Київський національний університет технологій та дизайну

Смутко Світлана Валеріївна

УДК 677.055

розробка універсальних зубчасто-важільних

планетарних механізмів приводу петлетвірних

органів основов'язальних машин

Спеціальність 05.05.10 – Машини легкої промисловості

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2001Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Технологічному університеті Поділля (м. Хмельницький)

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор технічних наук, доцент Параска Георгій Борисович, Технологічний університет Поділля, професор кафедри машин та апаратів легкої промисловості

Офіційні опоненти доктор технічних наук, доцент Щербань Юрій Юрієвич, Київський Національний університет технологій та дизайну, професор кафедри “Машини легкої промисловості” доктор технічних наук, професор Амбарцумянц Роберт Вачаганович, Одеська державна академія харчових технологій, завідувач кафедри прикладної механіки

Провідна установа Чернігівський державний технологічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Чернігів

Захист відбудеться 14 листопада 2001 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 в Київському Національному університеті технологій та дизайну (КНУТД) за адресою: 01601, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КНУТД за адресою: м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2

Автореферат розісланий 11 жовтня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В світовій практиці простежується швидке зростання в галузі основов'язального виробництва, продукція якого складає третю частину світового виробництва трикотажних матеріалів.

Така ситуація пояснюється широкими технологічними можливостями основов'язального обладнання. Так на сучасних основов'язальних машинах (ОВМ) виготовляються трикотажні полотна різних видів: від найтонших мереживних та полотен для білизни до полотен для виготовлення пальто та костюмів. Крім одягу з основов'язаного полотна виготовлюють тюлеві вироби, гардини, рушники, килими, ковдри, оббивку для меблів і т.п. В останній час основов'язаний трикотаж з успіхом використовують для різноманітних технічних виробів, а саме: фільтрів, прокладок, різних сіток, мішків для упаковки та інших. Крім того велика перспективність основов'язального обладнання обумовлена його високою продуктивністю (швидкість в'язання деяких видів сучасних ОВМ сягає 2500 - 3000 петельних рядів за хвилину).

Широкі технологічні можливості ОВМ пояснюються одночасним використанням в технологічному процесі петлетворення 3-4 петлетвірних органів зі складними діаграмами переміщення, які приводяться в рух багатоланковими шарнірно-важільними механізмами з кількістю ланок 8-12, використання яких значно підвищує складність та вартість обладнання та знижує його надійність.

Машинобудівельні фірми світу, які виробляють ОВМ, з метою зниження вартості та підвищення надійності обладнання організовують спеціалізоване виробництво з високою ступінню уніфікації деталей та вузлів, що є загальноприйнятим в машинобудуванні.

Відомий більш високий рівень організації спеціалізованого виробництва, який полягає в універсалізації механізмів, що потребує глибоких наукових досліджень. При цьому він є актуальним для ОВМ, в яких, як правило, петлетвірні органи приводяться в рух різними за структурою механізмами.

Створення принципово нових конструкцій універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ, які дозволять розширити можливості по організації спеціалізованого виробництва, є актуальним завданням і представляє інтерес для трикотажної галузі легкої промисловості.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є подальшим розвитком науково дослідної роботи, проведеної в Технологічному університеті Поділля (м. Хмельницький) в 1993-1994 рр., по темі “Розробка наукових і практичних основ підвищення продуктивності текстильного обладнання на стадії експлуатації” рег. номер 0194U035012 і відповідає напрямку наукових досліджень “Наукові та практичні основи проектування автоматизованих систем та виробів в легкій промисловості” Технологічного університету Поділля.

Мета і задачі досліджень. Метою досліджень є розробка універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ.

Для досягнення поставленої мети були визначені і вирішені такі задачі:

- встановити тенденції розвитку та реалізації технологічного процесу петлетворення на швидкісних ОВМ, на основі яких визначити напрямок конструювання універсальних механізмів приводу петлетвірних органів;

- розробити кінематичні схеми універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ;

- розробити математичні моделі руху петлетвірних органів ОВМ з універсальними механізмами їх приводу та на їх базі дослідити можливості універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів;

- виконати експериментальні дослідження працездатності розроблених універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ;

- провести дослідження розроблених універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ на точність;

- розробити методи проектування універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ.

Об'єкт дослідження - механізми приводів петлетвірних органів ОВМ.

