КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

МАНОЙЛЕНКО ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ

УДК 687.053.1

РОЗРОБКА МЕХАНІЗМІВ ПОДАЧІ ГОЛКОВОЇ НИТКИ СТОЧУВАЛЬНИХ МАШИН ЛАНЦЮГОВОГО СТІБКА

05.05.10 – машини легкої промисловості

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Горобець Василь Андрійович,

Київський національний університет технологій та дизайну,

професор кафедри машин легкої промисловості

Офіційні опоненти: заслужений працівник народної освіти України,

доктор технічних наук, професор

Хомяк Олег Миколайович,

Київський національний університет технологій та дизайну,

завідувач кафедри інженерної механіки;

кандидат технічних наук,

Мостіпан Олександр Михайлович,

технічний консультант ф. “Коутс Україна”, м. Київ

Захист відбудеться 28.03. 2008 р. о 14_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

Автореферат розісланий 22.02. 2008 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Бухонька Н.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Тема дисертації безпосередньо пов’язана з аналізом роботи сточувальних швейних машин (ШМ) двониткового ланцюгового стібка, які широко застосовуються на підприємствах легкої промисловості.

Для підтримання конкурентоспроможності виробів до ланцюгової строчки висуваються високі вимоги (необхідна величина затяжки стібка, еластичність, міцність тощо). Як вказано в роботах професорів Коміссарова А.І., Полухіна В.П., Зака І.С. та ін., механізм подачі голкової нитки є одним з основних механізмів цих машин. Його робота забезпечує правильну взаємодію нитки з іншими робочими органами в процесі утворення ланцюгових стібків. Тому механізми подачі нитки проектують після розробки решти механізмів машини. Це найбільш відповідальний момент, враховуючи те, що ниткоподавач повинен забезпечити надійну взаємодію різних за властивостями ниток з іншими робочими органами машини.

Завданням проектування цих механізмів полягає в забезпеченні ними подачі або вибору необхідної довжини нитки в відповідний момент. Вирішення цього завдання ускладнено, по-перше, тим, що механізми подачі ниток дуже різноманітні за структурою, а по-друге, тим, що функція необхідної подачі нитки має досить складний характер.

Разом з тим також у літературних джерелах немає не тільки порівняльного аналізу механізмів подачі нитки, а й будь-якої їх класифікації.

Характер функції необхідної подачі нитки, що є вихідною для проектування цих механізмів, у роботах Коміссарова А.І., Зака І.С., Жукова В.В., Нікіфорова В.М., Делль Р.А., Єгорова В.В. та ін. визначено експериментально-аналітичним або експериментальним методом, без урахувань фізичних властивостей нитки.

На цей момент немає цілісного методу проектування механізмів подачі нитки швейних машин ланцюгового стібка. У літературних джерелах розглянуті окремі випадки проектування деяких видів цих механізмів, здебільшого тих, що не застосовуються в сучасних ШМ. Методи ж проектування є графічними або графоаналітичними, що зменшує точність і ускладнює процес проектування цих механізмів.

Більше того, в літературних джерелах, навіть в інструкціях з експлуатації цих ШМ, практично немає інформації з регулювання механізмів подачі нитки, незважаючи на те, що вони мають більшу кількість і ширші діапазони регулювання параметрів порівняно з іншими механізмами цих машин. Нарешті в літературних джерелах немає не тільки методів проектування чи регулювання, а навіть опису будови механізмів подачі голкової нитки (МПГН) з розгалуженим кінематичним ланцюгом, які застосовуються у всіх сучасних ШМ цього виду. Тому розробка механізмів подачі голкової нитки та визначення їх раціональних параметрів при налагоджуванні є актуальними.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з затвердженою науковою програмою діяльності Київського національного університету технологій та дизайну 2-03-3/03 “Наукові основи проектування робочих процесів і технологічних машин легкої промисловості” за напрямом “2-03/3.1/03 Проектування сучасних швейних, трикотажних та взуттєвих машин”.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є уточнення закономірностей взаємодії робочих органів сточувальної швейної машини ланцюгового стібка, розробка методів аналізу, вибору і розрахунку механізмів подачі голкової нитки (МПГН) з урахуванням властивостей нитки, розробки на цій основі нових раціональних структур механізмів та рекомендацій з регулювання існуючих.

У відповідності з метою поставлені такі завдання:–

проаналізувати процес утворення сточувальних ланцюгових стібків з врахуванням роботи ниткоподавача; –

вивести та перевірити експериментально аналітичні залежності, які описують функції необхідної та дійсної подачі верхньої нитки з урахуванням її властивостей, які є вихідними даними для аналізу існуючих та проектування нових МПГН;–

розробити класифікацію типових МПГН на основі аналізу їх структур;–

визначити функції дійсної та необхідної подачі нитки типових ШМ, та провести функціональний аналіз їхніх МПГН;–

виявити раціональні структури цих механізмів, значення їх параметрів і надати рекомендації з регулювання цих механізмів;–

розробити нові раціональні структури механізмів на основі базової сточувальної швейної машини ланцюгового стібка;–

дослідити розроблений МПГН і провести його порівняння з механізмом базової конструкції за функціональними показниками.

