Разработка и исследование прецизионного, высокоскоростного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Коновалов, Александр Владимирович

• Коновалов, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Коновалов, Александр Владимирович

Введение.

Глава 1. Обзор литературы по безынерционным механизмам раскладки.

§ 1. Общие понятия и определения.

§ 2. Кулачковые механизмы раскладки.

§ 3. Условия затягивания наматываемой нити в замкнутый паз цилиндрического кулачка раскладки.

§ 4. Технологический расчет безынерционного, прецизионного наматывающего устройства.

§ 5. Пропеллерные механизмы раскладки.

§ 6. Механизмы раскладки с круговым движением нитеводителя

§ 7. Постановка задачи.

Глава II. Аналитическое исследование безынерционных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Составление расчетной схемы и выбор уравнений наматывания

§ 2. Определение максимального значения координаты zlmax.

§ 3. Определение хода Ек точки раскладки.

§ 4. Профилирование неподвижного корректирующего кулачка раскладки.

§ 5. Определение координат точки раскладки при навивании крайнего витка.

§ 6. Определение координат начальных точек участков реверса корректирующего кулачка раскладки.

§ 7. Условия равновесия крайнего витка.

§ 8. Выбор уравнения и параметров крайнего витка.

Глава III. Проектирование прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Определение критического значения диаметра фрикционного цилиндра.

§ 2. Определение критического значения диаметра нитеносителя и паковки.

§ 3. Определение минимального зазора между фрикционным цилиндром и нитеводительной пластиной с радиальным пазом

§ 4. Определение зазоров Д2 и А3.

§ 5. Выбор толщины нитеводительного диска.

§ 6. Выбор толщины корректирующего кулачка раскладки.

§ 7. Определение расстояния а\ между фрикционным цилиндром и срединной плоскостью корректирующего кулачка раскладки.

§ 8. Определение размеров профильного отверстия корректирующего кулачка раскладки.

§ 9. Определение основных размеров нитеводительного диска

§ 10. Определение основных размеров нитеводительной тарелки.

§11. Определение критического значения угла г| рабочего профиля заправочного кулачка.

§ 12. Профилирование заправочного кулачка.

§ 13. Проектирование прецизионного наматывающего устройства с круговым движением нитеводителя.

Глава IV. Экспериментальные исследования прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

§ 1. Задачи экпериментальных исследований.

§ 2. Конструкция и принцип работы экспериментального стенда

§. 3. Установление соответствия кривых расположения нити на теле намотки с исходными кривыми, принятыми при профилировании кулачка раскладки.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование прецизионного, высокоскоростного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя»

Потребность отечественной промышленности в синтетических, се-ликатных, минеральных, каолиновых и других волокнистых материалах ежегодно увеличивается. Скорость формирования этих нитей достигает 50 м/с и выше. При таких скоростях нити наматывающие устройства работают в крайне тяжелых условиях, особенно кулачковые инерционные механизмы, в которых нитеводительное звено совершает возвратно поступательное или качательное движение, являющееся источником сильного звукового излучения от ударных нагрузок, вибраций упругих систем и причиной снижения качества формируемой нити и срока службы исполнительных механизмов.

В связи с этим обстоятельством возникла острая практическая необходимость в разработке новых безынерционных высокоскоростных механизмов раскладки и перед нами была поставлена конкретная актуальная и практическая задача: разработать и исследовать безынерционный, высокоскоростной механизм раскладки с круговым движением нитеводителя, обеспечивающий формирование из нити цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 3 кг.

Данная диссертационная работа целиком посвящена решению этой актуальной научной задачи.

При выполнении диссертационной работы теоретически и экспериментально доказана возможность применения разработанного нами высокоскоростного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя для формирования цилиндрических паковок большой массы.

Кроме того, в работе получены аналитические зависимости для определения технологических и кинематических параметров процесса наматывания и равновесия нити, а также - для определения оптимальных параметров наматывающего устройства; разработана методика проектирования механизма раскладки; спроектирован и изготовлен стенд наматывающего устройства для проведения экспериментальных исследований.

