Київський національний університет технологій та дизайну

ПАВЛЕНКО ГЕОРГІЙ ІВАНОВИЧ

УДК 677.055

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ КРУГЛОВ'ЯЗАЛЬНИХ МАШИН ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ ГАЛЬМУВАННЯ

05.05.10 - машини легкої промисловості

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник --– доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Піпа Борис Федорович, Київський національний університет технологій та дизайну (КНУТД), професор кафедри інженерної механіки

Офіційні опоненти – доктор технічних наук, професор Параска Георгій Борисович, Технологічний університет Поділля, професор кафедри машин та апаратів –

кандидат технічних наук, доцент Федоров Юрій Дмитрович,

КНУТД, професор кафедри машин легкої промисловості

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

Захист відбудеться 11 червня 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 в Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01601, МСП, Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КНУТД за адресою:

01601, МСП, Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2

Автореферат розісланий 7 травня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Круглов'язальні машини належать до найбільш розповсюдженого і перспективного виду обладнання легкої промисловості, як такі, що мають високу продуктивність і широкі технологічні можливості в'язання трикотажного полотна.

Перспективним напрямом вдосконалення існуючих і створення нових типів круглов'язальних машин є подальше підвищення ефективності їх роботи за рахунок підвищення якості трикотажного полотна та зниження непродуктивних витрат часу роботи машини. Стримуючим фактором у вирішенні цієї проблеми є недосконалість системи гальмування круглов'язальних машин.

Незважаючи на те, що специфікою роботи круглов'язальних машин є досить часті їх зупинки та пуски (кількість зупинок круглов'язальних машин за зміну в окремих випадках перевищує 200), ряд принципових питань, пов'язаних з розробкою ефективних систем гальмування, залишається ще не вирішеним.

Про необхідність досліджень процесу гальмування в’язальних ма-шин та його впливу на якість трикотажного полотна свого часу вказува-ли проф. Гарбарук В.М., Мільченко І.С., Сімін С.Х. та інші. Найбільш ґрунтовно досліджені динамічні процеси, що відбуваються при нестало-му русі круглов'язальних машин, проф. Сердюком В.П., Піпою Б.Ф., Волощенком В.П. та іншими. Проте практично всі їхні роботи присвячено аналізу процесу пуску машин, а ось режим гальмування в'язальних машин до-сліджено недостатньо. Немає досліджень щодо вибору раціонального часу гальмування круглов'язальної машини, впливу параметрів системи гальмування на динамічні навантаження, що виникають під час гальмування машин, розробки наукових основ проектування ефективних систем гальмування круглов'язальних машин та інше.

З огляду на ці обставини дисертація присвячена комплексним дос-лідженням розробки теоретичних основ та інженерних методів проек-тування надійної швидкодіючої системи гальмування круглов'язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи за рахунок підвищен-ня якості трикотажного полотна та зниження непродуктивних витрат часу роботи машини.

Зв'язок роботи з науковими планами. Дисертація відповідає напряму наукових досліджень Київського національного університету технологій та дизайну (напрям "Обладнання, системи керування технологічними процесами та контролю якості виробів") і виконувалась в рамках держбюджетної теми № 0100U003055; 2000–2002 рр.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка теоретичних основ та інженерних методів проектування надійної швидкодіючої сис-теми гальмування круглов'язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи за рахунок підвищення якості трикотажного полотна та зниження непродуктивних витрат часу роботи машини.

Для досягнення поставленої мети були визначені і вирішені такі задачі:–

проведено дослідження з вибору раціонального часу гальмуван-ня круглов'язальних машин та його впливу на ефективність їх роботи;–

досліджено динаміку процесу гальмування круглов'язальних машин з метою розробки інженерного методу знаходження динамічних наванта-жень, що виникають під час їх гальмування;–

досліджено вплив конструкцій приводів та систем гальмування круглов'язальних машин на динамічні навантаження;–

розроблено інженерний метод знаходження часу спрацювання сис-теми гальмування та досліджено його вплив на ефективність роботи круглов'язальної машини;–

проведено експериментальне дослідження процесу гальмування круг-лов'язальної машини та математичні експерименти з виявлення впливу параметрів системи гальмування на динамічні навантаження, що виникають під час гальмування як діючих, так і нових перспективних типів круг-лов'язальних машин;–

запропоновано та обґрунтовано шляхи удосконалення системи галь-мування круглов'язальних машин;–

розроблено нові більш ефективніші конструкції приводів круглов’язальних машин з надійною системою гальмування;–

проведено виробничу перевірку працездатності та ефективності роботи окремих, запропонованих автором, типів систем гальмування круглов'язальних машин;–

розроблено теоретичні основи та інженерні методи проектування систем гальмування, здатних підвищити ефективність роботи круглов'я-зальних машин (підвищити продуктивність машин та якість трикотажного полотна).