Об’єкт дослідження є технологічний процес ШМ для утворення сточувальних ланцюгових стібків.

Предмет дослідження є механізми подачі голкової нитки різних структур, сточувальних швейних машин ланцюгового стібка.

Методи дослідження. Поставлене завдання вирішене шляхом аналізу процесу утворення стібка на швейній машині з застосуванням методу змінних контурів, математичних методів аналітичної геометрії, аналізу та оптимізації, а також сучасних методів експериментальних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в цій роботі вперше:–

виконано уточнений опис процесу утворення сточувальних стібків кл. 400 з виявленням суті роботи органів механізму подачі нитки в кожному періоді цього процесу;–

сформульовано умови, що визначають кількісний та якісний характер зміни довжини контуру нитки при її подачі;–

отримано аналітичні вирази функцій дійсної та необхідної подачі нитки, що враховують: її властивості, технологічні параметри машини, закони руху та геометричні параметри робочих органів;–

розроблено класифікацію типових МПГН;–

визначено вплив параметрів МПГН на закон та величину подачі нитки.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:–

розроблено принципово нові конструкції МПГН (деклараційні патенти на корисну модель України № 18315 та № 18316 опубліковані 15.11.2006, Бюл. №11, 2006);–

розроблено номограми для вибору регульованих параметрів МПГН типових ШМ залежно від технологічних параметрів та типу ниток;–

розроблено пристрій для експериментального отримання значень функції дійсної та необхідної подачі нитки ШМ для сточувальних ланцюгових стібків;–

розроблено цілісний алгоритм проектування МПГН; –

виконано порівняльний аналіз МПГН базової та розробленої конструкції.–

розроблено експериментальну установку для визначення зусилля натягу верхньої нитки в процесі утворення стібка;–

результати, отримані в дисертації, впроваджені в навчальний процес Київського національного університету технологій та дизайну при підготовці фахівців зі спеціальностей 7.09022 та 8.09022 “Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування”;–

рекомендації з регулювання МПГН застосовуються при налагоджуванні відповідного обладнання на ЗАТ КШФ “Юність”, ЗАТ ТФ “Роза”, а також у лабораторіях Інституту інформаційних та моделюючих технологій “ІМТ” (генерального представника в Україні фірм “Дюркопп”, “Пфафф”, “Ямото”, “Рісс”, “Альба” ін.).

Особистий внесок здобувача. У працях, виконаних у співавторстві, здобувач виконав постановку завдань [1-5, 8-12], проведення теоретичних та експериментальних досліджень [3, 10], отримання, обробку та інтерпретацію одержаних результатів [1-5], а також розробку принципово нових конструкцій МПГН [6, 7] та проведення їх аналізу.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались, обговорювались та здобули позитивну оцінку на ІV –VІ наукових конференціях та на ювілейній міжнародній конференції “Інноваційні технології – майбутнє України” – студентського та професорсько-викладацького складу Київського національного університету технологій та дизайну (2004-2007 рр., м. Київ) та ІІІ Українсько-польській науковій конференції молодих вчених “Механіка та інформатика” (Україна, м. Хмельницький, 28-30 квітня 2005 р.). У повному обсязі дисертаційна робота доповідалася та схвалена на науковому міжкафедральному семінарі на кафедрі машин легкої промисловості КНУТД 20 листопада 2007р.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 праць, серед яких 5 статей у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 2 патенти на корисну модель України, 5 тез доповідей на наукових конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Робота виконана на 148 сторінках друкованого тексту, містить 67 рисунків на 65 сторінках, 22 таблиці на 22 сторінках, список використаних джерел 123 найменувань на 12 сторінках та 4 додатки обсягом 34 сторінок. Загальний обсяг дисертації – 266 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, проаналізовано стан сучасного швейного машинобудування, сформульовано мету та основні завдання досліджень, показано наукову новизну та практичне значення роботи.

Перший розділ присвячено аналізу процесу утворення двониткового та багатониткового ланцюгового стібка, огляду відомих структур МПГН, сучасного стану досліджень МПГН та методів їх синтезу. Аналітичний огляд показав, що МПГН є одним із основних механізмів цих машин, що підтверджено в роботах професорів Коміссарова А.І., Полухіна В.П., Зака І.С. та ін.

В той же час опис процесу утворення стібка, який подано в літературних джерелах, практично не містить відомостей щодо роботи цього механізму. Також немає досліджень, що показують вплив параметрів МПГН на величину та закон подачі нитки, а значить отже, на якість строчки.

Крім того, незважаючи на значну номенклатуру МПГН, які застосовуються в ШМ або відомі з літературних джерел та патентів, немає будь-якої класифікації їх та рекомендацій, щодо вибору їх раціональних структур.

Також у літературних джерелах наведено вихідні дані для проектування МПГН, які подані у вигляді діаграм подачі нитки, неповні та містять розбіжності. Здебільшого, ці діаграми отримані або тільки експериментальним шляхом, або не враховують фізичних властивостей нитки. Крім того, немає аналітичних залежностей для повного опису функцій дійсної та необхідної подачі нитки, що не дає можливості застосувати сучасні методи та засоби для проектування нових та аналізу існуючих МПГН. Відомі методи проектування стосуються лише окремих видів МПГН.

У зв’язку з цим встановлено необхідність визначення аналітичних залежностей функцій дійсної та необхідної подачі нитки з урахуванням її властивостей для аналізу існуючих МПГН та синтезу нових, розробки класифікації МПГН та дослідження впливу регульованих параметрів на закон та величину подачі нитки, а також розробки нових раціональних структур МПГН та визначення їх параметрів.

Другий розділ присвячено уточненому аналізу процесу утворення стібка з урахуванням етапів роботи МПГН. Виведено аналітичні залежності функцій дійсної та необхідної подачі ідеальної нитки, які враховують зміну “контуру подачі” та “контуру витрат”:

де та – відповідно довжина “контуру подачі” та “контуру витрат” в початковий відлік часу (ц=0) та при деякому поточному значенні ц в інтервалі і-і+1 процесу утворення стібка; – довжина і-го елементарної ділянки (відрізків прямих та кривих) відповідного контуру при деякому значенні ц; n – кількість елементарних ділянок “контуру подачі”; m – кількість елементарних ділянок “контуру витрат”.

Оскільки функція необхідної подачі нитки є кусковою безперервною, то залежності, що її описують, визначаються для кожного інтервалу процесу утворення стібка відповідно до рис. 1, з урахуванням умов існування кожної залежності в певному інтервалі (табл. 1).

Як показали подальші дослідження, значення функцій дійсної та необхідної подачі нитки в деяких інтервалах мають значну невідповідність, яку можна пояснити тим, що не було враховано фізико-механічні властивості нитки. Тому в подальшому були виведені дані аналітичні залежності функцій дійсної та необхідної подачі нитки з урахуванням деформації нитки кожної ділянки загального контуру нитки під дією відповідних сил:

де і – відповідно величина деформації і-ї ділянки “контуру подачі” та “контуру витрат”;

Прийняті допущення:

1. Сумарна деформація обох контурів у будь-який момент:

; ; ; .

де –модуль пружності нитки, мПа; –площа поперечного перерізу нитки, мм2; dв– діаметр нитки у вільному стані (розрахунковий діаметр), мм; dс – діаметр нитки у стиснутому стані (умовний діаметр), мм; д – середня густина нитки, г/см3; г –густина волокна, г/см3.

2. При процес утворення стібка не відбувається.

3. Значення зусилля миттєво наближається до нуля за умови Рґ(ц)<Р(ц).

Тоді значення сили натягу її ділянки контуру в будь-який момент утворення стібка з урахуванням швидкості ковзання мають вигляд:

або,

де – коефіцієнт, який враховує зміну властивостей нитки при динамічних навантаженнях; –миттєве значення кута охоплення ниткою поверхні, що розділяють ділянки і-ту та і+1, рад; –коефіцієнт тертя при взаємодії нитки з j-ю поверхнею.

Також в цьому розділі були визначені в загальному вигляді миттєві значення кутів охоплення поверхонь “контуру подачі” та відповідно до рис. 1 для “контуру витрат”.

Отримані аналітичні залежності були застосовані при аналізі типових МПГН та проектуванні нових.

Рис. 1. Розрахункова схема визначення довжин відрізків “контуру витрат”

Таблиця 1

Значення довжини “контуру витрат” в інтервалі процесу утворення стібка

Продовження табл. 1

1 | 2 | 3 | 4

У третьому розділі проведено структурний аналіз МПГН, які застосовуються в ШМ цього типу та відомих з літературних джерел, який показав значну їх різноманітність. На основі цього аналізу було розроблено класифікацію (рис. 2), за якою пропонується поділити МПГН на чотири групи (важільні, кулачкові, фрикційні, комбіновані), кожна з яких містить підгрупи та типи.

Рис. 2. Схема класифікації механізмів подачі верхньої нитки

З урахуванням аналізу структур МПГН було вибрано чотири типові механізми (рис. 3), які застосовуються в більшості сточувальних ШМ ланцюгових стібків, що експлуатуються нині на підприємствах легкої промисловості.

а б в г

Рис. 3. Кінематичні схеми типових механізмів подачі голкової нитки ШМ:

а – 876 кл ПМЗ; б – 164 кл. “Rimoldi”; в – W562-05BB кл. “Pegasus”;

г – CF2300M-164M кл. “Uamato”

За допомогою отриманих аналітичних залежностей було проведено порівняльний аналіз та визначено вплив регульованих параметрів цих механізмів на величину та закон подачі нитки. Ці дослідження проводились з застосуванням п’яти типів ниток. Також було визначено функції положення всіх робочих органів конкретної ШМ. У розрахунках брались максимальні значення технологічних параметрів ШМ (довжина стібка, товщина матеріалів).

Проведений аналіз показав, що форма графіків функцій необхідної подачі нитки (крива 1, рис. 4) у всіх ШМ має однаковий характер, що підтверджує коректність отриманих аналітичних залежностей.

а б

в г

Рис. 4. Діаграми подачі ідеальної нитки ШМ:

а – 876 кл. ПМЗ; б – 164 кл. “Rimoldi”; в – W562-05BB кл. ф. “Pegasus”;

г – CF 2300M-164M кл. ф. “Uamato”

Крім того, було встановлено, що МПГН з нерозгалуженим кінематичним ланцюгом не можуть забезпечити якісне протікання процесу утворення стібка для більшості типів ниток, тому що існує значна невідповідність значень їх функцій дійсної та необхідної подачі нитки (відповідно криві 3 та 4, рис. 5), що призводить до накопичення залишкових деформацій нитки внаслідок збільшення кількості циклів її розтягу.

Порушення циклограми ШМ внаслідок змотування нитки з бобіни в середині процесу утворення стібка в свою чергу збільшує зусилля натягу в нитці та підвищує ймовірність їх обриву. В той же час МПГН з розгалуженим кінематичним ланцюгом великою мірою забезпечують якісне протікання процесу утворення стібка.

Оскільки невідповідність значень функцій подачі нитки могла мати місце через неправильне регулювання цих механізмів, відомості про яке повністю відсутні

Рис. 5. Ділянки діаграм подачі дальшої голки різних ниток ШМ 876 кл. ПМЗ, 164 кл. ф. “Rimoldi”, W562-05BB кл. ф. “Pegasus”, CF 2300M-164M кл. ф. “Uamato”

у літературних джерелах, то в цьому ж розділі було проведено дослідження впливу кожного з регульованого параметрів цих механізмів на закон та величину подачі нитки. Як приклад, на рис. 6 показано дослідження впливу параметрів МПГН ШМ 876 кл. МПЗ.

Як показав аналіз (рис. 6), спостерігається суттєвий вплив регульованих параметрів на величину та закон подачі нитки. Як видно з рис. 6, зміна параметра бН1 (кутове положення нитконапрямляча Н1) призводить до зміни як величини, так і закону подачі нитки, в той же час зміна його довжини r практично не впливає на її зміну, а при варіюванні параметра YП1, який характеризує взаємне положення координат ниткоподавачів, величина подачі нитки може змінюватися не тільки від нуля, а навіть приймати від’ємні значення. Також було досліджено спільний попарний вплив параметрів на максимальне значення функції (рис. 6, г-е). Таким чином, було виявлено параметри, які суттєво впливають на закон чи величину подачі нитки МПГН, що підлягали дослідженню.

На основі цього аналізу було розроблено номограми (рис. 7) ШМ 876 кл. ПМЗ, 164 кл. ф. “Rimoldi” (такі ж були побудовані для решти ШМ) для регулювання МПГН залежно від технологічних параметрів, тобто довжини стібка, товщини матеріалу та типу нитки.

а б в

г д е

Рис. 6. Графіки значень дійсної подачі нитки при варіюванні параметрів МПГН ШМ 876кл. ПМЗ:

а – бН1; б – r; в – YП1; г – r і бН1; д – YП і бН1; е – YП1 і r

Проведений аналіз типових МПГН показав, що закони руху ниткоподавачів практично не впливають на величину та характер подачі нитки, набагато більше вони змінюються за рахунок зміни значення регульованих параметрів.

У зв’язку з цим доцільно вибирати структуру та параметри МПГН за умови раціональності їх з точки зору динаміки, а необхідний закон та величину подачі нитки отримувати за рахунок вибору взаємного розташування нитконапрямлячів та ниткоподавачів, а також за рахунок величини ходу останніх.

а б

Рис. 7. Номограми для вибору регульованих параметрів МПГН в залежності від технологічних параметрів та типу нитки ШМ:

а – 876 кл. ПМЗ; б – 164 кл. ф. “Rimoldi”

Четвертий розділ присвячено практичній реалізації результатів досліджень, тобто розробці раціональної структури МПГН та визначенню його параметрів за запропонованим алгоритмом проектування.

Оскільки існуючі МПГН з розгалуженим кінематичним ланцюгом мають нераціональну з точки зору динаміки структуру (сферичні кінематичні пари, масивні ланки, а також навіть несиметричний закон руху веденої ланки тощо), то було запропоновано дві нові раціональні з точку зору динаміки структури механізмів, які мають симетричні закони руху, врівноваженість більшості ланок, а також мінімальну масу неврівноважених (рис. 8).

а б

Рис. 8. Кінематичні схеми гілок МПГН з розгалуженим кінематичним ланцюгом:

а – зубчасто-важільний; б – важільний з циліндричними кінематичними парами

У подальшому було розроблено конструкцію МПГН другого варіанту в прив’язці до ШМ 876 кл. ПМЗ та проведено його оптимізаційний синтез.