Результаты проведенных исследований по теме диссертации могут быть использованы на предприятиях и в конструкторских отделах химической, текстильной и легкой промышленности, а также в учебном процессе в высших учебных заведениях, готовящих специалистов по специальности 150406.65 «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности».

Цель работы

Разработать и исследовать высокоскоростной, безынерционный, прецизионный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя, позволяющий формировать из нити цилиндрические паковки с плоскими торцами массой более 3 кг, а также разработать методику проектирования этого механизма.

Задачи исследований

Теоретически и экспериментально доказать возможность применения прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из химических нитей цилиндрических паковок массой более 3 кг.

Разработать и исследовать прецизионный механизм раскладки.

Разработать методику проектирования этого механизма.

Разработать и изготовить стенд для проведения экспериментальных исследований процесса высокоскоростного наматывания и разработанного механизма раскладки.

Научная новизна

Теоретически и экспериментально доказана возможность применения безынерционного, прецизионного, высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из нити цилиндрических паковок массой более 3 кг; разработаны математические модели высокоскоростного наматывания и формирования равновесных и устойчивых паковок, а также — модели расчета и синтеза разработанного механизма раскладки.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанную конструкцию прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

2. Методику проектирования этого механизма.

3. Результаты аналитических и экспериментальных исследований процесса высокоскоростного наматывания, равновесия и устойчивости формируемых паковок и разработанного механизма раскладки^

Практическая ценность

Применение разработанного нами прецизионного, безынерционного высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя на формовочных, крутильных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах позволит получить существенный экономический и социальный эффект за счет снижения стоимости изготовления и эксплуатации механизма и уровня звукового излучения.

Результаты аналитических исследований могут быть использованы при выборе размеров, формы и структуры формируемых паковок, при проектировании аналогичных механизмов раскладки и в учебном процессе.

По результатам исследований разработаны

1. Математические модели процесса высокоскоростного наматывания нити и формирования равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 3 кг.

2. Конструкция прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя.

3. Методика проектирования разработанного механизма.

4. Стенд высокоскоростного наматывающего устройства с новым механизмом раскладки.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой конструкции механизма раскладки и экспериментального стенда и используются в учебном процессе.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Коновалов A.B. Профилирование неподвижного корректирующего кулачка раскладки / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2006) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. - С. 118-119.

2. Коновалов A.B. Выбор вида и основных параметров крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2006 — №6С. - С. 45-48.

3. Коновалов A.B. Определение координат точки раскладки в механизмах раскладки с круговым движением нитеводителя / A.B. Коновалов // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2007) - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - С. 120.

4. Коновалов A.B. Определение времени навивания крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B.

Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2007 - №ЗС. - С. 62-65.

5. Коновалов A.B. Прецизионное наматывающее устройство с безынерционным механизмом раскладки / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2008.- №2С. - С. 106-108.

Объем диссертации

Диссертация содержит введение, четыре главы, общие выводы и список литературы. Диссертация выполнена на 168 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 52 наименований.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Коновалов, Александр Владимирович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны прикладные вопросы, необходимые для создания новых конструкций механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя и установлены концептуальные закономерности, описывающие содержание математических процедур профилирования неподвижного корректирующего кулачка раскладки. Выявленные закономерности позволили разработать методику проектирования прецизионных, высокоскоростных механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя.

1. Поставленная перед нами актуальная научная и практическая задача «разработать, изготовить и исследовать высокоскоростной прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя» решена нами полностью.

2. Разработанный прецизионный механизм раскладки позволяет формировать бездефектные цилиндрические паковки с плоскими торцами из нитей всех видов на формовочных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах.

3. Аналитические зависимости, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы при расчете и проектировании как безынерционных, так и инерционных наматывающих устройств.

4. Безынерционный механизм пропеллерного типа не обеспечивает на некоторых участках движения заданный закон раскладки наматываемой нити.