Об'єкт дослідження – процес гальмування круглов'язальних машин.

Предмет дослідження – системи гальмування круглов'язальних машин та їх вплив на зниження динамічних навантажень, спрямоване на підвищення якості трикотажного полотна і продуктивності машин.

Методи досліджень. При вирішенні задач, поставлених у даній роботі, були використані сучасні методи теоретичних та експеримен-тальних досліджень: методи математичного моделювання та динамічного аналізу механічних систем з пружними в'язями – для створення моделей процесу гальмування круглов'язальних машин та знаходження динамічних навантажень, що виникають в механізмах машин під час їх гальмування; методи теорій міцності та пружності механічних систем – для знаходжен-ня навантаженості робочих елементів систем гальмування круглов'язаль-них машин; математичні методи планування експерименту – для планування експериментальних досліджень щодо оцінки впливу параметрів круглов’язальної машини та її системи гальмування на динамічні навантаження в механізмах; математичні методи статистичної обробки результатів дос-ліджень – для обробки результатів експериментальних досліджень процесу гальмування круглов'язальних машин.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:–

розроблено метод аналізу динаміки процесу гальмування кругло-в'язальних машин, що дає можливість знайти максимальну величину динамічних навантажень, які виникають в механізмах машини під час їх гальмування, та оцінити вплив конструкції системи гальмування та її параметрів на ефективність роботи круглов'язальних машин (підвищення продуктивності та якості трикотажного полотна);–

розроблено теоретичні основи проектування системи гальмування круглов'язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи;–

проведено дослідження з вибору раціонального місця розміщення системи гальмування круглов'язальної машини, коли динамічні навантажен-ня, що виникають під час гальмування, будуть мінімальними;–

розроблено методику та проведено експериментальне дослідження процесу гальмування круглов'язальних машин типу КО, яке підтвердило правомірність прийнятих при створенні відповідних матема-тичних моделей припущень;–

виконано математичні експерименти з виявлення впливу гальмівного моменту системи гальмування і параметрів приводу круглов'язальної машини на динамічні навантаження, що виникають при гальмуванні, та одержано відповідні рівняння регресії.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:–

розроблено інженерні методи знаходження робочих параметрів систем гальмування круглов'язальних машин (час спрацювання; величина гальмівного моменту; кількість гальм; місце установки гальм та інше);–

розроблено інженерні методи оцінки впливу конструкції системи гальмування та її параметрів на ефективність роботи круглов'язальної машини; –

розроблено принципово нові конструкції приводів круглов'язальних машин з ефективною системою гальмування (привід із зчіпною муфтою; привід, система гальмування якого містить гальмо, встановлене на гол-ковому циліндрі; привід з гальмами, встановленими на голковому циліндрі та механізмі товароприйому; система гальмування з двома пневмокамерними гальмами; система гальмування з електромагнітними гальмами; система гальмування, що містить три гальма, та інші);–

працездатність та ефективність нових конструкцій систем гальму-вання круглов'язальних машин перевірені на виробничому підприємстві ЗАТ Київська трикотажна фабрика "Роза" (система гальмування, що містить зчіпну муфту, і система гальмування круглов'язальної машини, що міс-тить електромагнітні гальма, розташовані навколо голкового циліндра).

Особистий внесок здобувача полягає у вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач дисертації. За безпосередньої участі автора розроблено методики досліджень, теоретичні основи та інженерні методи проектування нових конструкцій систем гальмування, що забезпечують підвищення ефективності роботи круглов'язальних машин, а також виконано теоретичні та експериментальні їх дослідження. Наукові праці [1-12, 15-23] написані у співавторстві з науковим керівником. Конкретний персональний внесок автора полягає у постановці задач досліджень, розробці математичних моделей та методів досліджень, а також в аналізі та узагальненні результатів досліджень. У розробці принципово нових конструкцій приводів круглов’язальних машин [24-33] автору належать основні ідеї, перевірка працездатності та ефективності роботи конструкцій, аналіз та узагальнення результатів перевірок.