Оскільки залежність значення функції мети від значення кожного з вихідних параметрів та ще й з урахуванням вагових коефіцієнтів має досить складний характер, а також, оскільки не виключається можливість існування в шуканих інтервалах кількох її локальних екстремумів, то застосування класичних, лінійних чи градієнтних методів оптимізації в даному випадку недоцільне.

Тому для синтезу механізму було застосовано метод випадкового пошуку (метод Монте-Карло) як один з найбільш універсальних методів оптимізації для вирішення багатомірних детермінованих задач, подібних до поставленої.

Алгоритм оптимізаційного синтезу:

1. Генеруються випадкові числа від 0 до 99.

2. Вираховуються керуючі величини (випадкові координати):

,

де та – границі діапазону можливих значень .

3. Перевіряється виконання всіх обмежень, які накладені на випадкові координати і на частинні критерії (враховано границями діапазонів та ).

4. Підраховується значення функції мети (сума різниць площ функцій дійсної та необхідної подачі нитки, що визначаються інтегралами цих функцій, на кожному з інтервалів процесу утворення стібка з урахуванням вагових коефіцієнтів) та перевіряється виконання обмежень, накладених на критерії оптимальності:

;

,

де – критерій оптимальності; – значення кусково-безперервної функції Рґ(ц) в і-му інтервалі; – ваговий коефіцієнт, що враховує важливість наближення функції Р(ц) до Р'(ц) і-того інтервалу; , – відповідно значення кута повороту головного вала, що відповідає початку та кінцю і-го інтервалу, град.

5. Якщо це обмеження не виконується, то рішення виключається з розгляду.

6. Одержане значення функції мети порівнюється з кращим, отриманим раніше. Якщо воно менше, то запам’ятовується (також запам’ятовуються значення всіх випадкових координат для цього випадку) і в подальшому отримані значення функції мети порівнюються уже з ним. Якщо отримане значення більше від запам’ятованого, то воно з подальшого розрахунку виключається.

Запропонований алгоритм може бути застосований для будь-якої структури цих механізмів.

В результаті оптимізаційного синтезу МПГН отримані значення параметрів (табл. 2), які забезпечують високу відповідність функцій дійсної та необхідної подачі нитки (рис. 9), чим в свою чергу усуваються залишкові деформації та зменшується натяг нитки.

Таблиця 2

Значення параметрів МПГН

Назва параметра

мм | град

18 | 8 | 12,5 | 43,5 | 15,9 | -147 | 30 | 45 | 85 | 170

Однак в одній із зон спостерігається значний надлишок поданої кількості нитки, що призводить до збільшення числа перетягів її, а, отже, до зниження її міцності.

Рис. 9. Графіки функцій Р(ц) та Р'(ц) нового МПГН

Рис. 10. Розрахункова схема МПГН з нитконапрямниками Н2 та Н'2

Тому було проведено другий етап синтезу, під час якого визначено координати додаткових нитконапрямлячів Н2 та Н'2 (рис. 10), які повинні були усунути ці недоліки.

В результаті отримані значення параметрів (табл. 3), які забезпечили раціональний закон подачі нитки, що не спостерігається в жодному з досліджених МПГН (рис. 11).

Для розробленого МПГН проведено аналіз впливу параметрів на значення функції подачі нитки та вибрано основний параметр для регулювання величини подачі нитки, на основі чого розроблено номограму (рис. ).

Для експериментальної перевірки ефективності нового МПГН та перевірки достовірності аналітичних залежностей виконано експеримент, при якому вимірювався натяг нитки в процесі утворення стібка методом тензометрії.

На рис. 13 зображено експериментальну установку, що містить об’єкти та засоби дослідження.

Таблиця 3

Значення параметрів МПГН з додатковими нитконапрямлячами

Назва параметра

мм | град

-100 | -5 | -150 | 38 | 43,5 | 45 | 80 | 150

Рис. 11. Графіки функцій Р(ц) та Р'(ц) нового МПГН з додатковими нитконапрямлячами |

Рис. 12. Номограма для визначення значення параметра YН1

Рис. 13. Вигляд експериментальної установки:

1 – головка ШМ 876 кл; 2 – ЛАТР; 3 – АЦП Акон КТ400; 4 – балочка для вимірювання зусилля натягу нитки; 5 – балочка для позначки КВП голки;

6 – магазини опору; 7 – трансформатор ЕПС500.1-12 19; 8 – ПК

Результати експерименту в вигляді аналого-цифрового сигналу, який було перетворено з електричного сигналу, що виникав внаслідок розбалансування вимірювального моста, відповідно при дослідженні базової та нової конструкції МПГН зображені на рис. 14.

Результат порівняння аналітичних (крива 1) та експериментальних (ломані 2, 3) значень сили, яка виникає в нитці при застосуванні нового МПГН та базового МПГН, зображено на рис.15.

а

б

Рис. 14. Запис значень зусилля натягу нитки МПГН:

а – базової конструкції; б – нової конструкції; 1– показники балочки, Мв;

2 – позначка КВП голки

Рис. 15. Гістограма значень зусилля натягу нитки протягом процесу утворення стібка:

1 – значення для нового МПГН, отримані аналітично; 2 – значення для нового МПГН, отримані експериментально; 3 – значення для базового МПГН, отримані експериментально

Аналіз результатів експериментальних досліджень показав таке:

1. Для базового МПГН розтяг нитки постійно перебуває в зоні залишкових деформацій, які виходять за межі розрахунків.