Предмет дослідження – універсальні зубчасто-важільні планетарні механізми приводів петлетвірних органів ОВМ.

Методи дослідження. Задачі, що поставлені в даній роботі, вирішувались теоретичними методами досліджень з використанням класичних положень механіки, обчислювальної математики та математичної статистики. Експериментальні дослідження виконані з використанням оригінальних стендів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- встановлено перспективний напрямок створення універсальних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ на базі зубчасто-важільних механізмів;

- розроблено математичну модель руху петлетвірних органів ОВМ з двоступеневим зубчасто-важільним механізмом їх приводу, теоретично обґрунтовані можливість і умови використання розробленого двоступеневого зубчасто-важільного механізму для приводу всіх робочих органів петлетворення швидкісних ОВМ;

- проведено експериментальне дослідження двоступеневого зубчасто-важільного механізму приводу петлетвірних органів, що підтвердило працездатність і універсальність розробленого механізму;

- розроблено математичну модель руху петлетвірних органів ОВМ з одноступеневим зубчасто-важільним механізмом їх приводу та теоретично обґрунтована можливість і умови використання розробленого одноступеневого зубчасто-важільного механізму для приводу всіх робочих органів петлетворення швидкісних ОВМ;

- отримано математичні залежності для оцінки точності одноступеневого зубчасто-важільного механізму приводу петлетвірних органів ОВМ та встановлено, що його точність є прийнятною для сучасних ОВМ;

- розроблено алгоритм та комп'ютерну програму оптимізації параметрів універсальних зубчасто-важільних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ;

- проведено експериментальні дослідження одноступеневого зубчасто-важільного механізму приводу петлетвірних органів , яке підтвердило працездатність та універсальність розробленого механізму;

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

- розроблено принципово нову конструкцію двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму (патент України № 30308 А), розроблено принципово нову конструкцію одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму (позитивне рішення по заявці України № 2000041846) ;

- розроблено конструкцію ОВМ на базі універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів (патент України № 39814 А);

- розроблено інженерний метод проектування універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ;

- на базі проведених досліджень розроблено, спроектовано та виготовлено стенди для експериментальних досліджень зубчасто-важільних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ, працездатність нових конструкцій зубчасто-важільних планетарних механізмів перевірена в наукових лабораторіях Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький);

- результати дисертаційної роботи використовуються в учбовому процесі Технологічного університету Поділля при підготовці спеціалістів по спеціальності 7.090222 “Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування” в курсах “Розрахунок та конструювання типових машин” та “Основи наукових досліджень”.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач. Автору належать основні ідеї в розробці методики досліджень, наукових основ та методів проектування універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводів петлетвірних органів ОВМ, а також узагальнення та висновки. У працях, виконаних із співавторами, особистий внесок здобувача полягає в обгрунтуванні поставлених задач, вирішенні теоретичних та виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів досліджень, науковому обґрунтуванні отриманих результатів і формуванні висновків та написанні статей.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи були представлені і отримали позитивну оцінку на:

- міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні технології та машини” (м.Хмельницький, 1998 р.);

- всеукраїнській науково-технічній конференції молодих вчених та студентів (м. Київ, ДАЛПУ, 1999 р.);

- міжнародній науково-технічній конференції “Новітні технології в легкій промисловості та сервісі” (м.Хмельницький, 1999 р.);

- міжнародній науково-технічній конференції “Ресурсо- та енергозберігаючі технології в легкій промисловості та сервісі” (м. Хмельницький, 2000 р.);

- на XXV – XXIX науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу за підсумками науково-дослідної роботи Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький, 1996-2000 роки);

- на наукових семінарах кафедри машин та апаратів легкої та текстильної промисловості Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький, 1996-2000 р.).

Дисертаційна робота доповідалась повністю і одержала позитивну оцінку на:

- розширеному засіданні кафедри машин та апаратів легкої промисловості Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький, 2001 р.);

- міжкафедральному науковому семінарі на базі кафедри машин легкої промисловості КДУТД (м. Київ, 2001 р.);

- розширеному засіданні кафедри машин та апаратів виробництв хімічних волокон і текстильної промисловості Чернігівського державного технологічного університету (м. Чернігів, 2001 р.)