Апробація дисертації. Основні положення і результати роботи допо-відались і одержали позитивну оцінку на:–

наукових конференціях КНУТД (м. Київ, 2001–2003 рр.);–

наукових конференціях Чернігівського державного технологічного університету (м. Чернігів, 2001, 2002 рр.);–

науково-практичній конференції „Автоматизація виробничих проце-сів” (м. Хмельниць-кий, 2002 р.);–

науковій конференції Херсонського державного технічного університету (м. Херсон, 2002 р.);–

засіданні технічної ради державного підприємства „Чернівцілегмаш” (м. Чернівці, 2001 р.);–

засіданнях кафедри інженерної механіки КНУТД (м. Київ, 2000–2003 рр.).

Дисертація доповідалась повністю і одержала позитивну оцінку на:–

засіданні кафедри машин та апаратів легкої промисловості Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький, 2003 р.);–

засіданні кафедри машин та апаратів виробництв хімічних воло-кон і текстильної промисловості Чернігівського державного технологіч-ного університету (м. Чернігів, 2003 р.);–

науковому семінарі Київського національ-ного університету технологій та дизайну (м. Київ, 2003 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 33 роботи, серед яких 12 наукових статей у журналах, 2 тези наукових конференцій, 9 депонованих наукових статей і 10 деклараційних патентів України на винаходи та корисні моделі.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації – 237 сторінок, із них 36 сторінок ілюстрації, 14 сторінок – таблиці, 2 сторінки – додатки, 12 сторінок – список використаних джерел із 113 назв. Обсяг основної частини дисертації становить 148 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

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

Перший розділ присвячено огляду та аналізу досліджень щодо підвищення ефективності роботи круглов'язальних машин (підвищення продуктивності та якості трикотажного полотна) шляхом удосконалення їх систем гальмування. Виконано аналіз причин зупинок круглов'язаль-них машин та доцільності їх примусового гальмування. Встановлено, що основними причинами, які зумовлюють зупинки круглов'язальних машин, є: обрив ниток; затяжка ниток; поломка голок; поломка платин; спрацюван-ня бобін. Кількість зупинок круглов'язальних машин за зміну в окремих випадках перевищує 200.

Наведено аналіз процесу гальмування круглов'язальних машин та конструкцій їх систем гальмування, на основі чого вперше розроблено класифікацію способів зупинки круглов'язальних машин та пристроїв (систем гальмування) для їх реалізації. Запропоновано шляхи удоско-налення систем гальмування круглов'язальних машин.

Наведено результати аналізу відомих досліджень впливу нестало-го руху круглов'язальних машин на динамічні навантаження, що виникають при цьому. Встановлено, що практично немає досліджень процесу гальмування круглов'язальних машин та його впливу на ефектив-ність їх роботи.

Проведений огляд та аналіз джерел, присвячених дослідженням процесу гальмування круглов'язальних машин та їх систем гальмування, дав можливість визначити тему і задачі даного дослідження.

Другий розділ присвячено дослідженням динаміки гальмування круглов'язальних машин з метою розробки методу знаходження динамічних навантажень, що виникають в круглов'язальних машинах під час гальмування, та аналізу впливу параметрів системи гальмування і приводу на величину цих навантажень.

Аналізуючи конструкції круглов'язальних машин, було зроблено висновок, що як динамічну модель круглов'язальних машин, зок-рема типу КО, доцільно прийняти чотиримасову модель з розгалужен-ням ведених мас (рис. 1). При цьому критерієм послідовності зупинки обертових мас було прийнято параметр k, що знаходиться із співвід-ношення:

, (1)

де – момент інерції і–ї обертової маси;

– момент опору, прикладений до і–ї маси.

Рис.1. Динамічна модель круглов’язальної машини типу КО:

а,б,в,г – відповідно перший, другий, третій та четвертий етапи гальмування; Тт – гальмівний момент; Т3,Т4 – моменти сил опору механізмів машини; J3…J4 – моменти інерції відповідних обертових мас машини; С12, С23, С24 – жорсткість відповідних пружних в’язей

Було встановлено, що максимум динамічних навантажень в пружних в'язях приводу має місце при першому етапі гальмування машини. Рів-няння руху мас для цього етапу мають вигляд:

;

; (2)

;

,

де , , – моменти, що виникають при гальмуванні у відповідних пружних в'язях приводу С12,С23,С24:

; ; ; (3)

1,2,3,4 – кути повороту відповідних мас.

