Библиографическое описание:

Рахмонов И. М., Турдиева М. Ж., Усмонова Н. А., Махмудов Д. М. Экспериментальные исследования механизма иглы швейных машин с упругими элементами // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 276-280.



Известно, что одной из технических задач по совершенствованию конструкций швейных машин является изыскание путей применения упругих материалов (элементов) в узлах, механизмах, устройствах швейных машин, способствующих надежной работе при длительной эксплуатации.

Универсальная швейная машина состоит из следующих механизмов: механизма иглы, в котором игловодитель является ведущим звеном, механизма нитепритягивателя, механизма челнока и механизма перемещения материала, которые приводятся в движение непосредственно главным валом машины.

С целью повышения надежности и долговечности машины и снижения динамических нагрузок на механизм иглы, смонтирован упругий элемент, который изображен на рисунке 1.

Механизм работает следующим образом: при вращении главного вала 1, кривошипа 2 и его пальца 3, вращательное движение с помощью шатуна 4 преобразуется в поступательное движения игловодителя 7.

Игловодитель 7, совершая холостой ход, прижимает пружину 10, которая накапливает определенную часть энергии за счет преобразования её, а потом возвращает накапливаемую энергию на рабочий ход механизма. Ход прижима пружины равен рабочему ходу игловодителя, это способствует равносильному распределению накапливаемой энергии. Давление пружины 10 регулируется винтом 12.

Цель исследования — пути повышения производительности машины и снижение динамических нагрузки в кинематических парах механизма иглы. Для проведения экспериментального исследования нами разработана новая конструкция механизма иглы с упругими элементами с различными жесткостями.

Эксперименты, проведенные на серийных швейных машинах, оснащенных новым механизмом иглы, имеющим упругий элемент, дали положительные результаты по проведению ряда технологических операций.

Для получения достоверных результатов в широком диапазоне нами проведен ряд экспериментальных исследований на швейном призводстве ООО “Накшбандий” города Бухара. Для обработки полученных результатов экспериментов применён метод математического планирования эксперимента.

Рис 1. Совершенствованная конструктивная механизма иглы с упругими элементами: 1–вал; 2–кривошип; 3–палец; 4–шатун; 5–поводка; 6–ползун; 7–игловодитель; 8, 9–втулка; 10–пружина; 11–винт; 12–паз

Для критериев оптимизации технологических параметров, из которых одним из основных является производительность швейной машины, принят фактор ; – производительность швейной машины (сшиваемый материал, метр/мин или стежок/мин.).

В результате проведенных предварительных опытов определены следующие основные факторы и уровни их варьирования, оказывающие влияние на технологический процесс шитья (табл. 1).

Таблица 1

Основные факторы иуровни их варьирования

Фактор

Уровень варьирования

Интервал варьирования

– 1

0

+ 1

Х1 — скорость вращения главного вала машины, мин-1

3500

4000

4500

500

Х2 — жесткость упругих элементов (пружины), Н/мм

24

36

48

12

Х3 — толщина сшиваемого материала, мм

3,5

4,0

4,5

0,5

К числу факторов, влияющих на технологический процесс, относится скорость вращения главного вала швейной машины. Увеличение скорости главного вала швейной машины приводит к увеличению динамических нагрузок механизмов и вибрации самого корпуса машины. Максимальная частота вращения главного вала швейной машины 1022 кл. принято 4000 об/мин. Уменьшение частоты вращения вала экспериментальной швейной машины ниже 3500 об/мин не позволяет достигаемых результатов. Таким образом, одним из основных факторов эксперимента принято Х1 — «производительность» машины. Интервал варьирования равен 500 об/мин. При этом нижний уровень окажется равным 3500 об/мин, верхний — 4500 об/мин.

Для проведения экспериментов выбраны упругие элементы в трех вариантов жесткости. В ходе предварительных однофакторных экспериментов механизмы иглы с упругими элементами с жесткостью 36 Н/мм, показали сравнительно лучшие результаты по производительности. С этой точки зрения, за основной уровень фактора Х2 принимаем упругий элемент с жесткостью 36 Н/мм, за нижний уровень этого фактора — упругий элемент с жесткостью 24 Н/мм, за верхний уровень принимаем упругий элемент с жесткостью 48 Н/мм. Фактор «Х3» — толщина сшиваемого материала.

Проведённые нами предварительные эксперименты свидетельствуют о том, что с увеличением толщины материала производительность машины снижается. Поэтому за верхний уровень фактора «Х3» мы принимаем толщину материала 4,5 мм, за нижний уровень 3,5 мм. Следует отметить, что с увеличением толщины материала увеличиваются динамическая нагрузка механизмов и вибрация машины.

Математическое описание объекта исследования рассматриваем как линейную модель, так как она используется при расчете движения в области оптимума методом крутого восхождения. Пригодность модели проверяем при статистическом анализе результатов эксперимента.

