибкости и массы невращающегося шпинделя бобинодержателя, описывающая вынужденные колебания намоточного устройства под действием неуравновешенностей вращающихся масс и кинематического возбуждения, обусловленного погрешностью формы паковок; разработана методика расчета динамических характеристик намоточных механизмов с не вращающимся шпинделем.

5. Получены выражения для расчета амплитуд вынужденных колебаний и собственных частот намоточного механизма с невращающимся шпинделем при неподвижном рычаге и абсолютно жестком шпинделе; установлено, что наличие контактного взаимодействия упругого тела намотки и фрикционного цилиндра приводит к появлению дополните льных зон неустойчивости.

6. Разработана методика определения радиальной жесткости тела намотки.

7. На основании разработанной методики расчета динамических характеристик (фрикционных намоточных механизмов рычажного типа с невращающимся шпинделем выполнен расчет на ЭВМ собственных частот колебаний экспериментального намоточного механизма конструкции ЕНИИЛтекмаша; установлено, что первая и третья собственные частоты попадают в диапазон рабочих частот данного намоточного устройства; найдены зависимости первых трех собственных частот от 7кест-костных и инерционных параметров системы.

8. С целью отстройки собственных частот колебаний от диапазона рабочих частот целесообразно изменить конструкцию намоточного устройства - ввести дополнительную опору шпинделя.

9. Разработана математическая модель и рассчитаны на ЭВМ динамические характеристики фрикционного намоточного механизма с дополнительной опорой шпинделя; расчеты указывают на достаточно низкий уровень виброактивности усовершенствованного намоточного механизма, что важно с точки зрения обеспечения надежности его работы.

10. Разработаны математические модели и методика расчета динамических характеристик фрикционных намоточных механизмов с подвижной кареткой.

11. Проведено экспериментальное исследование динамики фрикционного намоточного механизма рычажного типа с невращающимся шпинделем, подтвердившее справедливость полученных результатов.

12. Разработана методика расчета и проектирования фрикционных намоточных механизмов, ориентированная на создание высокоскоростных намоточных устройств с низким уровнем виброактивности.

13. Результаты настоящей диссертационной работы использованы в качестве методического обеспечения при разработке эскизного проекта "Подсистемы автоматизированного проектирования приемно-наматывающих устройств текстильных машин".

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Степанов, Сергей Гаевич, 1984 год

1. Официально-документальные материалы

2. I. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года.: Материалы ХХУ1 съезда КПСС, ГЛ. Политическая литература, 1981, с.131-200.

3. Материалы съездов, конференций, симпозиумов

4. Сарычев А.Х. Колебания бобинодержателя при фрикционном способе наматывания свежесформ1фованной синтетической нити.- Создание црогрессивного оборудования для производства синтетических волокон: Тез.докл. Всес. н.-т. конф. Чернигов, 1979,с.125-127.

5. Мисенко В.Ф., Регельман Е.З., Козлов В.Н. Метод автоматизированного расчета высокоскоростных бобинодержателей.- Создание прогрессивного оборудования для производства синтетических волокон: Тез.докл. Всес. н.-т. конф. Чернигов, 1982, с.123-126.

6. Степанов С.Г., Светик Ф.Ф. О динамическом расчете рычажных механизмов фрикционного наматывания нитей.- Современные проблемы развития текстильной промышленности и задачи подготовки инженерных кадров: Тез. докл. н. конф. МТИ, Москва, 1983, с.171.

7. Прошков А.Фг Машины для производства химических волокон.

8. М.: Машиностроение, 1974.- 470 с.

9. Регельман Х.З. Машины для формирования химических и минеральных волокон.- Л.: Машиностроение, 1972.- 264 с.

10. Николаи Е.Л. К теории гибкого вала. Труды по механике. М.: ШТТЛ, 1955. - 226 с.

11. Николаи Е.Л. Теория гироскопов.- М.: Гостехиздат, 1948.171 с.

12. Диментберг Ф.М. Изгибнне колебания вращающихся валов. М.:1. АН СССР, 1959.- 247 с.

13. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин.- М.: Машиностроение, 1979.- 702 с.

14. Гуров А.Ф. Расчеты на прочность и колебания в ракетных двигателях.- М.: Машиностроение, 1966.- 455 с.

15. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти т. Под ред. Ф.М.Димент-берга, К.С.Колесникова.- М.: Машиностроение, 1980. Т.З.544 с.

