Экспериментальное определение нагруженности механизма перемещения материала с упругими связями швейной машины
В статье приведены результаты экспериментальных исследований нагруженности механизма перемещения материала с упругими элементами швейных машин.
Ключевые слова: метод электротензометрирования, латр, крутящий момент, тензорезистор, тензодатчики, осциллограммы
Для повышения технологических и технических характеристик швейных машин важным фактором является расчет отдельных рабочих органов с учетом сил, действующих на них. Б. А. Зайцевым [1] исследованы вибрации корпуса головки швейной машины, расчётным и экспериментальными методами определены влияние механизмов на амплитуду вынужденных колебаний. Исследования В. И. Левина [2] посвящены изучению крутильных колебаний валопровода швейной машины. Методом электротензометрирования определен характер крутильных колебаний главного вала при различных скоростных режимах и технологических нагрузках. До настоящего времени исследования по определению нагруженности коромысла механизма перемещения материала с учетом упругих связей не были рассмотрены. С целью определения характера и величины сил, действующие в коромысле с упругими связями механизма перемещения материала нами проведены экспериментальные исследования.
Экспериментальный стенд содержит швейную машину 1022 кл. АО «Орша» и приводимую в движение электродвигателем постоянного тока типа ПН-5.
Скоростной режим регулировался в диапазоне частоты вращения главного вала до 4500 мин-1. Электрическая энергия через преобразователь переменного тока 7 преобразуется в постоянный и передаётся от латра 8 в электродвигатель 6. Последовательно, при разных скоростях проводились опыты и измеряли динамические нагрузки в механизме перемещения.
Для измерения крутящего момента на валу наклеивались тензорезисторы марки 2ФКРГ-20–200. Квадратная штампованная подложка тензорезистора позволяет наклеить его строго под углом 450 к образующей вала, при этом сами тензорезисторы расположены под углом 900 относительно друг друга и под углом 450 к оси вала. Подключение тензорезисторов выполнялось по стандартной полумостовой схеме. На рис. 1б представлены валы коромысла подъема и продвижения с наклеенными тензодатчиками. На рис 2 показаны полученные осциллограммы действующих сил.
Обработка осциллографических записей осуществлялась методом ординат. Следует отметить, что частоту вращения вала кривошипа также измеряли магнитоэлектрическими датчикам на валах кривошипа и коромысла.
Рис. 1. Швейная машина. а — электротензометрическая схема швейной машины; б — общий вид коромысла механизма перемещения материала с наклеенными тензо- датчиками; 1- швейная машина 1022 кл.; 2 — усилитель УТ-4; 3 — осциллограф Н 0143; 4-тахометр ЦАТ-2М; 5-фото датчик ФД-3 и осветитель; 6-электродвигатель постоянного тока; 7 — преобразователь переменного тока в постоянный и 8 — латр.
Из осциллограмм видно, что при использовании пружины кручения механизм перемещения [3,4] разгружается до 2,5 раза по сравнению с механизмом перемещения материала существующей швейной машины (без пружин кручения). Кроме того, при использовании пружины кручения амплитуда колебаний момента на валу коромысла продвижения материала также уменьшается, что важно при высоких скоростных режимах сшивания материалов в швейной машине.
|
|
|
|
осц. 1 — при 4000 мин-1 |
осц. 2 — при 4000 мин-1 |
Рис. 2. Осциллограммы характеризующие законы изменения моментов нагружения вала коромысла продвижения механизма с пружиной кручения (осц.1) и без него (осц.2)
С увеличением частоты вращения главного вала швейной машины увеличиваются соответственно частоты колебаний моментов на валах для обоих рассматриваемых вариантов. Пружина кручения уменьшает среднее значение момента, в 2,0–2,5 раза на валу коромысла подъема по сравнению с существующим вариантом механизма перемещения материала. При этом следует отметить, что амплитуда колебаний момента нагружения вала коромысла подъема на 35...50 % меньше, чем в предлагаемом варианте механизма. Но, высокочастотное составляющее несколько увеличивается в амплитудном компоненте. Эксперименты проводились при различных жесткостях пружин кручения. В представленных осциллограммах измерения проводилось при рекомендуемом варианте пружины 1-класса, 3-разряда, материал 6ОС2А, диаметр проволоки 20–10–3 м, количество витков — 15, радиус пружины 9,0–10 м, крутильная жесткость 2,3578–10–3 нм/рад.
Обработкой полученных осциллограмм были определены средние значения моментов сил нагружения валов коромысла продвижения и подъема. На рис. 3 представлены графические зависимости изменения средних значений моментов сил нагружения валов коромысла перемещения и подъема рассматриваемых механизмов перемещения материала от изменения частотывращения главного вала швейной машины. При увеличении частоты вращения главного вала от 200 мин-1 до 4000 мин-1, среднее значение момента нагружения на валу коромысла продвижения увеличивается от 211,7 Нмм до 443,9 Нмм, а на валу коромысла подъема от 201,7 Нмм до 409,1 Нмм для механизма перемещения материала без использования пружин кручения. Соответственно при использовании пружин кручения (накопителей энергии) с увеличением частоты вращения главного вала от 2000 мин-1 до 4000 мин-1, моменты сил нагружения вала коромысла продвижения увеличивается от 121,3 Нмм до 222, 3 Нмм, а на валу коромысла подъёма механизма перемещения материала от 98,7 Нмм до 203,9 Нмм.
Применение пружины кручения на валу коромысла продвижения фактически не влияет на амплитуду колебаний момента нагружения, разница составляет 8,0–10 %. Но, на валу коромысла подъёма амплитуда колебаний момента нагружения при использовании пружины кручения уменьшается до (0,035–047)-102 Нмм при частоте вращения главного вала швейной машины 4000 мин-1.
Рис. 3. Зависимости изменении средних значений моментов сил нагружения валов коромыслов продвижения и подъема механизма перемещения материала от изменения частоты вращения главного вала швейной машины: 1,3 — без пружины кручения; 2,4 — с пружиной кручения; 1,2 — на валу коромысла продвижения; 3,4 -. на валу коромысла подъема
Выводы: методом тензометрирования получены закономерности нагружения валов коромысла продвиженияи подъема рекомендуемого механизма. Получены графики изменения значений моментов от частоты вращения главного вала швейной машины.
Литература:
1. Б. А. Зайцев Исследование вибраций корпуса головки швейной машины. Автореферат. канд. дисс., М., 1964, 21 с.
2. Б. И. Левин Исследование крутильных колебаний валопровода швейной машины. Автореферат. канд. дисс., М., 1962, 20 с.
3. Муродов О., Джураев А. Механизм перемещения материала швейных машин. Пол. реш. на выдачу патента. Рес. Узб. FAP 20090069, 18.05.2010.
4. Немец И. Практическое применение тензорезисторов. Пер. с чешского. М.: Энергия. -1970. -144 б.