Неизвестную функцию отклика аппроксимируем пополам первой степени, коэффициенты, которого оцениваем по результатам эксперимента:

. (4.2)

При построении линейной модели находим численные значения и линейные коэффициенты уравнения регрессии

В соответствии с матрицей планирования проведено 8 опытов в трехкратной поверхности (табл. 2).

После проведения определены численные значения линейных коэффициентов уравнения регрессии [2]. В качестве критерия оптимизации принимаем:

— производительность швейной машины (сшивание материала, метр/мин).

Таблица 2

опыта

Х0

Х1

Х2

Х3

Х1Х2

Х1Х3

Х2Х3

Х1Х2Х3

1

+

+

+

+

7,63

2

+

+

8,6

3

+

+

+

+

6,83

4

+

+

+

+

+

+

8,6

5

+

+

+

+

+

+

7,0

6

+

+

+

+

9,6

7

+

+

+

+

+

+

8,06

8

+

+

+

+

9,1

Матрица планирования полного факторного эксперимента (ПФЭ) и результаты опытов представлены в табл. 3.

Таблица 3

Точки плана

Х1

Х2

Х3

Y1

Y2

Y3

S2y

1

7,6

8,1

7,2

7,63

0,4

6,79

0,70

2

+

8,2

8,6

9,0

8,6

0,32

8,37

0,05

3

+

7,1

6,9

6,5

6,83

0,20

7,45

0,36

4

+

+

8,7

9,1

8,2

8,6

0,42

9,03

0,18

5

+

6,7

6,9

7,4

7,0

0,17

7,31

0,09

6

+

+

9,8

9,4

9,6

9,6

0,2

8,89

0,50

7

+

+

8,1

7,8

8,3

8,06

0,12

7,97

0,08

8

+

+

+

9,3

9,1

8,9

9,1

0,08

9,55

0,20

Сумма

65,42

1,91

65,36

2,16

Среднее

8,17

0,238

Линейные коэффициенты рассчитываются по формуле:

(1.3)

где: bi — коэффициент регрессии;

Хiu — значение фактора в u — N опыте;

Yu — среднее арифметическое значение опытов;

N — число опытов в матрице.

Таблица 4

Расчетные значения коэффициентов регрессии

b0

b1

b2

b3

b12

b13

b23

b123

8,17

0,79

0,33

0,26

-0,02

-0,11

-0,17

0,29

= 8.17 + 0.79 Х1 + 0.33 Х2 + 0.26 Х3–0.02 Х1 Х2–0.11 Х1 Х3

— 0.17 Х2Х3 + 0.29 Х1 Х2 Х3 (4.4)

Полученное уравнение проверим на адекватность модели и значимость коэффициентов регрессии по критериям Стьюдента и Фишера.

Значения S2i, вычисленные для всех точек плана матрицы и проверка однородности дисперсий для рассматриваемых параметров оптимизации сведены в табл. 5.

Таблица 5

GP

GКР

GPGКР

Результаты проверки

1,91

0,42

0,22

0,396

-0,17

Дисперсия однородна

По данным табл. 6, расчетное значение критерия Кохрена меньше табличного значения GP< GКР, поэтому дисперсия считается однородной, а процесс воспроизводимым.

Значения вычисленное для всех точек плана матрицы и результаты проверки адекватности модели для изучаемых параметров оптимизаций сведены в табл. 4, а значение ti, вычисленное для всех точек плана матрицы и проверка значимости коэффициентов регрессии bi для исследуемых параметров оптимизаций — в табл. 6.

Полученная математическая модель исследуемых параметров, с учетом значимых коэффициентов, который имеет вид:

=8.17+0.79Х1+0.33Х2+0.26Х3+0.29Х1Х2Х3 (1.11)

Точную оценку уравнения на адекватность проверяли с помощью критерия Фишера [3].

Расчетное значение критерия Фишера

Таблица 7

Fкр

Fр -Fкр

Результаты проверки

1,62

0,81

2

3,01

-1,01

Модель адекватна

На основании проведенных экспериментов, можно сделать вывод: высокая производительность швейной машины достигается при частоте вращения главного вала 4500 об/мин при установке упругого элемента жесткостью 12,5 Н/мм, при сшивания швейных материалов толщиной 4,5 мм.

Литература:

  1. Рахмонов И. М. Разработка и обоснование параметров механизма иглы с упругим элементом универсальных швейных машин. Дисс. Соискание ученой степени. Канд. техн. наук. Ташкент, 2008. — 49–59 с.
  2. Тихомиров В. Б. Планирование и анализ эксперимента. — М.: Легкая индустрия, 1974.
  3. Савостицкий А. В. и др. Технология швейных изделий. — М.: Легкая индустрия, 1971. — 588 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle