Известно, что в универсальных швейных машинках в процессе сшивание деталей зубчатая рейка по вертикальных и горизонтальных плоскостях совершает движение по траектории эллипса (рис.1). перемещение сшиваемых деталей 2 во многих швейных машинах осуществляется с помощью зубчатых реек 1, движущихся в вертикальной плоскости и пружинных лапок 3, закреплённых на стержнях 4. Силу прижатия лапки, составляющую 20–50 Н, регулируют изменением предварительного сжатия пружины 5 винтом 6.
Рис. 1. Устройства прижимной лапки швейной машины: 1-зубчатая рейка; 2- перемещающий материал; 3-лапка; 4- стержень; 5-пружина; 6-регулятор.
Эта сила должна обеспечивать постоянный контакт рейки с перемещаемыми деталями достаточный для преодоления силы трения о лапку и силы инерции. Слабый контакт влияет на длину стежков, слишком большое давление лапки может привести к прорубанию деталей зубцами рейки. С увеличением частоты вращения ведущего вала машины зависает лапка над материалом. Сущность этого явления состоит в том, что при подъеме рейка ударяет по лапке и последняя отскакивает от сшиваемых деталей. Зависание может наблюдаться и при опускание рейки вследствие отставания от неё лапки [1,2]. В момент нарушения контакта силы инерции перемещаемых деталей являются причиной увеличения длины стежков. Это проявляется тем, сильнее, чем выше скорость работы машины. Изменение усиления N прессования сшиваемых деталей лапкой в процессе перемещения можно исследовать аналитический [3], исходя из условия
(1.1)
где 
;
приведенная масса лапки;
усилие прессования, обеспечиваемое за счет предварительного натяжения пружины 5;
и 
координаты лапки и рейки на вертикальной оси;
толщина сшиваемых деталей;
жесткость пружины 5,
жесткость сшиваемых деталей и рейки по оси .
После преобразования
(1.2)
где 
; 
(1.3)
Если точки рейки движутся по овальным траекториям, то перемещение рейки по оси Z и условие равновесия лапки можно выразить уравнениями
(1.4)
где 
;
амплитуда колебаний рейки вдоль вертикальной оси;
угловая скорость.
Решение полученного дифференциального уравнения имеет вид;
(1.5)
Постоянные D1 и D2 определяются из начальных условии: при 
[3],
и 
где 
вертикальная скорость рейки:
Поэтому 
(1.6)
Уравнение (1.6) позволяет установить, что изменение усилия прессования сшиваемых деталей при их перемещении уменьшается, а продолжительность контакта лапки со сшиваемыми деталями увеличивается в случаи облегчение подвижных звеньев прижимного устройства и уменьшение жесткости пружины и рейка вдоль оси .
Стяжок становится более стабильном по длине, и качество строчки улучшается. Следует отметить тот факт, что частота колебаний амплитуды лапки постепенно возрастает, в следствие чего между лапкой материалом происходить разрыв контакта, которое приводит к дополнительному колебаний механизма. Для устранения этого отрицательного факта применяем упругий элемент и проводим исследования динамики процесса перемещение материала с оптимальной жесткости элемента.
Рис. 2. Схема сил, действующих в системе «лапки — материал — зубчатая рейка — упругий элемент” с упругим элементом: 1-лапка; 2- перемещающий материал; 3- игольная пластина; 4-упругий элемент; 5- корпус зубчатой рейки
Движущихся сила 
, является действующей силой, необходимой для транспортирования и зависит от силы давление рейки на материала.
(1.7)
где 
коэффициент сцепления зубцов сила 
: рейки с тканью, зависящей от вида материала 
коэффициент трения ткани о ткань 
число слоев ткани;
Силы и 
действуют вместо, на лапку, создаёт противодействие к силу 
.
упругая сила,упругого элемента зависящий от жесткости, площадью, толщины элемента, находящейся под зубчатой рейки. Равновесия по оси вертикали имеет вид:
+
(1.8)
где 
Н.
; 
жесткость элемента; 
податливость элемента; 
площадки элемента.
Величину силы
, действующей на ткань со стороны лапки, можно определить из характеристики пружины и упругого элемента. Наибольшие усилие, т. е. рабочая нагрузка:
(1.9)
Зная ход лапки (
) при её опускания найдем: действующей нагрузки
(1.10)
Для машины 1022М кл.
.
Для нормальной работы машины действующая сила должны удовлетворять условию
(1.11)
Здесь 
усилие, расходуемое на деформацию материала при переходе через швы и зависящее от площадки контакта, физико-механических свойств сшиваемых деталей, давления лапки на материал, упругого усилия на поверхности лапки со стороны рабочей поверхности зубчатой рейки механизма и др.
Упругий элемент, кроме обеспечения дополнительного давления на сшиваемых деталей, должны сравнительного легко деформироваться при заправке их под лапку, что позволяет ликвидировать малые ударные колебания на рабочей поверхности лапки. В процессе шитья упругий элемент создаёт дополнительные усилия;
(1.12)
Следовательно, податливость упругого элемента будет:
(1.13)
где 
высота упругого элемента, мм.
Литература:
- А. И. Комиссаров. Проектирование и расчет машине обувных и швейных производств. «Машиностроение»,1978; 327–336с.
- А. И. Комиссаров и др.- Практикум по машинам автоматам и автоматическим линиям легкой промышленности. «Легкая индустрия» 1980, 256с 132–135.
- Н. М. Вальщиков Расчет и проектирование машин швейного производства 1978, 343с, 151–180-с
- Н. Н. Архипов и др. Лабораторный практикум по курсу «Машины и аппараты швейного производства», «Легкая индустрия» 1972. 255с.