Публікації. За темою дисертації опубліковано 11 робіт, серед яких: 8 наукових статей у збірниках наукових праць і наукових журналах; 1 тези наукової конференції; 2 патенти України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації 205 сторінок, із них 19 сторінок займають ілюстрації, 2 сторінки - таблиці, 18 сторінок – додатки, 13 сторінок – список використаних джерел зі 128 найменувань. Обсяг основної частини дисертації становить 153 сторінки.

основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, поставлено мету та сформульовано задачі досліджень.

Перший розділ присвячено аналізу особливостей петлетворення на ОВМ, а також огляду та аналізу конструкцій механізмів приводу петлетвірних органів.

Визначено, що технологічний процес петлетворення на ОВМ обумовлює складність траєкторій переміщення петлетвірних органів, які в першу чергу залежать від конструкцій голок. Забезпечення необхідного закону переміщення змушує ускладнювати шарнірно-важільні механізми, збільшуючи число їх рухомих ланок, кількість яких сягає 6-12, що часто приводить до створення машин із складними, громіздкими механізмами, значно ускладнює та здорожує конструкцію машини, зменшує точність передачі руху.

Показано що, на сучасних ОВМ намітилась тенденція універсалізації і уніфікації механізмів та їх елементів. Процес універсалізації механізмів приводу петлетвірних органів в рамках використання шарнірно-важільних механізмів є досить проблематичним. Перш за все це пояснюється тим, що в межах однієї структурної схеми практично не можливо забезпечити рух всіх робочих органів петлетворення, яким притаманна різноманітність та складність діаграм переміщень.

На основі аналізу процесу петлетворення та особливостей відомих циклових механізмів встановлено, що одним із перспективних напрямків створення універсальних механізмів приводу ОВМ є використання зубчасто-важільних механізмів, які дозволяють створювати ідентичні за структурною схемою механізми, що забезпечують рух робочих органів за різноманітними діаграмами переміщень. При цьому для запропонованих зуб-часто-важільних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ відсутні методи проектування і дослідження їх можливостей по відтворенню необхідних діаграм переміщень, що обмежує їх використання на ОВМ.

На основі аналізу літературних джерел, тенденцій розвитку ОВМ визначені задачі досліджень, виконання яких надасть можливість створити принципово нові структурні схеми механізмів приводів петлетвірних органів ОВМ та розробити методи їх синтезу, використання яких дозволить створювати універсальні механізми приводів, здатних без зміни структурної схеми приводити в рух різні петлетвірні органи, що забезпечить зниження вартості та підвищення надійності ОВМ.

Другий розділ присвячено розробці структурних схем універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів ОВМ. На основі аналізу технологічних можливостей та конструкцій відомих зубчасто-важільних механізмів запропоновані два етапи формування структурних схем універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу робочих органів ОВМ:

1. На першому етапі проектування формується структурна схема зубчасто-важільного механізму планетарного типу для відтворення сателітних кривих, розміри яких задовольняють амплітуді діаграм переміщень петлетвірних органів ОВМ, при умові забезпечення необхідної потужності.

2. На другому етапі проектування розробляється структурна схема приєднаної важільної групи, за рахунок якої можливо отримати механізм, вихідна ланка якого відтворює задану діаграму переміщень петлетвірних органів ОВМ.

Етапи проектування механізму проводяться з умови забезпечення можливості відтворення діаграм переміщень різних петлетвірних органів за рахунок мінімальних змін геометричних параметрів при збереженні структури зубчасто-важільного механізму.

Для зменшення розміру сателітних кривих, за умови забезпечення технологічних зусиль в роботі на першому етапі проектування запропонований спосіб ексцентричного закріплення сателітного колеса, для приведення в рух якого розроблені схеми дво- та одноступеневого зубчасто-важільних планетарних механізмів (рис.1, 2), новизна яких захищена патентами України. На другому етапі проведено розробку приєднаної структурної групи важелів, які забезпечують зворотно-поступальний або коливний рух робочого органу петлетвірної системи ОВМ.

Встановлено, що в конструкціях запропонованих зубчасто-важільних планетарних механізмів форма траєкторії будь-якої точки сателіта залежить від передаточного відношення і зубчастого планетарного механізму. Розміри траєкторії залежать від співвідношення розмірів ексцентриситетів ОА та АВ (рис.1), О1В та ВС (рис.2), які не приводять до зменшення геометричних параметрів зубчастих коліс, за рахунок чого зберігається можливість забезпечення необхідної потужності механізму, яку він передає.

