Исследование и разработка методик расчета функциональной нагрузки основных механизмов на заправку ткацкой машины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Казанская, Илона Юрьевна

• Казанская, Илона Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Казанская, Илона Юрьевна

Ведение.

1. Анализ технико-экономических параметров и исследований систем заправок ткацких машин.

1.1. Тенденции совершенствования современных ткацких машин.

1.2. Обзор научно-технической литературы по теме исследования.

1.3. Факторы, влияющие на натяжение и обрывность нитей основы в зоне зевообразования.

1.3.1. Определение зоны наибольшего числа обрывов основных нитей в заправке ткацкой машины.

Выводы к главе 1.

2. Методика определения функциональной нагрузки зевообра-зовательных механизмов на систему ткань-основа пневматической ткацкой машины.

2.1. Сравнительный анализ кинематических схем и направлений проектирования скоростных зевообразовательных механизмов (ЗОМ).

2.2. Влияние конструкции механизма ремизного движения (МРД) на процесс зевообразования.

2.3. Анализ взаимодействия процессов зевообразования, прибоя и прокладки уточной нити.

2.3.1. Влияние параметров батанного механизма на размеры зева.

2.4. Методика определения функциональной нагрузки на систему ткань-основа механизма образования зева.

Выводы к главе 2.

3. Методика определения функциональной нагрузки батанного механизма, товарного и основного регуляторов на систему ткань-основа.

3.1. Определение натяжения основы в процессе прибоя.

3.2. Определение натяжения основы в процессе отпуска основы с навоя и отвода ткани из рабочей зоны.

Выводы к главе 3.

4. Системное проектирование механизмов образования зева пневматических ткацких машин.

4.1. Этапы системного проектирования зевообразовательных механизмов.

4.2. Проектирование кулачкового привода зевообразовательного механизма ткацкой машины СТП-190.

4.3. Проектирование механизма ремизного движения, включающего гибкие звенья (тросики).

4.3.1. Определение длины и массы гибких звеньев (тросиков).

4.4. Система качества на этапе проектирования зевообразовательного механизма.

Выводы к главе 4.

5. Экспериментальное исследование системы заправки.

5.1. Методика и результаты проведения экспериментальных исследований натяжения основы.

5.2. Экспериментальное определение суммарного коэффициента вязкого сопротивления.

5.3. Проверка результатов эксперимента с помощью методов математической статистики.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методик расчета функциональной нагрузки основных механизмов на заправку ткацкой машины»

Число прокидок утка в минуту и соответственно производительность ткацких машин за последнее десятилетие существенно увеличились. На выставке «Инлегмаш - 2006» японская фирма Toyota сделала презентацию последней разработки пневматической ткацкой машины. При ширине заправки 180 см на ней осуществлялось 1200 прокидок утка в минуту.

Естественно, что при таких высоких скоростях возрастает напряженность процесса ткачества вследствие увеличения функционального воздействия рабочих органов зевообразовательного и батанного механизмов, товарного и основного регуляторов на систему ткань-основа заправки ткацкой машины.

В связи с этим появляется необходимость в разработке методик определения функциональной нагрузки на систему ткань-основа с учетом технологических параметров заправки и конструктивных, кинематических и динамических параметров основных механизмов ткацкой машины, которая позволит найти наиболее эффективный режим эксплуатации оборудования с учетом приемлемого уровня обрывности нитей основы.

Объектом исследования является пневматическая ткацкая машина СТП-190 разработки ВНИИЛТЕКМАШа и СКБТО (г. Климовск, Московская область). СТП-190 разработан на базе станка АТПР. Механизм прокидки утка: головные форсунки и эстафетные сопла с электронным управлением были приобретены у фирмы Те Streik (Голландия). Аналогом этого станка является станок ПАТ-190 фирмы Пиканоль (Бельгия). Ткацкая машина СТП-190 была успешно продемонстрирована на ITMA-92 в г. Ганновере (ФРГ).

Механизм привода ремизок ткацкой машины СТП-190 выполнен в 2 вариантах:

1. жесткие звенья в передаче движения ремизкам в сочетании с кинематическим замыканием кулачков и роликов в приводе зевообразовательного — механизма;

2. гибкие звенья в виде тросиков в сочетании с силовым замыканием в приводе зевообразовательного механизма.

Японские фирмы экспериментируют с карбоновыми материалами (композитами) для звеньев для изготовления механизма ремизного движения, что может существенно уменьшить их массу и реализоваться в еще один вариант механизма ремизного движения. Одновременно на Чебоксарском ОАО «Текстильмаш» (ООО «Завод текстильного оборудования») также проводятся работы по созданию пневматической ткацкой машины на базе СТБ-250 — это МТП-250 с установкой механизма прокидки утка голландской фирмы Те Streik.

Внимание отечественных разработчиков к созданию пневматической ткацкой машины объясняется ее высокой производительностью (почти на 40% выше по сравнению с ткацкой машиной СТБУ1-180) и большими ассортиментными возможностями: 4 головные форсунки на 4 утка, возможность установки скоростных ремизоподъемных кареток и машин Жаккарда, при этом эффективность пневматической ткацкой машины, определяемой коэффициентом цена-качество, повышается.

Конструкция батанного механизма, товарного и основного регуляторов аналогична конструкции данных механизмов ткацкой машины АТПР. В настоящее время в КБ ООО «Завод текстильного оборудования» (г. Чебоксары) продолжены НИОКР по созданию пневматической ткацкой машины.

Актуальность темы. С повышением рабочих скоростей современных ткацких машин возрастает нагрузка на систему ткань-основа рабочих органов зевообразовательного, батанного механизмов, товарного и основного регуляторов, которая может привести к росту обрывности основы и утка и, в результате, - к простоям оборудования. Зная технологические параметры вырабатываемой ткани, конструктивные, кинематические и динамические параметры механизмов ткацкой машины, с помощью разработанных методик можно определить оптимальный скоростной режим ткацкой машины с минимальным числом обрывов утка и основы, т.е. с максимальным КПВ.

Таким образом, разработанные методики расчета функциональной нагрузки основных механизмов на систему ткань-основа заправки позволяет определить оптимальный скоростной режим ткацкой машины.

Существенное значение имеет разработанная классификация зевообра-зовательных механизмов (ЗОМ) с гибкими звеньями, которая позволяет обоснованно подойти к выбору ЗОМ для ткацкой машины с пневматическим способом прокладки утка.

Научная новизна. В работе впервые:

- разработаны методики автоматизированного расчёта функциональной нагрузки ЗОМ, батанного механизма, товарного и основного регуляторов на систему основа-ткань в заправке ткацкой машины;

- в соответствии с разработанными методиками созданы соответствующие подпрограммы автоматизированного расчета;

- разработана 3-х массовая динамическая модель взаимодействия ЗОМ и заправки ткацкой машины;

- разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями;

- разработана методика оптимизации кинематических, технологических и динамических параметров заправки и основных механизмов пневматической ткацкой машины.

Полученные данные в результате оптимизации являются исходными данными для расчета кинематических и динамических параметров указанных механизмов, позволяющих минимизировать их действие на заправку ткацкой машины.

Задачи и цели исследования. Целью исследования является разработка комплексной методики определения функциональной нагрузки с учетом технологических параметров заправки и конструктивных, кинематических и динамических параметров основных механизмов ткацкой машины, которая позволит найти наиболее эффективный режим эксплуатации оборудования с минимальным уровнем обрывности основы и уточных нитей.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Разработка 3-х массовой динамической модели взаимодействия систем ткань-основа заправки с ремизной рамкой;

2. Разработка с использованием динамической модели Кельвина-Фойгта модели взаимодействия берда батана с системой ткань-основа;

3. Разработка динамической модели определения натяжения основы в результате несинхронной работы основного и товарного регуляторов;

4. Разработка пакета прикладных программ для реализации указанных моделей;

5. Разработка методики системного проектирования ЗОМ пневматического станка и программного продукта для ее реализации;

6. Проведение оптимизации входных параметров ЗОМ и заправки ткацт кой машины, которая позволит определить оптимальный скоростной режим, соотношение длин передней и задней частей зева, массы скала, жесткости пружин скала. Целевая функция оптимизации — минимум максимального натяжения основы;

7. Разработка классификации ЗОМ с гибкими звеньями. Гибкие звенья более чем на 60% снижают массу механизма ремизного движения, включающего жесткие звенья;

8. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.