Невідповідність аналітичних та експериментальних значень, що перебувають у зоні пружних деформацій у новому МПГН, не перевищує 10-14 %.

Деяке відхилення аналітичних залежностей можна пояснити динамічними впливами на нитку, залишковими деформаціями та запізненням процесу релаксації нитки при остаточному затягуванні стібка.

2. Порівняння значень та законів зміни зусиль натягу нитки при застосуванні нового та базового МПГН показали, що процес утворення стібка при роботі нового МПГН протікає в більш сприятливих умовах. Необхідне зусилля на регуляторі натягу нитки для отримання якісної строчки при застосуванні нового МПГН в середньому на 20-23% менше, ніж в базовій машині, а максимальне – в 4,9 разів, що свідчить про зменшення зусилля натягу нитки в процесі утворення стібка. Змотування нитки відбувається тільки в період остаточного затягнення стібка, що відповідає класичному опису процесу утворення стібка. В той же час при застосуванні базового МПГН змотування нитки відбувається ще й в середині процесу утворення стібка (в період проведення петлі нитки в матеріал голкою), що призводить до збільшення зусилля натягу нитки, ускладнює процес скидання петлі нитки з петельника та збільшує число циклічної взаємодії на нитку, що в свою чергу призводить до накопичення залишкових деформацій нитки та зменшення еластичності строчки.

Таким чином, застосування розробленого МПГН при модернізації цього уніфікованого ряду ШМ або проектуванні нових є доцільним.

Результати дисертаційної роботи впроваджено у вигляді рекомендацій з регулювання та налагодження відповідного обладнання на ЗАТ КШФ “Юність”, ЗАТ ТФ “Роза”, а також у лабораторіях Інституту інформаційних та моделюючих технологій “ІМТ” (генерального представника в Україні фірм “Дюркопп”, “Пфафф”, “Ямото”, “Рісс”, “Альба” та ін., що вироблять швейне обладнання).

ВИСНОВКИ

1. Уточнено процес утворення ланцюгових сточувальних стібків з урахуванням взаємодії робочих органів ШМ, що, в свою чергу, дало чітке уявлення про функції та етапи роботи МПГН.

2. Виведені аналітичні вирази функцій необхідної та дійсної подачі нитки з врахуванням її властивостей, які дали змогу отримати необхідні вихідні дані для аналізу існуючих та проектування нових МПГН.

3. Розроблено класифікацію МПГН, яка полегшує вибір їх структури при проектуванні даних механізмів залежно від поставлених завдань.

4. Визначені функції подачі нитки сучасних типових ШМ та виявлені раціональні структури МПГН та параметри цих механізмів, на основі їх порівняльного аналізу.

5. Розроблено рекомендації з налагодження типових МПГН в залежності від заданих технологічних параметрів ШМ та типу ниток.

6. Розроблено МПГН з кращими динамічними і експлуатаційними характеристиками та більш простої конструкції порівняно з відомими механізмами.

7. Визначено параметри нового МПГН, розроблено його конструкцію в прив’язці до базової ШМ 876 кл. ПМЗ та надані рекомендації з модернізації, проектування нових машин цього конструкторсько-уніфікованого ряду.

8. Експериментально підтверджено коректність теоретичних викладок (відхилення значень зусилля натягу нитки отримане аналітичним та експериментальним шляхом становить 10-14%).

9. Експериментально встановлено, що застосування нового МПГН підвищує надійність протікання процесу утворення стібка та зменшує натяг нитки на регуляторі натягу нитки на 20-23% порівняно з базовою ШМ, а максимальну величину натягу нитки – в 4,9 рази.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Горобець В.А., Манойленко О.П. Дослідження механізмів подачі верхньої нитки швейних машин двониткового та багатониткового ланцюгового стібка // Вісник КНУТД. – 2005. – №1 (21). – С. 5-11.

2. Горобець В.А., Манойленко О.П. Аналіз процесу необхідної подачі верхньої нитки при утворенні стібків класу 400 // Вісник ХНУП, “Технічні науки”, Т. . –2005. – №6. – С. 36-41.

3. Горобець В.А., Манойленко О.П. Порівняльний аналіз механізмів подачі верхньої нитки швейних машин для виконання стібків класу 400 // Вісник КНУТД. – 2005. – №6 (36). – С. 30-34.

4. Горобець В.А., Манойленко О.П. Діаграми подачі верхньої нитки при утворенні стібків класу 400 з урахуванням її деформації. Повідомлення 1 // Вісник КНУТД. – 2007. – №2 (34). – С. 21-24.

5. Горобець В.А., Манойленко О.П. Діаграми подачі верхньої нитки при утворенні стібків класу 400 з урахуванням її деформації. Повідомлення 2 // Вісник КНУТД. – 2007. – №3 (35). – С. 16-22.