5. Безынерционный механизм раскладки, в котором раскладка наматываемой нити осуществляется с помощью двух противоположно направленных спиралей не обеспечивает навивание крайних витков по заданной равновесной кривой.

6. При увеличении высоты формируемой паковки упомянутые выше недостатки проявляются особенно существенно из-за увеличения радиальных размеров спиралей и лопастей.

7. Получены и экспериментально проверены зависимости, позволяющие с достаточной степенью точности найти критические значения диаметров фрикционного цилиндра, нитеносителя и паковки при навивании крайнего витка по предельной цилиндрической цепной линии и по предельной цилиндрической синусоиде.

8. Разработанный нами высокоскоростной, прецизионный, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя выгодно отличается от существующих безынерционных механизмов тем, что наматываемая нить всегда и очень надежно удерживается в глазке нитеводителя, движущегося равномерно по кругу; конструкция механизма проста и надежна в работе, экономична в эксплуатации; неподвижный корректирующий кулачок обеспечивает любой заданный закон раскладки нити на всех участках её движения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Коновалов, Александр Владимирович, 2008 год

1. Машиностроение. Энциклопедия. Том. IV — 13. — М.: Машиностроение, 1997.

2. Машиностроение, энциклопедический справочник. Том 2. М.: Машиностроение, 1948.

3. Минаков А.П. Основы механики нити. Сборник Научно-исследовательские труды Московского текстильного института. Том 9, выпуск 1. — М.: Государственное издательство легкой промышленности, 1941.-56 с.

4. Минаков А.П. Основы теории наматывания и сматывания нити / Минаков А.П. // Текстильная промышленность, 1944. № 10. С. 11 — 16. № 11 - 12. С.10- 18.

5. К вопросу о равновесии идеально гибкой нити на шероховатой поверхности / Минаков А.П. // Ученые записки МГУ им. М.В. Ломоносова. Выпуск 154 (Механика), том 7, 1951. С. 21.

6. Коротеева Л.И., Озерский О.Н., Яскин А.П. Технологическое оборудование заводов химических волокон. — М.: Легпромбытиздат, 1985. 400 с.

7. Прошков А.Ф. Исследование и проектирование мотальных механизмов. М.: Машгиз, 1963. - 315 с.

8. Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. -М.: Машиностроение, 1974. 470 с.

9. Прошков А.Ф. Механизмы раскладки нити. М.: Легпромбытиздат, 1986.-248 с.

10. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование машин для производства химических нитей и волокон. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001. - 408 с.

11. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование безынерционных механизмов раскладки. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. — 256 с.

12. Зазулина З.А. Основы технологии химических волокон. — М.: Химия, 1985.-356 с.

13. Усенко В.А. Шелкокручение. М.: Легкая индустрия, 1969. —268 с.

14. Усенко В.А. Переработка химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1975. - 366 с.

15. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. М.: Машгиз, 1961. - 220 с.

16. Дао Нгок Бьен. Разработка и исследование высокоскоростного прецизионного механизма раскладки. Дис. . канд. техн. наук. — М.,1992.

17. Глушенков В.И. Разработка и исследование безынерционного механизма раскладки. Дис. . канд. техн. наук. М., 2000.

18. SU, авторское свидетельство № 556095, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нитевидного материала / Прошков А.Ф., Яскин А.П., 1977.

19. SU, авторское свидетельство № 617344, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити / Прошков А.Ф., Яскин А.П., 1978.

20. SU, авторское свидетельство № 689925, В65Н, 54/28. Устройство намотки нити / Прошков А.Ф., Прошкова O.A., 1978.

21. SU, авторское свидетельство № 6744963, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити на паковке / Прошков А.Ф., Прошкова O.A., 1979.

22. SU, авторское свидетельство № 861255, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нитевидного материала / Прошков А.Ф., Царакаев А.П., Ца-ракаеваЛ.А., 1978.

23. SU, авторское свидетельство № 903270, В65Н, 54/28. Устройство для раскладки нити на паковке / Прошков А.Ф., Мельникова O.A., 1979.