Практическая ценность.

1. Разработаны методики автоматизированного расчета функциональной нагрузки ЗОМ, батанного механизмов, товарного и основного регуляторов на систему основа-ткань в заправке ткацкой машины, которые существенно сокращают время проектирования указанных механизмов и позволяют определить оптимальный скоростной режим эксплуатации ткацкой машины;

2. В соответствии с разработанными методиками созданы соответствующие подпрограммы автоматизированного расчета;

3. Разработана 3-х массовая динамическая модель взаимодействия ЗОМ и заправки ткацкой машины;

4. Разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями, которая позволяет обоснованно выбрать схему ЗОМ пневматической ткацкой машины;

5. Подпрограмма системного проектирования ЗОМ пневматической ткацкой машины зарегистрирована в Федеральном агентстве по образованию ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» Отраслевой фонд алгоритмов и программ. Данная программа передана КБ ООО «Завод текстильного оборудования» для исследования в НИОКР.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Казанская, Илона Юрьевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обзор научно-технической литературы и патентов показал, что для прогнозирования скоростного режима с приемлемым уровнем обрывности основных нитей современных ткацких машин необходимо иметь методики определения функциональной нагрузки основных механизмов на систему ткань-основа.

2. Разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями ткацких машин со струйным способом прокладки утка.

3. Разработана трехмассовая динамическая модель взаимодействия ремизок ЗОМ с системой ткань-основа заправки ткацкой машины.

4. Разработана с использованием модели Кельвина-Фойгта модель взаимодействия берда батана с системой ткань-основа.

5. Разработана динамическая модель определения натяжения основы в результате несинхронной работы основного и товарного регуляторов.

6. Разработаны пакеты прикладных программ для реализации указанных моделей.

7. Разработана методика системного проектирования ЗОМ пневматической ткацкой машины и программный продукт для ее реализации.

8. Определены оптимальные параметры ЗОМ и заправки пневматической ткацкой машины при скоростном режиме 400-550 об/мин главного вала.

9. Полученное отличие экспериментальных и теоретических значений натяжения основы находилось в пределах 8,7-9,8%, что показывает удовлетворительное соответствие разработанных моделей и реальных условий процесса ткачества.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Казанская, Илона Юрьевна, 2009 год

1. Алексеев К.Т. Трение нитей основы в глазках галев ремиз. Текстильная промышленность. 1969. - №8.

2. Аносов В.Н., Орнатская В.А. Автоматическое питание ткацких машин основой и утком. 1975.

3. Бардарин Е., Вролцавски 3. Исследование колебательной системы основа-ремизка в применении к многозевному ткацкому станку. Pregt. Wlok., №8-9. 1970. - с. 400-401.

4. Бидерман B.JI. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа. - 1972. - с. 416.

5. Васильева Е.Г. Влияние усилия пружины на работу усовершенствованного зевообразовательного механизма. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2001. - №4. - с.30-32.

6. Васильченко В.Н. Исследование фронтального прибоя уточной нити. Докт. дисс. Киев. - 1975. - с. 390.

7. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1982. - с. 296.

8. Вульфсон И.И. Динамические расчеты цикловых механизмов. Л. -1976.

9. Гецонок Б.И. Статистический контроль процесса ткачества. М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1983. - с. 88.

10. Ю.Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М.: Легкая индустрия. - 1965. - с. 228.

11. П.Дицкий А. В., Малафеев P.M., Терентьев В.И., Туваева А.А. Основы проектирования машин ткацкого производства. М.: Машиностроение. - 1983. - с. 320.

12. Ефремов У.Д. Суммарное приращение натяжения нитей основы вследствие зевообразования. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1985. - №2. - с. 46.

13. Квартин Л.М., Попов Э.А. Динамика текстильных машин. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина. 2001. - с. 247.

14. Коритысский Я.И. Динамика упругих систем текстильных машин. М. - 1982.

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

16. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение. Часть 2. -М.: Легкая индустрия. 1964. - с. 380.

17. Лусгартен Н.В., Лапшин В.В., Волкова Н.Е. Определение деформации характеристик нитей основы в системе заправки ткацкого станка. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2004. - №5. -с. 40-43.

18. Малышев А.П., Воробьев П.А. Механика и конструктивные расчеты ткацких станков. М.: МАШГИЗ. 1960. - с. 552.

19. Мартынов И.А. и др. Совершенствование пневморапирных ткацких станков. М. - 1984.

20. Мартынов И.А., Мещеряков А.В., Корнев Б.И. Динамика приводов ткацких машин М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина. - 2002. - с. 352.

21. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.: Легкая индустрия. - 1980.-с. 160.

22. Мигушов И.И. Обобщенная теория и основные вопросы приложений механики текстильной нити и ткани. Докт. дисс. М. - 1981. с. - 396.

23. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Л.: Политехника. - 1990. - с. 272.

24. Пилипенко В.А. Пневматические механизмы прокладывания нити. М. - 1977.

25. Попов Э.А., Караев Р.Б., Квартин Л.М. Упругие накопители энергии в текстильных машинах. М.: РИО МТИ. - 1986. - с. 24.

26. Саввин О.А., Титов С.Н. Анализ взаимодействия между подвижным скалом и упругой системой заправки ткацкого станка. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности 2004. - №6. - с. 88-92.

27. Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: учебное пособие. М.: ИНФРА-М. 2009. - с. 262.

28. Степанов С.Г., Малмин Н.А., Степанов Г.В. Динамика изменения натяжения основы. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2004. - №4. - с. 41-45.

29. Степанов С.Г., Малмин Н.А., Степанов Г.В. Динамика взаимодействия ламели с нитью основы. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -2004. №6. - с. 47-51.

30. Степанов С.Г., Степанов Г.В. Динамика прибоя утка. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2002. - №2. - с. 54-57.

31. Талавашек О., Сватый В. Бесчелночные ткацкие станк. Пер. с чеш. — М.: Легпромбытиздат. 1985. - с. 335.

32. Терентьев В.И. Исследование и проектирование ремизных кареток, работающих на повышенных скоростях. Канд. дисс. М. - 1968.

33. Терентьев В.И. Механизмы передачи движения от журавлей к ремизкам. М.: ЦНИИТЭИЛегпром. Ткачество. - 1970. - №6.

34. Терентьев В.И. и др. Скоростные ремизоподъемные каретки для ткацких станков. М.: ЦНРШТЭИЛегпищемаш. - 1971. - с. 56.

35. Терентьев В.И., Урсков Ю.И. Расчет и проектирование зевообразовательных механизмов. М.: РИО МТИ. - 1985. - с. 69.

36. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М.: Машиностроение. 1985. - с. 472.

37. Титов С.Н. Комплексная динамическая модель текстильной машины с учетом взаимодействия с перерабатываемым материалом: Дис. д-ра' техн. наук: 05.02.13: Кострома. 2004. - с. 229.

38. Шосланд Я., Чолчински М. Скорость распространения импульса натяжения в нитях. Pregt. Wlok. 1973. - №2-3. - с. 122-127.

39. Dawson R.M., Turner S.T. The Analysis of spring Undermotions. // I. Text. Inst., Trans. 1978. - №7. - c. 69.

40. Dolecki S.K. The causes of warp breaks in the weaving of spun yarns // I. Text. Jnst., Trans. 1974. - № 2. - c. 68-74.44.1ederan M., Petroczy A. Lancfonal igenybevetel vizsgalatok SZTB szovoge-peren. // Mag. Textiltech. 1979. - №3. - c. 105-108.

41. Katunskisz I.A. Lancfeszulsteg es lancadacolas matematikai modellje SzTB szovogipen. //Mag. Text 1981. -№5-6. - c. 313-315.