6. Пат. 18315 України, МПК D05B 49/00. Механізм подачі верхньої нитки швейної машини / В.А. Горобець, О.П. Манойленко (Україна). – № u200603334; Заявл. 28.03.2006; Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006.

7. Пат. 18316 України, МПК D05B 49/00. Механізм подачі верхньої нитки швейної машини / В.А. Горобець, О.П. Манойленко (Україна). – № u200603335; Заявл. 28.03.2006; Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006.

8. Горобець В.А., Манойленко О.П. Класифікація механізмів подачі нитки швейних машин ланцюгового стібка // Інноваційні технології – майбутнє України: Ювілейна міжнародна конференція, присвячена 75-річчю КНУТД . Київ, 2005 р. – К., Вісник КНУТД, 2005 –Т.2. – С. 51-52.

9. Горобець В.А., Манойленко О.П. Аналіз процесу споживання верхньої нитки робочими органами швейних машин при утворенні стібків класу 400 // Наукові розробки молоді на сучасному етапі: IV Всеукраїнська ювілейна наукова конференція молодих вчених та студентів. Київ, 17-19 травня 2005р. – К., Тези доповідей КНУТД, 2005. – Т2. – С. 12.

10. Горобець В.А., Манойленко О.П. Механізми подачі верхньої нитки з розгалуженим кінематичним ланцюгом для швейних машин класу 400 // Наукові розробки молоді на сучасному етапі: V Всеукраїнська наукова конференція молодих вчених та студентів. Київ, 26-28 квітня 2006р. – К., КНУТД, 2006. – Т. 2 – С. 13.

11. Горобець В.А., Манойленко О.П. Діаграми подачі верхньої нитки при утворенні стібків класу 400 з урахуванням її деформації // Наукові розробки молоді на сучасному етапі: VІ Всеукраїнська наукова конференція молодих вчених та студентів. Київ, 17-18 квітня 2007р. – К., КНУТД, 2007.– Т.2–С. 104.

12. Горобець В.А., Манойленко О.П., Наумов І.М. Експериментальна перевірка функції дійсної та необхідної подачі верхньої нитки при утворенні стібків класу 400 // Наукові розробки молоді на сучасному етапі: VІ Всеукраїнська наукова конференція молодих вчених та студентів. Київ, 17-18 квітня 2007р. – К., КНУТД, 2007. – Т. 2 – С. 105.

АНОТАЦІЯ

Манойленко О.П. Розробка механізмів подачі голкової нитки сточувальних машин ланцюгового стібка. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.10 – машини легкої промисловості, Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено розробці механізмів подачі голкової нитки сточувальних швейних машин ланцюгового стібка. З метою дослідження впливу параметрів механізму подачі голкової нитки (МПГН) на значення та закон подачі нитки та аналізу функцій дійсної та необхідної подачі нитки отримані аналітичні вирази для функцій як без так і з урахуванням властивостей нитки відповідно до процесу утворення стібка. На основі результатів аналітичного дослідження типових МПГН розроблено номограми для регулювання цих механізмів залежно від технологічних параметрів. Запропоновано дві раціональні структури нових МПГН та розроблено конструкцію одного з цих механізмів.

Розроблений алгоритм та інженерний метод проектування МПГН, за допомогою якого отримано параметри нового механізму.

Проведено експериментальні дослідження зусилля натягу нитки в процесі утворення стібка базової та нової конструкції МПГН.

Результати експериментальних досліджень засвідчили достовірність виведених аналітичних залежностей та доцільність застосування розробленого МПГН. Встановлено, що застосування розробленого МПГН приводить до зменшення зусилля натягу нитки на регуляторі натягу нитки в середньому на 20-23%, а в процесі утворення стібка – максимальне значення в 4,9 рази.

Ключові слова: механізм подачі голкової нитки, сточувальна машина ланцюгового стібка, функції дійсної та необхідної подачі нитки, номограми для регулювання, параметри механізму подачі голкової нитки, зусилля натягу нитки.

АННОТАЦИЯ

Манойленко А.П. Разработка механизмов подачи игольной нитки стачивающих машин цепного стежка. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.10 – машины легкой промышленности, Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2007.

Диссертация посвящена анализу работы механизмов подачи игольной нитки (МПИН) стачивающих швейных машин (ШМ) цепного стежка, определению рациональной структуры и параметров этих механизмов, а также разработке рекомендаций по их регулированию.

В диссертации выполнен анализ процесса стачивающего цепного стежка, на основе которого сделано уточненное, по сравнению с известными, описанием данного процесса.

С целью определения влияния параметров МПИН на значения величины и закон подачи игольной нитки были выведены аналитические зависимости для определения функций необходимой и действительной подачи игольной нитки, стачивающих ШМ цепного стежка как без учета ее физико-механических свойств, так и с учетом растяжения каждого участка контура подачи в результате действующих на нитку сил. Данные зависимости в дальнейшем были использованы как исходные данные для анализа и синтеза конкретных МПИН.