Підставляючи параметри , , і , отримані з рівнянь (2), у вирази ; ; , знаходимо:

;

; (4)

.

Розв'язок рівнянь (4) можемо подати у вигляді:

(5)

де А, В – постійні інтегрування; a12,a23,a24 – постійні складові момен-тів сил пружності; 1, 2 і 3 – частоти коливань мас системи; – поточний час (індекси при вказаних параметрах показують на їх належність до відповідних мас та пружних в'язей) – знаходяться за відомими мето-дами.

Оскільки гальмування здійснюється при початкових умовах ; ; , постійні інтегрування В дорівнюють нулю. Таким чином, динамічні навантаження, що виникають в пружних в'язях круглов'язальних ма-шин при їх гальмуванні, знаходяться із рівнянь:

(6)

Динамічні перевантаження, що виникають у лініях передач приводу при гальмуванні круглов’язальної машини, визначаються з рівнянь:

; ; , (7)

де К12,К23,К24 – коефіцієнти динамічних перевантажень пружних в'язів С12,С23,С24 приводу; Т12мах,Т23мах,Т24мах – максимальні моменти, що виникають у відповідних пружних в'язях приводу при гальмуванні машини.

В результаті проведених досліджень було отримано алгоритм роз-рахунку динамічних навантажень, що виникають в пружних в'язях при-воду круглов'язальних машин при їх гальмуванні. Розглянуто приклад знаходження динамічних навантажень, що виникають при гальмуванні круглов’язальної машини КО–2 з діаметром голкового циліндра 450 мм і ліній-ною швидкістю 1,1 м/с. Враховуючи технічну характеристику машини та її конструктивні особливості, як вихідні данні прийнято: ТТ= 71,85 Нм, Т3= 17,7 Нм; Т4= 4,4 Нм; J1= 0,023 кгм2; J2= 0,015 кгм2; J3= 0,021 кгм2; J4= 0,026 кгм2; С12= 1940 Нм/рад; С23= 3062 Нм/рад; С24= 15310 Нм/рад. Розрахунки показують, що при гальмуванні круглов'язальних машин типу КО в пружних в'язях приводу виникають динамічні навантаження ( Нм, Нм; Нм), які значно перевищують динамічні навантаження, що виникають при пуску машин.

У розділі наведено результати досліджень впливу гальмівного моменту на динамічні навантаження в приводі.

Аналіз одержаних результатів показує, що процес гальмування круглов’язальної машини значно впливає на величину динамічних навантажень у приводі. При цьому коефіцієнти перевантаження пружних в’язів приводу круглов’язальних машин типу КО можуть перевищити 14, що значно більше коефіцієнта динамічних перевантажень приводу під час пуску машини (К6). Усе це свідчить про те, що при проектуванні системи гальмування круглов’язальних машин необхідно поряд з умовою забезпечення її функціонального призначення вирішувати також завдання забезпечення надійності приводу з урахуванням можливих значних динамічних його перевантажень.

У розділі наведені дослідження динаміки гальмування круглов'я-зальних машин з модернізованим приводом, що містить зчіпну муфту. Наведені динамічна (рис.2) та математична моделі процесу гальмуван-ня такої машини. Результатом досліджень є метод знаходження дина-мічних навантажень, що виникають при гальмуванні машин з таким приво-дом. Розрахунки підтвердили доцільність удосконалення системи гальмування круглов'язальних машин.

Рис.2. Динамічна модель круглов’язальної машини з модернізованим приводом:

а,б,в – відповідно перший, другий та третій етапи гальмування

У розділі наведені також дослідження динаміки гальмування кругло-в'язальних машин при наявності в приводі черв'ячної передачі (перспек-тивний напрям удосконалення системи гальмування). Встановлено, що з метою підвищення ефективності роботи системи гальмування доцільним є використання в приводі машини черв’ячної передачі. При цьому зазначається, що раціональним конструктивним рішенням такого приводу є установка черв’ячного колеса на механізмі товароприйому. Таке виконання конструкції приводу сприяє значному зниженню динамічних навантажень, що виникають при гальмуванні машини, і доведенню максимального значення коефіцієнта динамічних перевантажень в’язей приводу до 3,81. Тоді як за інших умов конструктивних варіантів виконання приводу з черв’ячною передачею коефіцієнт динамічних перевантажень дорівнює 8,52.