24. Прошков А.Ф., Мельникова O.A. Устройство для заправки нити на бобину / Прошков А.Ф., Мельникова O.A. // Известия высших учебныхзаведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1979. -№3.- С. 93-95.

25. Прошков И.А. Определение основных параметров корректирующего кулачка раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1991.-№6.-С. 98-102, 1992.- №1.-С. 93-95.

26. Прошков И.А. Определение размеров рабочего профиля корректирующего кулачка раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1994.-№1.-С. 88-92.

27. Прошков И.А. Определение натяжения в механизме раскладки / Прошков И.А. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1995. - №2. - С. 85 - 89.

28. Яскин А.П., Прошков А.Ф. Формирование паковок с равновесными прямыми торцами / Яскин А.П., Прошков А.Ф. // Сборник трудов МТИ «Исследование и расчет механизмов раскладки текстильных машин». Выпуск 1 (7), 1974. С. 111 118.

29. Дмитриева И.А. Требования к свойствам, качеству и ассортименту химических нитей / Дмитриева И.А. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Проблемы повышения качества химических волокон и нитей». Калинин: ВНИИСВ, 1979. - С. 173 - 175.

30. Zadlo I. Wplyw budowy nawojy na niektore. Wlasciwosci fizycrne poliamidowego jedwabiu berskretowego. Warszawa Prace instytutu Wlokienictwa, 1985. - № 25. - S. 109.

31. Matzinger E. Ringläufer für Streckzwirmaschinen. // Int/ Text. Bull. Weberei, 1986. №3. - S. 282 - 284.

32. Sturahn H.H. Verarbeitungsgerechte Gestaltung hochleanspruchter Faden-leitorgane. // Melliand Nextilber Int., 1987. № 3. - S. 179, 183 - 187.

33. Алешин П.А. Равновесная намотка / Алешин П.А. // Текстильная промышленность, 1951. — №8. — С.

34. Ефремов Е.Д. Об условиях равновесия витка нити в точке наматывания / Ефремов Е.Д. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 1962. №3. - С. 78.

35. Воробьев Н.В., Назаров В.Ф., Воробьев А.Д. и др. Совершенствование процесса приемки некрученой нити на машинах для производства химических волокон. Обзор, инф. (Промышленность химических волокон). -М.: НИИТЭХИМ, 1983.

36. Машины для формирования химических и минеральных волокон. Под редакцией Регельмана Х.З. — JL: Машиностроение, 1972.

37. Регельман Е.З. Направления развития нитераскладочных механизмов машин для производства химических волокон / Регельман Е.З. // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. — Чернигов: Десна, 1979. С. 12 - 14.

38. Рогоза И.В., Шерман П.П. Исследование прохождения нити по стержням малого диаметра / Рогоза И.В., Шерман П.П. // Технология легкой промышленности, 1968. — №1. — С. 88.

39. Лазаренко В.М. О шаге намотки и действительном расположении витков / Лазаренко В.М. // Сборник «Научно-исследовательские труды ЛТИ им. С.М. Кирова», 1955. №6. - С. 3.

40. Малков М.А., Палей Б.Ш. Равновесная намотка на коническую поверхность / Малков М.А., Палей Б.Ш. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 1967. — №4. - С. 135.

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

42. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. -М.: Машгиз, 1962. 220 с. ~

43. Мортон В.Е., Херл Д.В. Механические свойства текстильных волокон. М.: Легкая индустрия, 1971. - 182 с.

44. Коновалов A.B. Определение времени навивания крайнего витка при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. Иваново: ИГТА, 2007 — №ЗС. — С. 62—65.

45. Коновалов A.B. Прецизионное наматывающее устройство с безынерционным механизмом раскладки / A.B. Коновалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — Иваново: ИГТА, 2008.- №2С. С. 106-108.

46. Палочкин C.B., Рудовский П.Н., Нуриев М.Н. Методы и средства контроля основных параметров текстильных паковок: Монография. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2006. - 240 с.

47. Севастьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. — М.: Легкая индустрия, 1980. 351 с.