В работе был проведен структурный анализ всех типов известных МПИН, на основе которого была предложена их классификация.

В результате аналитического исследования четырех типовых структур МПИН, которые используются в ШМ 876 кл ПМЗ, 164кл. “Rimoldi”, W562-05BB кл. “Pegasus”, CF2300M-164M кл. “Uamato” были получены функции действительной и необходимой подачи нитки их МПИН в случае использования пяти разных по свойствам ниток. Анализ полученных функций показал их значительное сходство, что подтвердило правильность полученных аналитических зависимостей.

Установлено, что МПИН с неразветвленной кинематической цепью не могут обеспечить качественное протекание процесса образования стежка для большинства типов ниток вследствие того, что существует значительное несоответствие значений их функций действительной и необходимой подачи нитки. При этом, процесс образования стежка при использовании этих МПИН происходит с накоплением остаточных деформаций нитки в результате увеличения числа циклов ее растяжения, а также происходит нарушение циклограммы работы ШМ, что в свою очередь увеличивает усилие натяжения в нитке, и повышает вероятность обрыва. В то же время МПИН с разветвленной кинематической цепью в большей мере обеспечивают качественное протекание процесса образования стежка. Это обусловлено большим числом регулируемых параметров этих механизмов по сравнению с МПИН с неразветвленной кинематической цепью, за счет чего достигается достаточно полное соответствие значений функций действительной и необходимой подачи нитки.

Проведены также исследования влияния значений регулируемых параметров МПИН на закон и величину подачи игольной нитки. Было установлено, что незначительное изменение значения регулированных параметров приводит к существенному изменению закона и количества подаваемой нитки нитеподатчиками данных механизмов. Кроме этого было установлено, что законы движения нитеподтачиков, практически не влияют на величину и характер подачи нитки, намного больше это зависит от изменения значений регулируемых параметров.

На основе результатов аналитического исследования типовых МПИН разработаны номограммы для регулировки этих механизмов в зависимости от технологических параметров и типа нитки, которые позволяют сделать рациональный выбор регулируемых параметров для обеспечения качественного образования стежка в зависимости от технологических параметров и типа нитки.

Предложены две рациональные с точки зрения динамики структуры и конструкции новых МПИН, которые имеют симметричный закон движения ведомого звена, имеют уравновешенные звенья, а также минимальную массу неуравновешенных. Также была разработана конструкция одного из этих механизмов на базе существующей машины 876 кл. ПМЗ.

Предложен алгоритм проектирования МПИН любой структуры, с использованием которого получены параметры разработанного механизма. Для разработанного МПИН были проведены исследования влияния регулируемых параметров на величину и закон подачи нитки, на основе которых получены номограммы для регулирования, этого механизма в зависимости от технологических параметров машины и свойств нитки.

Проведены экспериментальные исследования МПИН базовой и новой конструкции ШМ, в результате которых определено усилие натяжения нити в процессе образования стежка с использованием нового и базового МПИН.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о достоверности выведенных аналитических зависимостей и целесообразности применения разработанного МПИН. Несоответствие аналитических и экспериментальных значений усилия натяжения нитки в процессе образования стежка, при нахождении нити в зоне упругих деформаций не превышает 10-14 %, которое можно объяснить динамическими влияниями на нитку, остаточными деформациями и запаздыванием процесса релаксации нитки при окончательном затягивании стежка.

Сравнение значений и законов изменения усилия натяжений нитки при использовании нового и базового МПИН показало, что процесс образования стежка при работе нового МПИН протекает в более благоприятных условиях. Необходимое усилие на регуляторе натяжения нитки для получения качественной строчки при применении нового МПИН в среднем на 20-23% меньше, чем в базовой машине, а максимальное – меньше в 4,9 раз, что говорит об уменьшении усилия натяжения нитки в процессе образования стежка. При использовании нового МПИН сматывание нити происходит только в период окончательного затягивания стежка, что отвечает классическому описанию процесса образования стежка. В то же время при применении базового МПИН сматывание нитки происходит еще и в середине процесса образования стежка (в период проведения иглой петли нитки в материал). Данное явление приводит к увеличению усилия натяжения нитки, что утрудняет процесс сброса петли нитки с петлителя и увеличивает число циклических взаимодействий на нитку, в результате чего происходит накопление остаточных деформаций нити и уменьшение эластичности строчки.

Ключевые слова: механизм подачи игольной нитки, стачивающая машина цепного стежка, функции действительной и необходимой подачи нитки, номограммы для регулировки, параметры механизма подачи игольной нитки, усилие натяжения нитки.

SUMMARY

Manoilenko O.P. Development of the needle thread take-up mechanism en the machines with chain stitching. – the Manuscript.

Dissertation on the competition of the candidate of the technical sciences specialty 05.05.10 – machines of light industry, Kyiv national university of technologies and design, Kyiv, 2007.

Dissertation is devoted to the development of the needle thread take-up mechanism of sewing machines with chain stitching.

With the target of research of influencing of the parameters the needle thread take-up mechanism (NTTM) on the value and law of serve of thread taking into account its properties and analysis of function