В залежності від виду сателітної кривої зубчастого планетарного механізму та геометричних параметрів приєднаної структурної групи можливо отримати різноманітні діаграми переміщень робочого органу.

На основі запропонованих структурних схем зубчасто-важільних планетарних механізмів розроблені механізми приводу петлетвірних органів ОВМ та поставлені задачі їх дослідження.

Третій розділ присвячено аналітичним та експериментальним дослідженням двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму приводу петлетвірних органів ОВМ (рис.1).

Аналітичні дослідження запропонованого механізму проводились в два етапи. На першому етапі досліджень розроблена розрахункова схема двоступеневого зубчастого планетарного механізму (рис.3) та отримано математичний вираз сателітних кривих:

(1)

де ;АВ/ОА; - кут повороту водила 2; - кут зсуву по фазі, який визначає початкове положення точки відносно початкового положення водила 2; - передаточне відношення механізму.

Аналіз виразу (1) показав, що запропонований механізм дозволяє отримувати сателітні криві, розміри яких залежать від числового значення ексцентриситетів ОА та АВ і можуть змінюватися від 0 до прийнятних для сучасних ОВМ значень. Так при проектуванні механізмів приводів петлетвірних органів ОВМ розміри сателітних кривих по координатах відповідають розмахам коливань діаграм переміщень петлетвірних органів ОВМ і можуть знаходитись в межах 5-30 мм.

На другому етапі аналітичних досліджень розроблена розрахункова схема двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму (рис. 4) та отримано математичну модель руху робочого органу, а саме вирази для визначення його переміщення, швидкості та прискорення:

(2)

(3)

, ` (4)

де - кут, який визначає положення точки ; - кутова швидкість водила 2.

В процесі числового моделювання універсального двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму приводу петлетвірних органів ОВМ визначено вплив (якісний та кількісний) конструктивних параметрів на формування сателітних кривих та діаграми переміщень робочого органу. Встановлена можливість формування діаграм переміщень петлетвірних органів ОВМ за рахунок п'яти параметрів структурної схеми механізму, а саме: - передаточного відношення механізму; - розмірів ексцентриситетів та їх співвідношення; - кута початкового положення точки В; - довжини важеля.

На основі результатів аналітичних досліджень розроблено алгоритм оптимізації конструктивних параметрів універсального двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму, який доведено до рівня комп'ютерної програми.

Основна умова синтезу полягає у відтворенні запропонованим механізмом приводу функції переміщення виконавчої точки петлетвірного органу. Додаткові умови синтезу механізму не пов'язані з відтворенням необхідної функції положення веденої ланки, а стосуються конструктивних, динамічних та інших вимог, які можливо визначити при проектуванні механізму в умовах конкретної машини.

Критерієм оптимізації двоступеневого зубчасто-важільного механізму обране абсолютне відхилення положення робочого органу від заданого, яке має бути максимально наближеним до 0, тоді сума відхилень положень робочого органу запропонованого механізму від заданих при визначених кутах повороту головного валу також повинна бути максимально наближеною до 0, а функція цілі набуде вигляду:

, (5)

де - положення робочого органу двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму; - задане положення робочого органу петлетворення.

В програмі оптимізації передбачена можливість наближення отриманої траєкторії до заданої як по вузлових точках, що забезпечують стабільність технологічного процесу, так і по точках, заданих з обраним інтервалом кута повороту головного валу.

Оптимізація конструктивних параметрів універсального двоступеневого зуб-часто-важільного планетарного механізму проведена на прикладі відтворення запропонованим механізмом діаграм переміщень петлетвірних органів основов'язальної машини “Коккет-2”. Отримані значення конструктивних параметрів механізмів приводу петлетвірних органів, наведені в табл.1.

Таблиця 1

Результати оптимізації універсального двоступеневого зубчасто-важільного планетарного

механізму по діаграмах переміщення петлетвірних органів машини “Коккет-2”

Петлетвірний орган , мм , мм , град

Пазова голка 2 10 0,43 44 0

Вушкова голка 2 10 0,28 22 0

Движок 2 10 0,71 45 0

Платина 2 10 0,78 47 0

В результаті аналізу одержаних даних встановлена можливість отримання діаграм переміщення чотирьох петлетвірних органів за рахунок зміни тільки двох конструктивних параметрів запропонованого механізму при наявності п'яти, що вказує на забезпечення умови універсалізації механізму. Відхилення отриманих діаграм переміщення від заданих в вузлових точках не перевищує 0,1-0,2 мм (рис.5), що є прийнятним для сучасних ОВМ.

Результати аналітичних досліджень, працездатність, та універсальність розробленого двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму підтверджені циклом експериментальних досліджень, виконаних на експериментальному стенді. Стенд дозволяє отримувати різноманітні діаграми переміщення робочого органу за рахунок зміни параметрів ,, , двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму та фіксувати за допомогою тензометричного та фотометричного датчиків відповідно діаграми переміщення робочого органу та кута повороту головного валу (рис.6).

Встановлено, що різниця між результатами аналітичних та експериментальних досліджень лежить в межах 4-5%, це підтверджує достовірність результатів аналітичних досліджень.

Четвертий розділ присвячено аналітичним та експериментальним дослідженням одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму (рис.2).

Для проведення аналітичних досліджень розроблено розрахункову схему одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму (рис. 7).

В процесі аналітичних досліджень встановлені наступні умови існування одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму приводу петлетвірних органів ОВМ:

1. Плечі та кривошипів 3, 4 рівні між собою.

2. Кути повороту та кривошипів 3, 4 рівні між собою.

3. Передаточне відношення зубчастої передачі є цілим числом.

У випадку коли виконані всі умови існування механізму, закон руху точок зубчастого колеса 6 (рис.7) відповідає математичному виразу сателітних кривих (1), а закон руху робочого органу ідентичний закону переміщення (2) робочого органу двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму. На основі цього зроблено висновки про правомірність використання розробленого алгоритму та комп'ютерної програми оптимізації конструктивних параметрів, запропонованих для двоступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму і для одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму.

В результаті оптимізації конструктивних параметрів універсального одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму встановлена можливість за рахунок зміни трьох конструктивних параметрів при можливих п'яти (табл. 2), відтворити діаграми переміщень петлетвірних органів перспективної основов'язальної машини, оснащеної крючковою голкою, що вказує на забезпечення умови універсалізації механізму.

Таблиця 2

Результати оптимізації універсального одноступеневого

зубчасто-важільного планетарного механізму

Петлетвірний орган , мм , мм , град

Крючкова голка 2 10 0,17 24 35

2 14 0,4 60 13

Вушковина та прес 2 10 0,45 35 0

2 14 0,605 84 0

Платина 2 14 0,57 26 314

Оцінка результатів оптимізації запропонованого механізму показала, що різниця отриманої і заданої діаграм в характерних точках становить 0,1-0,3 мм (рис.8), що є прийнятним для сучасних ОВМ.

Введення зубчастої передачі в конструкцію механізмів приводу петлетвірних органів значно розширює їх технологічні можливості, але при цьому постає ряд питань про можливість використання зубчасто-важільних механізмів в умовах роботи ОВМ. Одним з цих питань є оцінка точності механізму, адже основов'язальне машинобудування за визначенням проф. Ф.А.Мойсеєнка відноситься до точного і похибки переміщень петлетвірних органів суттєво впливають на якість утворення полотна.

Для визначення похибок переміщення робочого органу розробленого механізму використано диференціальний метод, який дозволяє встановити яким чином впливають на точність відтворення діаграм переміщень помилки конструктивних параметрів механізму, зокрема зубчастої передачі.

На рис. 9 приведена схема до визначення точності одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму.

Аналіз схеми показав, що похибка переміщення робочого органу 7 виникає через помилки у розмірах: кривошипу - , відстані між віссю обертання шестірні та місцем шарнірного з'єднання з важелем - , кута повороту осі симетрії сателітної кривої - , який пов'язаний з кутом залежністю , кута положення шестірні - , довжини важеля - . Положення ведучої ланки, яке визначається кутом , вважаємо таким, що відповідає заданому.

Вираз для визначення похибки переміщення механізму представлений у вигляді суми частинних похибок, обумовлених первинними помилками, що дає можливість оцінити питому вагу кожної з них:

(6)

де значення кута знаходимо в залежності від .

В процесі дослідження одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму на точність враховано варіант, коли конструкція знаходиться на стадії проектування і відомості про способи виготовлення деталей відсутні. З цих міркувань розрахунок механізму на точність проведено по допускам на виготовлення . Для цього випадку вірогідна помилка механізму визначається за формулою:

. (7)

Враховуючи формулу (7), вираз для визначення похибки переміщення (6) набуде вигляду:

де - допуски відповідно на параметри .

Встановлена можливість за рахунок кута підвищувати точність механізму, компенсуючи кінематичну похибку зубчастої передачі.

Допуски на лінійні параметри встановлені в залежності від обраного класу точності.

Допуск на зсув кута по фазі в лінійних величинах встановлений як довжина дуги кола, що відповідає допуску на зсув по фазі в кутових величинах.

Похибка переміщення точки В (рис. 7) з'єднання важеля 7 з шестірнею 6 визначена через мінімальне та максимальне значення допуску на кінематичну похибку зубчатої передачі.

Допуск на параметр прийнято = 0, так як він не є суттєвим при визначенні впливу зубчастої передачі на точність всього механізму.

Розрахунок похибки переміщення робочого органу одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму проводився за умови, що помилки ланок мають гранично допустиму величину, а при складанні найбільш несприятливі варіанти, і тому отримана похибка механізму більше дійсної.

Результати оцінки точності декількох варіантів механізму за мінімальними та максимальними значеннями кінематичної похибки зубчастої передачі представляють мінімальні та максимальні значення відносної похибки переміщення (табл.3).

Таблиця 3

Результати розрахунків на точність одноступеневого

зубчасто-важільного планетарного механізму

, град , мм , мм , мм , % , %

0 0,0826 0,1563 14,5 0,57 1,08

30 0,0823 0,1546 14,7 0,56 1,05

60 0,0813 0,1518 14,33 0,57 1,06

90 0,0799 0,1487 13,54 0,59 1,1

120 0,0813 0,1518 14,33 0,57 1,06

150 0,0823 0,1546 14,7 0,56 1,05

180 0,0826 0,1563 14,5 0,57 1,08

210 0,0823 0,1546 14,7 0,56 1,05

240 0,0813 0,1518 14,33 0,57 1,06

270 0,0799 0,1487 13,54 0,59 1,1

300 0,0813 0,1518 14,33 0,57 1,06

330 0,0823 0,1546 14,7 0,56 1,05

360 0,0826 0,1563 14,5 0,57 1,08

Оцінка результатів розрахунку запропонованого механізму приводу петлетвірних органів показала, що відносна похибка одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму знаходиться в межах 1%, що є допустимим для ОВМ.

Перевірка результатів аналітичних досліджень, працездатності, та універсальності запропонованого одноступеневого зубчасто-важільного планетарного механізму проводилась на експериментальному стенді, в якому передбачено можливість зміни розмірів конструктивних параметрів - ,, ,, та встановлено прилади для фіксації переміщення робочого органу та кута повороту головного валу. На рис. 10 представлені приклади осцилограм переміщень робочого органу та кута повороту головного валу. Різниця між результатами аналітичних та експериментальних досліджень лежить в межах 6-7%, що вказує на достовірність результатів аналітичних досліджень.

висновки

1. В результаті аналізу науково-технічних інформаційних джерел та тенденцій розвитку основов'язального обладнання встановлено перспективний напрямок удосконалення механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин за рахунок створення універсальних зубчаcто-важільних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин.

2. Визначено особливості та обґрунтовано принципи формування кінематичних схем універсальних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин на базі зубчаcто-важільних планетарних механізмів.

3. Розроблено принципово нові кінематичні схеми універсальних зубчаcто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин і на їх основі запропоновано принципові схеми конструкцій основов'язальних машин.

4. Створено математичні моделі руху робочих органів основов'язальних машин з універсальними зубчаcто-важільними планетарними механізмами їх приводу. В результаті аналітичних досліджень встановлено якісний та кількісний вплив параметрів універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів на діаграми переміщень петлетвірних органів основов'язальних машин – голок, движків, нитководіїв, платин та преса.

5. В результаті числового моделювання руху петлетвірних органів основов'язальних машин з універсальними зубчасто-важільними планетарними механізмами їх приводу встановлена можливість відтворення діаграм переміщень петлетвірних органів як відомих так і перспективних основов'язальних машин.

6. Розроблено алгоритм і комп'ютерну програму оптимізації параметрів запропонованих універсальних зубчаcто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин.

7. Виконано аналітичні дослідження універсального одноступеневого зубчаcто-важільного планетарного механізму на точність. Встановлено, що відносна похибка зубчаcто-важільних планетарних механізмів приводу ОВМ лежить в межах 1%, що є прийнятним для сучасних ОВМ.

8. Достовірність аналітичних досліджень та працездатність принципово нових конструкцій та інженерні методи їх проектування перевірені і підтверджені в процесі експериментальних досліджень в науковій лабораторії Технологічного університету Поділля.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Смутко С.В., Семенюк М.Ф., Параска Г.Б. Оцінка можливості використання на текстильних машинах зубчато-важільних механізмів // Проблеми сучасного машинобудування. Збірник наукових праць. - Хмельницький: ТУП, 1996. - С. 48-50.

2. Смутко С.В., Параска Г.Б. Оцінка можливості створення універсального приводу робочих органів текстильних машин // Наукові праці молодих вчених та студентів. Частина 3. - К.: ДАЛПУ, 1998.-С.58.

3. Смутко С.В., Параска Г.Б. Удосконалення механізмів робочих органів основов'язальних машин // Вісник технологічного університету Поділля. - 1998. - №4. Ч.2 - С.21-22.

4. Смутко С.В., Параска Г.Б., Семенюк М.Ф. Оцінка можливостей універсального зубчасто-важільного планетарного механізму // Вісник технологічного університету Поділля. - 1999. - №4. Ч.2 - С.60-64.

5. Смутко С.В., Параска Г.Б. Оптимізація конструктивних параметрів зубчасто-важільного планетарного механізму// Вісник державної академії легкої промисловості України. – 1999. - №2. – С. 84-85.

6. Смутко С.В., Параска Г.Б. Експериментальні дослідження універсального зубчасто-важільного планетарного механізму // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №1. Ч.2 - С.18-20.

7. Смутко С.В. Перспективи створення основов'язальної машини з високим ступенем уніфікації механізмів робочих органів // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №3. Ч.2 - С.89-93.

8. Смутко С.В., Параска Г.Б. Удосконалення зубчасто-важільного механізму для робочих органів текстильних машин // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №5. Ч.1 - С.23-27.

9. Смутко С.В., Параска Г.Б. Оцінка точності зубчасто-важільного планетарного механізму // Вісник технологічного університету Поділля. - 2001. - №3. Ч.1 - С.149-154.

10. Пат. 30308 А Україна, МКВ F 16H 37/12, F 16H 1/28. Зубчасто-важільний планетарний механізм / Смутко С. В., Параска Г. Б. (Україна).- №98020979; Заявл. 25.02.1998; Опубл. 15.11.2000, Бюл № 6-II.

11. Пат. 39814 А Україна, МКВ D 04 D 27/00. Основов'язальна машина / Смутко С. В., Параска Г. Б., Семенюк М.Ф. (Україна).- №99063137; Заявл. 8.06.1999; Опубл. 15.06.2001, Бюл № 5.

Смутко С.В. – Розробка універсальних зубчасто-важільних планетарних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.10 – машини легкої промисловості, Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2001.

Дисертацію присвячено питанням розробки універсальних механізмів приводу петлетвірних органів основов'язальних машин, які дозволяють приводити всі петлетвірні органи одним типом механізмів без зміни структурної схеми за рахунок мінімальної зміни геометричних параметрів механізму. На основі циклу експериментально-аналітичних досліджень встановлено перспективний напрямок створення універсальних механізмів приводу робочих органів петлетворення швидкісних ОВМ на базі зубчасто-важільних механізмів. Запропоновано конструкції дво- та одноступеневих зубчасто-важільних механізмів приводу петлетвірних органів, новизна яких захищена патентами України, та розроблено метод їх проектування .

Основні технічні розробки перевірені в науковій лабораторії з метою оцінки їх працездатності та універсальності.

Ключові слова: основов'язальна машина, петлетвірні органи, синтез механізмів, зубчасто-важільні механізми, математична модель, точність механізмів.

Смутко С.В. – Разработка универсальных зубчато-рычажных планетарных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.10 – машины легкой промышленности. – Киевский национальный университет технологии и дизайна, Киев, 2001.

Диссертация посвящена разработке универсальных зубчато-рычажных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин. В диссертации проанализированы особенности петлеобразования на основовязальных машинах, рассмотрены конструкции механизмов привода петлеобразующих органов. Установлено, что на известных быстроходных основовязальных машинах все петлеобразующие органы приводятся в движение шарнирно-рычажными механизмами с разными кинематическими структурами, в которых тяжело выделить типовые элементы, способные обеспечить высокий уровень унификации. Использование зубчато-рычажных механизмов в приводах петлеобразующих органов является одним из перспективных направлений создания универсальных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин.

На основе анализа технологических возможностей и конструкций известных зубчато-рычажных механизмов сформулированы принципы формирования структурных схем универсальных зубчато-рычажных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин. Для уменьшения размеров сателлитных кривых при условии обеспечения технологических усилий в диссертационной работе предложен способ эксцентриситетного закрепления сателлитного колеса, для приведения в движение которого разработаны схемы одно- и двухступенчатых зубчато-рычажных планетарных механизмов. На основе предложенных конструкций механизмов разработаны однотипные механизмы привода петлеобразующих органов основовязальных машин.

В результате аналитических исследований разработанных механизмов получена математическая модель, которая включает математическое выражение сателлитных кривых и определяет закон перемещения рабочего органа.

На основе числового моделирования универсальных одно- и двухступенчатых зубчато-рычажных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин установлено влияние параметров механизма (качественное и количественное) на формирование диаграмм перемещения рабочего органа. Определена возможность формирования диаграмм перемещений петлеобразующих органов за счет изменения пяти геометрических параметров структурной схемы механизмов.

На основе аналитических исследований разработан алгоритм и программа оптимизации конструктивных параметров универсальных одно- и двухступенчатых зубчато-рычажных планетарных механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин. В результате оптимизации конструктивных параметров разработанных механизмов установлена возможность за счет изменения двух конструктивных параметров при возможных пяти отобразить с достаточной точностью диаграммы перемещений петлеобразующих органов машины "Коккет-2", а также перспективной основовязальной машины, оснащенной крючковой иглой.

Введение зубчатой передачи в конструкцию механизмов привода петлеобразующих органов основовязальных машин существенно расширяет их технологические возможности, но при этом требует оценки точности предложенных механизмов, так как основовязальное машиностроение относится к точному и погрешности перемещения петлеобразующих органов существенно влияют на качество образования полотна. Определение погрешностей перемещения рабочего органа предложенных механизмов проведено по дифференциальному методу. Оценка точности механизмов выполнена по допускам на изготовления. В результате исследований установлено, что относительная погрешность перемещения рабочего органа находится в пределах 1%, что является допустимым для основовязальных машин.

Достоверность результатов аналитических исследований, работоспособность и универсальность разработанных механизмов подтверждены циклом экспериментальных исследований, проведенных на разработанных стендах, которые позволяют за счет изменения нескольких конструктивных параметров получить разнообразные диаграммы перемещений рабочего органа. Разница между результатами аналитических и экспериментальных исследований универсального одноступенчатого зубчато-рычажного планетарного механизма составляет 6-7%, для двухступенчатого – 4-5%. Полученные результаты подтверждают достоверность результатов аналитических исследований.

Ключевые слова: основовязальная машина, петлеобразующие органы, синтез механизмов, зубчато-рычажные механизмы, математическая модель, точность механизмов.

Smutko S.V. – The development of universal gear stud – lever planetary mechanisms of loop-making units of warp knitting machines (WKM) – Manuscript.

The thesis for the candidate's degree of Candidate Technical Sciences in specialty 05.05.10 – light Industry Machines. - Kiev National University of Technology and design, Kiev, 2001.

The dissertation is dedicated to the problem of designing of universal gear stud-level mechanisms of Loop-making units of warp knitting machines, that allow to put into operation all Loop-making units by means of one type of mechanisms without changing its structure due, to minimum change of geometrical parameters of mechanisms. On the basis of the carried out cycle of experimental and analytical research the perspective trend of developing universal gear mechanisms of working units of Loop-making high-speed (WKM) on the base of stud-level mechanisms is defined the construction of two-one stud-lever mechanisms of gear Loop-making units is suggested.

The newness of it is secured by a number of Licenses of Ukraine.

And the method of their design is developed.

The main technical developments have been tested in scientific labs.

I the purpose of its work performance and wide range of application evaluation.

Key words: warp knitting machines, loop – making units, synthesis of a mechanism, mathematical model, accuracy of mechanisms, stud – lever mechanisms.