Уперше розроблено метод знаходження динамічних навантажень, що виникають при гальмуванні круглов’язальної машини, система гальмування якої містить самогальмівну черв’ячну передачу.

Третій розділ присвячено дослідженням щодо розробки теоретич-них основ проектування системи гальмування круглов'язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи шляхом зменшення непродуктив-них витрат часу та підвищення якості трикотажного полотна. Особливу увагу приділено вибору величини раціонального часу гальмування круглов’язальних машин. Як показують дослідження, при виборі часу гальму-вання доцільно виходити із такої умови:

, (8)

де t – час гальмування машини (голкового циліндра);

LH – довжина відрізка нитки (пряжі) в зоні її заправки між нитководом та крайнім нижнім спрямовуючим елементом шпулярника машини;

VH – швидкість споживання нитки при в’язанні трикотажного полотна,

де – лінійна швидкість голкового циліндра машини; z – кількість голок у голковому циліндрі; l – довжина петлі трикотажу; – діаметр голкового циліндра.

З метою забезпечення зручності ліквідації обриву нитки (необхід-ність зв'язування обірваних кінців) при знаходженні раціонального часу гальмування круглов'язальної машини доцільно ввести в рівнян-ня (8) поправочний коефіцієнт К. Прийнявши К = 2, вираз (8) набуває вигляду:

. (9)

При цьому необхідний час зупинки (гальмування) машини повинен призначатися з умови , де – час, що виключає потрапляння обірваного кінця нитки в зону в’язання.

У розділі наведені дослідження впливу лінійної швидкості голкового циліндра круглов'язальної машини типу КО на час її зупинки та на вибір необхідної величини гальмівного моменту (приведено до вала електродви-гуна). Результати наведені на рис.3.

Рис.3. Вплив лінійної швидкості голкового циліндра круглов’язальної машини типу КО на необхідну величину гальмівного моменту (1,2), на час вільного вибігу машини (4,5) та на необхідну величину часу гальмування машини (3): 1,4 – при існуючій конструкції приводу; 2,5 – при модернізованому приводі (привід зі зчіпною муфтою, що відключає при зупинці машини частину його обертальних мас від вертикального приводного вала)

У розділі наведено результати досліджень впливу способу зупинки круглов'язальної машини та її швидкості на якість трикотажного полотна.

У розділі також наведені дослідження з вибору раціонального місця установки, системи гальмування в приводі круглов'язальної маши-ни, коли динамічні навантаження, що виникають під час її гальмування, будуть мінімальними. Встановлено, що для круглов'язальних машин типу КО доцільно використовувати системи гальмування з кількома гальмами, розташованими на основних обертальних масах механізмів машини. При такій системі гальмування динамічні навантаження, зумовлені неузгодженістю коливань мас, практично відсутні. Одержано аналітичні залежності, що дають можливість розподілити загальний гальмівний момент системи гальмування між окремими її гальмами.

Аналіз та розрахунки показують, що для круглов'язальних машин типу КО найбільш доцільне використання чотирьох гальм, встановле-них відповідно на кожній з основних обертальних мас машини (рис.1), величина моментів яких відповідно дорівнює ТТ1 = 25,42 Нм; ТТ2 = 16,58 Нм; ТТ3 = 23,21 Нм; ТТ4 = 28,78 Нм. При цьому динамічних наван-тажень в пружних в'язях приводу, зумовлених коливанням мас при зу-пинці машини, практично немає.

У розділі наведено результати досліджень щодо створення теоретич-них основ проектування нових, більш ефективних систем гальмування круглов'язальних машин (механічних, пневматичних, електромагнітних). Розроблено метод, який дає можливість оцінити ефективність роботи таких систем гальмування та знайти їхні основні робочі параметри. Уперше одержано залежність, що дає можливість знайти час спрацювання систе-ми гальмування та оцінити його вплив на час зупинки круглов'язальної машини.

Четвертий розділ присвячено експериментальним дослідженням процесу гальмування круглов'язальних машин, а також математичним експериментам впливу гальмівного моменту системи гальмування та па-раметрів приводу на динамічні навантаження, що виникають при галь-муванні круглов'язальних машин. Метою досліджень є експериментальна перевірка прийнятих при створенні математичних моделей процесу галь-мування машин припущень, перевірка результатів теоретичних дослід-жень, наведених у попередніх розділах, а також одержання рівнянь регресії для знаходження максимуму динамічних навантажень, що вини-кають в круглов'язальних машинах як з діючою, так і новою, більш ефективною, системою гальмування.