16. Цирлин A.C. Динамика роторов двоякой жесткости. Сб. Ред. Ф.М.Диментберг. Динамика гибких роторов: М., 1972.

17. Гробов В.А. Асимптотические методы расчета изгибных колебаний валов турбомашин.- М., Изд-во Акад. наук СССР, 1961.224 с.

18. Коритысский Я.И. Колебания в текстильных машинах. М.: Машиностроение, 1973.- 320 с.

19. Коритысский Я.И. Исследование динамики и конструкций веретен текстильных машин. М.: Машгиз, 1963.- 642 с.

20. Кельзон A.C. Самоцентрирование и уравновешивание ротора, вращающегося в двух упругих опорах.- да СССР, 1956, т.ПО, № I, с.31-33.

21. Кушуль М.Я. Автоколебания роторов. Динамика быстроходных веретен.- М.: АН СССР, 1963.- 165 с.

22. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование машины для производства химических волокон.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.- 408 с.

23. Коритысский Я.И. Динамика упругих систем текстильных машин.-М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.- 272 с.

24. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний.-М., Высш. школа, 1972.- 416 с.

25. Ковалев М.П., Народецкий М.З. Расчет высокоточных шарикоподшипников.- М.: Машиностроение, 1980.- 373 с.

26. Байзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения.-М.: Машиностроение, 1975.- 574 с.

27. Годунов С.К., Рябенький B.C. Введение в теорию разностных схем.- М.: ГИФМЛ, 1962.- 340 с.

28. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы.- М.: Наука, 1973.- 400 с.

29. Позняк Э.Л. Колебания роторов.- В кн.: Вибрация в технике/ Ред.В.Н.Челомей.- М.: Машиностроение, 1980, т.З, с.130-189.

30. Самсаев Ю.А. Особенности расчета упругих характеристик высокоскоростной шариковой опоры.- В кн.: Нелинейные колебанияи переходные процессы в машинах.- М.: Наука, 1972, с.178-184.

31. Сборник научных программ на фортране.- М., 1974. Вып.1.

32. Сухарев В.А., Матюшев И.И. Расчет тел намотки.- М.: Машиностроение, 1982.- 136 с.

33. Диментберг Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров A.A. Колебания машин.-М., 1964.

34. Расчеты на прочность в машиностроении. Т.2 /Под ред.С.Д.Пономарева. М.: Машиностроение. 1958.- 974 с.

35. Фаворин М.В. Моменты инерции тел: Справочник/Под ред.М.М. Гернета. Изд.2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978.511 с.

36. Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчет и конструирование резиновых изделий.- Л.: Химия, 1977.- 408 с.

37. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями.- М.: Наука, 1981.- ПО с.

38. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра.- М.: Наука, 1978.304 с.

39. Приборы и установки для исследования текстильных машин.-М.: Машгиз, 1958.- 278 с.

40. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов.- ГЛ.: Стройиздат, 1982.- 448 с.

41. Тимошенко С.П., Гере Дк. Механика материалов.- М.: Мир, 1976.- 669 с.4.Статьи

42. Кельзон A.C. Исследование динамики центрифугального прядильного веретена со сферическим демпфером.- Технология текстильной промышленности, 1962, fö 2, с.137-145.

43. Суровец В.В. Бобинодержатели машин для производства синтетических нитей.- Оборудование для прядильного производства химических волокон, ЦНИИТЭИлегпшцемаш, реферативный сборник, 1976, № 8, с.3-27.

44. Зельдин JI.M. Механизм намотки фрикционного типа с уравновешенной подвеской бобинодержателя. Машиностроение для текстильной промышленности, ЩИИТЭИлегпищемаш, 1974, серия А, вып.10, с.17-22.

45. Нижибицкий О.Н. Исследование причин отрыва маятникового бобинодержателя от фрикционного цилиндра на машинах для химических волокон.- Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1964, № 5, с.120-127.

46. Нижибицкий О.Н. Вибрация и самоцентрирование упругоопорного маятникового бобинодержателя.- Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1965, Jé 6, с.118-123.

47. Мазин Л.С., Луганцева Т.А. О динамике маятниковых устройств контактного наматывания тини.- Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1980, В 2, с.98-101.

48. Аверьянов и др. Неравномерность полиамидной текстильной нити, обусловленная работой узла намотки машины для формования. -Химические волокна, 1979, № 6, с.45-48.

49. Стрельцес В.Я. и др. Зависимость физико-механических свойств синтетических волокон от конструкции приемно-раскладочного механизма машины ПП-ЮОСЙ.- Химические волокна, 1970, № 2, с.34-46.