Наведено експериментальне дослідження процесу гальмування кругло-в'язальної машини типу КО. Експериментальна установка створена на базі круглов'язальної машини МС–9. Блок - схема підключення апаратури експериментальної установки та приклад запису осцилограми руху мас машини наведені на рис.4,5.

Рис. 4. Блок-схема підключення апаратури експериментальної установки: 1 – світлопроменевий осцилограф; 2 – джерело живлення осцилографа; 3 – генератор; 4 – блок живлення; 5 – частотомір; 6 – електронно–променевий осцилограф; 7,8 – датчики; 9 – блок живлення датчиків

Рис.5. Приклад запису осцилограми кутового переміщення мас круглов’язальної машини МС–9 при гальмуванні: 1 – позначка часу; 2 – сигнал обертання ротора електродвигуна; 3 – сигнал обертання веденого шківа клинопасової передачі приводу

Із проведених досліджень випливає, що існуюча система гальмування круглов'язальної машини МС–9 малоефективна. Час гальмування машини приблизно в 3,5 раза більший від необхідного часу гальмування, що вимагає вдосконалення системи гальмування.

У розділі наведено дослідження впливу параметрів системи гальму-вання та приводу на динамічні навантаження, що виникають при гальму-ванні круглов'язальних машин типу КО. З цією метою було проведено математичний експеримент. Враховуючи технічну характеристику машини, перспективи її удосконалення та вимоги методу математичного плануван-ня експерименту, за діапазон і інтервали варіювання досліджуваних параметрів (момент гальмуван-ня – ТТ; момент сил опору механізму в'я-зання – Т3; момент інерції обертових мас механізму в'язання – J3; момент інерції обертових мас механізму товароприйому – J4 ) прийнято:

Х1 ? ТТ=(31,85…111,85)Нм; ?ТТ=20 Нм;

Х2 ? T3=(7,7...27…27,7)Нм; ?T3=5 Нм;

Х3 ? J3=(0,005…0,037)кгм2; ДJ3=0,008 кгм2; (10)

Х4 ? J4=(0,006…0,046)кгм2; ДJ4=0,01 кгм2.

В результаті виконаних досліджень одержані рівняння, які дають можливість оцінити вплив параметрів системи гальмування та приводу на максимальні динамічні навантаження Т12мах, Т23мах, Т24мах , які виникають у відповідних пружних в'язях приводу круглов'язальних машин типу КО під час їх гальмування:

T12max=10,411+0,769TT–0,521T3–209,534J3–153,75J4+(14,106J3+11 J4)TT;

T23max=–21,473–(0,083+0,026T3–30,856J3)TT+(4,507–126,55J3)TT––

(1931,93–68984,375J3 +36250J4)J3+761,25J4; (11)

T24max=–17,0+(0,162+15,84J4)TT+(0,439–11,4J3+18,62J4)T3–200,845J3+

+(1061,442–19110,375J4)J4.

У п'ятому розділі наведені дослідження, що стосуються розробки нових перспективних конструкцій приводів круглов'язальних машин з ефективною системою гальмування, та результати виробничої перевірки працездатно-сті і ефективності їх роботи. З огляду на виконані дослідження автор запропонував ряд принципово нових конструкцій приводів з ефектив-ною системою гальмування: привід, система гальмування якого містить зчіпну муфту, що дає можливість в момент зупинки машини відокремити від механізмів в’язання та товароприйому основні обертальні маси приводу (ротор електродвигуна, клинопасову та зубчасті передачі тощо); привід, система гальмування якого містить декілька механічних (колод-кові, стрічкові тощо) гальм; привід, система гальмування якого міс-тить пневмокамерні гальма; привід, система гальмування якого містить електромагнітні гальма; привід, система гальмування якого дає можливість поряд з ефективним гальмуванням машини урівноважити радіальне зусилля, що діє на голковий циліндр; привід, система гальмування якого побудована на базі самогальмівної черв'ячної передачі.

Виробнича перевірка працездатності та ефективності роботи нових систем гальмування круглов'язальних машин показала, що використання в скаді круглов'язальної машини КО–2 системи гальмування, що містить зчіп-ну муфту–гальмо, дає можливість підвищити продуктивність машини на 3,5% за раху-нок скорочення непродуктивних витрат часу, зумовлених зупинками, та сор-тність трикотажного полотна на 1,5% за рахунок зменшення кількості брако-ваного полотна. Використання системи гальмування машини КО–2, що містить електромагнітні гальма, розташовані навколо голкового циліндра, сприяло скороченню часу гальмування машини в середньому втричі (з 0,36 с до 0,12 с) та підвищити сортність трикотажного полотна на 2,75%.

ВИСНОВКИ

Результатом досліджень стала розробка теоретичних основ та інженерних методів проектування надійної швидкодіючої системи гальмування круглов’язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи за рахунок підвищення якості трикотажного полотна та зниження непродуктивних витрат часу роботи машини.

Виконані дослідження дали можливість встановити таке:

1. Специфікою роботи круглов'язальних машин є досить часті їх зупинки та пуски. Кількість зупинок круглов'язальних машин за зміну в окремих випадках перевищує 200.

Основними причинами, що зумовлюють зупинку круглов'язальної машини є: обрив та затяжка ниток – 32,3% від загальної кількості зупинок за зміну; поломка голок – 11,8%; спрацювання бобін – 41,2%.

2. Огляд та аналіз існуючих способів зупинки круглов'язальних машин та пристроїв для їх реалізації дав авторові можливість розробити відповідну їх класифікацію.

3. Існуючі конструкції систем гальмування круглов’язальних машин не повною мірою відповідають технологічним умовам забезпечення в’язання якісного трикотажного полотна. Встановлено фактори, які зумовлюють недосконалість існуючих систем гальмування круглов'язальних машин.

4. В результаті виконаних автором досліджень вперше розроблено метод аналізу динаміки процесу гальмування круглов’язальних машин, завдяки якому можна знайти максимальну величину динамічних навантажень, що виникають в машині під час її гальмування, та оцінити вплив конструкції системи гальмування круглов’язальної машини на ефективність її роботи.

5. Встановлено, що коефіцієнт динамічних перевантажень пружних в’язей приводу сучасних круглов’язальних машин під час їх гальмування (в разі виконання технологічних умов одержання якісного трикотажного полотна) дорівнює 10,64, що майже втричі перевищує пускові динамічні перевантаження відповідних в’язей.

6. Величина гальмівного моменту системи гальмування круглов’язальних машин суттєво впливає на динамічні перевантаження пружних в’язей приводу. Коефіцієнт динамічних перевантажень в’язей приводу може перевищити 14. Це свідчить про те, що при проектуванні системи гальмування необхідно поряд з умовою забезпечення її функціонального призначення вирішувати також завдання забезпечення надійності роботи приводу з урахуванням його значних динамічних перевантажень.

7. З метою підвищення ефективності роботи системи гальмування круглов’язальної машини доцільно використання в приводі зчіпної муфти, що відключає ведучі обертальні маси приводу (ротор електродвигуна, клинопасову передачу та інше) в момент гальмування машини від її механізмів (механізми в’язання, товароприйому та ниткоподачі), а також черв’ячної передачі. Таке виконання конструкції приводу дає можливість значно знизити динамічні навантаження, що виникають при гальмуванні машини, і довести максимальну величину коефіцієнта динамічних перевантажень в’язей приводу до 3,81.

8. Розроблено теоретичні осно-ви проектування системи гальмування круглов’язальних машин, здатної підвищити ефективність їх роботи, що дає можливість:–

визначити раціональну величину часу гальмування машини, необхідну для забезпечення одержання високої якості трико-тажного полотна;–

визначити раціональні робочі параметри системи гальмування;–

вибрати раціональну конструкцію приводу машини, здатної підвищити ефективність процесу гальмування;–

визначити час спрацювання системи гальмування та оцінити його вплив на ефективність роботи круглов’язальної машини.

9. Встановлено, що для сучасних круглов’язальних машин типу КО, з метою недопущення напрацювання бракованого трикотажного полотна, зумовленого обривом або затяжкою нитки і спрацюванням бобін, та зведення до мінімуму кількості бракованого полотна, зумовленого поломкою голок, платин тощо, час їх гальмування не повинен перевищува-ти 0,09 с.

10. Уперше одержано залежність, що дає можливість оцінити вплив ліній-ної швидкості голкового циліндра круглов'язальної машини та гальмівного моменту на кількі-сть бракованого полотна, зумовленого поломкою голок та платин. Встановлено необхідність, з метою підвищення якості трикотажного полот-на, обладнання круглов’язальної машини надійною системою гальмування. При цьому кількість бракованого полотна можна зменшити в 4,1 раза.

11. Роз-роблено основні напрями удосконалення приводу, основними серед яких є: оснащення приводу електромагнітною фрикційною зчіпною муф-тою, що дає можливість відокремити від механізмів в'язання та товароприйому в момент зупинки машини обертальні маси приводу (ротор електродвигуна, клинопасову та зубчасті передачі); використання системи гальмування з кількома гальмами, розташова-ними на основних обертальних масах машини.

12. Встановлено, що час спрацювання механічних систем гальмування, які використовуються в сучасних круглов’язальних машинах, коливається в межах (5–6) мс, що становить (5,5–6,7)% від необхідного часу гальмування. Час спрацювання системи гальмування, що містить пневмокамерні гальма, не перевищує 5 мс. Найбільш швидкодіючими є системи гальму-вання з електромагнітними гальмами, час спрацювання яких не переви-щує 4,5 мс.

Таким чином, при проектуванні системи гальмування час її спрацювання можна не враховувати, оскільки він практично не впливає на ефектив-ність роботи круглов’язальної машини.

13. В результаті виконаних експериментальних досліджень процесу гальмування круглов’язальних машин типу КО встановлено: середній час вибігу круглов’язальної машини МС–9 (система гальмування відключена) становить 1,565 с; при наявності гальма середній час гальмування машини становить 0,398 с; існуюча система гальмування машини МС–9 малоефективна; час гальмування машини з такою системою гальмування приблизно в 3,5 раза більший від необхідного часу гальмування.

14. Проведено математичний експеримент з виявлення впливу гальмі-вного моменту системи гальмування та параметрів приводу круглов'я-зальної машини на динамічні навантаження, що виникають при її гальмуванні.

Одержані рівняння регресії, що дозволяють значно простіше, ніж при використанні відомих методів, визначити динамічні навантаження, які виникають при гальмуванні круглов'язаль-них машин типу КО, а також оцінити вплив основних їх параметрів на величину цих навантажень.

15. Проведені дослідження дали можливість розробити та запропонувати ряд принципово нових конструкцій приводів круглов'язальних машин з ефективною системою гальмування (деклараційні патенти України на винаходи №№ 38023А, 40890А,40891А, 41648А, 43223А, 45802А та інші ).

16. Виробничі випробування нових, запропонованих автором систем гальмування круглов’язальних машин показали цілковиту працездатність і ефектив-ність роботи системи гальмування зі зчіпною муфтою–гальмом та системи гальмування, що містить електромагнітні гальма, розташовані навколо голкового циліндра машини.

При цьому система гальмування, що містить зчіпну муфту–гальмо, дає можливість підвищити продуктивність машини на 3,5% за рахунок скорочення непродуктивних витрат часу, зумовлених зупинками машини, та сортність трикотажного полотна на 1,5% за рахунок зменшення кількості бракованого полотна, зумовленого поздовжніми пропусками петельних рядів, що виникають під час обриву ниток та поломки голок і платин.

Завдяки системі гальмування з електромагнітними гальмами можна скоротити час гальмування машини КО–2 в середньому втричі (з 0,36 с до 0,12 с) та підвищити сортність трикотажного полотна на 2,75%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

Павленко Г.І. Підвищення ефективності роботи круглов'язальних машин шляхом удосконалення системи гальмування. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.10 – машини легкої промисловості. Київсь-кий національний університет технологій та дизайну, Київ, 2003.

Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності роботи круглов'язальних машин шляхом розробки більш ефективних конструкцій сис-тем гальмування. Наведено основні напрями вдосконалення існуючих і розробки нових конструкцій систем гальмування круглов'язальних машин. Розроблено теоретичні основи та інженерні методи проектування надій-ної швидкодіючої системи гальмування, що забезпечує підвищення ефективності роботи круглов'язальних машин за рахунок підвищення якості три-котажного полотна та зниження непродуктивних витрат часу роботи ма-шини. Запропоновано нові конструкції систем гальмування. Основні тех-нічні розробки перевірені на виробництві з метою оцінки їх працездатності та ефективності роботи.

Ключові слова: круглов'язальна машина, процес гальмування, система гальмування, гальмо, математична модель, час гальмування, динамічні навантаження.

Павленко Г.И. Повышение эффективности работы кругловязальных ма-шин путем совершенствования системы торможения. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.10 – машины легкой промышленности, Киевский национальный университет технологий и