50. Иванов С.Н. Характер изменения объемной плотности намотки пряжи на бобинах машины ПК-100.- Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1970, № 6, с.79-84.

51. Сарычев А.Х. Пути получения увеличенных паковок на машинах для формования капронового кордного волокна. Химические волокна, 1971, № I, с.23-26.

52. Беляков А.Н. Исследование и проектирование мотального механизма для намотки цилиндрических бобин малой плотности.-Оборудование для прядильного производства и производства химических волокон, ПЩИТЭИлегпищемаш, 1968, № 4, с.10-13.

53. Козлов В.Н., Регельман Е.З. Исследование механизма прижима бобинадержателя к фрикционному цилиндру. Изв. вузов. Технолошя текстильной промышленности, 1979, № 6, с.95-98.

54. Степанов С.Г., Светик Ф.Ф., Живов C.B. О математической модели и собственных частотах колебаний фрикционных намоточных механизмов рычажного типа. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1984, № 4, с. 82-88.

55. Степанов С.Г. К исследованию динамики рычажных механизмов фрикционного наматывания нитей.- Межвузовский сборник научных трудов. Совершенствование техники и технологии ткацкого производства.- Иваново: 1983, с.8-11.

56. Мисенко В.Ф., Мазин Л.С., Козлов В.Н. Математическая модель и частотный анализ бобинодержателя с неподвижной гибкой осью.- Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1983, tè 4, с.88-92.

57. Трощановский A.A., Тарасенко Л.Н., Свирид O.A. К вопросу об определении жесткости и модуля упругости паковки.- Создание и исследование оборудования для производства синтетических волокон: Сб. тр. ВНИИМСВ.-М., 1981, вып.38, с.85-91.

58. Весновский А.К., Вовк А.И., Пилипченко A.C. Лекало для оцре-деления моментов инерции тел вращения. Информационный листок о научно-техническом достижении.- Чернигов: Межотраслевой территориальный ЦНТИ, 1981, № 81-01.- 2 с.

59. Пилипченко A.C., Гурай А.Т. Методика расчета радиальной жесткости резиновых колец. Информационный листок о научно »техническом достижении. - Чернигов: Межотраслевой территориальный ЦНТИ, 1982, 82-01,- 4 с.

60. Трощановский A.A., Тарасенко Л.Н., Матюшев И.И. Проскальзывание тела намотки при фрикционном наматывании. Изв. вузов. Технология текстильной цромышленности, 1980, № 3, с.103-105.5. Диссертации

61. Суровец В.В. Исследование и разработка методики проектирования высокоскоростных бобинодержателей.- Дисс. канд. техн. наук.- М., 1978.- 267 с.

62. Сарычев А.Х. Исследование механизмов наматывания свежесформи-рованного синтетического волокна.- Дис.- канд.техн.наук.1. Л., 1977.- 167 с.

63. Трощановский A.A. Исследование процесса и механизмов фрикционного наматывания синтетических нитей.- Дис.- канд.техн.наук.- М., 1981.- 137 с.

64. Ильчук В.П. Исследование и проектирование подвесок высокоскоростных бобинодержателей намоточных механизмов машин для производства химических волокон.- Дис.- канд.техн.наук. М., 1981,- 197 с.

65. Акимов A.A. Исследование влияния неуравновешенности бобинодержателя маятникового типа и биения поверхности тела намотки на динамические характеристики.- Дис. канд.техн.наук.- М., 1983.- 229 с.

66. Баскаков Г.Г. Виброизоляция основных узлов формовочной машины МФ-800-Ш8.- Дис.- канд.техн. наук.- М. ,1977.- 203 с.

67. Попов Э.А. Динамика шпинделей крутильных механизмов текстильных машин.- Дис.- д-ра техн. наук.- М., 1977.- 234 с.

68. Измайлов Ю.К. Исследование выпускного механизма пневмомеханических прядильных машин типа БД-200.- Дис.канд.техн.наук.-М., 1979.- 190 с.

69. Регельман Х.З. Исследование колебаний бобинодержателя и работы раскладчика стеклоцрядильного агрегата.- Дис. канд. техн. наук. - JT., 1958.- 209 с.

70. Нижибицкий О.Н. Исследование динамики маятниковых бобинодер-жателей прядильных машин для синтетических волокон.- Дис. канд. техн. наук.- JT., 1965.- 196 с.

71. Пилипченко A.C. Исследование и проектирование высокоскоростных роторов намоточных механизмов.- Дис. канд. техн. наук.-М., 1982.- 206 с.6. Авторефераты

72. Сарычев А.Х. Исследование механизмов наматывания свежесформи-рованного синтетического волокна: Автореф. Дис.- канд. техн. наук.- JT., 1977.

73. Ильчук Б.П. Исследование и проектирование подвесок высокоскоростных бобинодержателей намоточных механизмов машин для производства химических волокон: Автореф. Дис.- канд. техн. наук,- М., 1983.- 22 с.

74. A.c. 489707 (СССР).Устройство для намотки нитей/А.А.Трощановский и др.- Опубл. в Б.И., 1975, № 40.

75. A.c. 562489 (СССР). Устройство для намотки нитевидного материала/А .А.Трощановский.- Опубл. в Б.И., 1977, № 23.

76. A.c. 164094 (СССР). Устройство для намотки нити/О.В.Пономарев, В.Л.Форер.- Опубл. в Б.И., 1974, № 14.

77. Патент № I39I946 (Канада). кл.В65Н 67/06, 1972.

78. Патент JS 3575356 (СЖ). КЛ.242Д8, 18(В65Н 54/42), 1971.

79. A.c. 20I59I (СССР). Приемно-намоточное устройство к прядильной машине для синтетического волокна/В.Г.Луговой, Э.С.Якобсон.- Опубл. в Б.И., 1969, № 17.

80. Патент № 1429233 (Великобритания). кл.ВбЗД 54/54, 1975.

81. A.c. 152004 (ЧССР), кл.47к, 5/02(В65Н, 54/02), 1974.

82. Патент № 2778578 ((Ж), Cl 242-18, 1954.

83. Патент № 3825195 (США), et 242-18, 1974.

84. A.c. 159600 (СССР). Бобинодержатель/О.Н.Нижибицкий,- Опубл. в Б.И., 1964, № I.

85. Патент & 39I7I82 (США) , cl 242-18, 1975.

86. Патент й 3697007 (США), кл.242/18 ДЦ (В65Н 54/42), 1970.

87. Патент № I5I638I (Великобритания), КЛ.В65Н 67/04,54/52, 1978.

88. A.c. № I28I00 (СССР). Бобинодержатель для намотки нитей из стеклянных или химических волоконД.З.Регельман.- Опубл. в Б.И., I960, гё 9.

89. Huffman НЖ Air expansile core shafts. Pat USA /И3096949, се. 242-72, ¿963.

90. Gaudin I. Expanding arßor jot- winding anduncoinduig of strips. Pat USA A/441210 cl.242-72,m.718. milord Collapsible sAaft. Pal MSA №3048345,cl, 242 72,1962.

91. Prevost B.E. Short core shaft- Pat l/SA №658182,cl. 242-72, 19537.20. pat. BRD N- 851738 29 d, 6/13, 1949.8. Депонированные рукописи

92. Ильчук В.П. Подвески роторов приемно-намоточных механизмов машин для производства синтетических нитей.- М., 1981.- 42 с. Рукопись представлена Моск. текстильным ин-том. Деп. в ЩИИТЭИлешищемаш 26 января 1982 г., }Ь 291 мл- Д82.

93. Отчеты по научно-исследовательским работам

94. Исследование и разработка методики проектирования узлов и механизмов высокопроизводительных машин производств синтетических волокон: Отчет/Лоск.текстильн. ин-т, Инв. lb Б627266.-М., 1976.- 263 с.

95. Научно-исследовательские работы по восьминиточному формованию филаментного волокна на машине МФ-60СКШ24: Отчет/ВНИИМСВ, № 624, Инв.№ Б467920.- Чернигов, 1975.- 164 с.

96. Научно-исследовательские работы по определению и снижению вибрации и шума оборудования для производства химических волокон: Отчет/ВНИИМСВ, 790087, Инв. В 5942512.- Чернигов, 1980.- 273 с.

97. Поисковые работы по созданию узлов формовочно-намоточных машин 8-16-ниточного формования поликапроамидных нитей текстильного ассортимента: Отчет/ВНИИМС, Инв. № Б373356.- Чернигов, 1974.- 93 с.

98. Научно-исследовательские работы по созданию высокоскоростных приемно-намоточных узлов машин для производства термопластичных нитей технического назначения: Отчет/ВНИИМС, № 77026905, Инв. № Б826125.- Чернигов, 1979.- 225 с.