Проектирование эффективных технологических машин легкой промышленности на современном этапе невозможно без учета динамических воздействий в процессе эксплуатации. Высокая производительность приводит к росту динамических нагрузок, вызываемых в машинах и механизмах. Повышение внимания к динамике машин швейного производстве связано также с совершенствованием развития точных технологических процессов, требующих снижения уровня вибрации, применения точных измерительных приборов и специального лабораторного оборудования при проведении научных исследований.
Динамические нагрузки в машине являются следствием движения ее исполнительных механизмов и рабочих органов, скорости движения которых, в соответствии с требованием увеличения производительности, все время возрастают, растут и инерционные нагрузки в звеньях механизмов. Эти нагрузки приводят к снижению срока службы кинематических пар, соединяющих звенья механизмов, к частым их разладам, снижению объема вырабатываемой продукции, что иногда делает экономически нецелесообразным повышение скорости. Однако, если найти путь к снижению инерционных нагрузок в кинематических парах механизмов, то появляется возможность дальнейшего, а иногда, значительного увеличения скоростных режимов работы механизма при сохранении или даже снижении эксплуатационных расходов.Исходя из выше изложенного, разработка новых конструкций механизмов машин легкой промышленности, в частности, швейных машин, позволяющих снизить динамические нагрузки и увеличить скоростные режимы работы машины, является актуальной задачей.
Одним из главных препятствий повышения скоростных режимов и, следовательно, производительности швейных машин является технически достигнутый уровень скоростных режимов механизма иглы. Дальнейшее повышение скоростного режима механизма при существующем конструктивном исполнении экономически нецелесообразно из-за частого выхода из строя механизма вследствие чрезмерного повышения инерционных нагрузок.
Исходя из вышеизложенного возникает необходимость поиска путей снижения динамических нагрузок в кинематических парах механизма иглы с целью повышения скоростных режимов и соответственно производительности машины без снижения, а в некоторых случаях повышения надежности узлов механизма. Анализ существующих методов и способов для снижения динамических нагрузок в циклических механизмах показали, что наиболее эффективным в данном случае является применение упругих накопителей энергии [1].
Механизмы иглы универсальных и большинства специальных швейных машин являются кривошипно-ползунными четырехзвенниками, получающими движение от главного вала машины. Кривошип 1 с противовесом m (рис.1), посаженный на главном валу, выполняет вращательное движение вокруг оси О; шатун 2, являющийся промежуточным звеном, обеспечивает возвратно-поступательное движение ползуна 3 со штоком игловодителя 7, работающим в двух направляющих — подшипниках скольжения 4. Поскольку во время работы механизма скорость возвратно-поступательно движущихся частей (ползун, шток и вместе с ним движущиеся части) в крайних положениях равно нулю, то при этом неизбежно возникновение максимальных значений инерционных нагрузок. А это, в свое время, приводит к ударным явлениям и преждевременному выходу из строя рабочих частей механизма.
С целью частичной или полной разгрузки кинематических пар от инерционных нагрузок возвратно-поступательно движущихся частей механизма в нем предлагается установить упругие накопители энергии.
Рис. 1. Схема механизма иглы универсальных и специальных швейных машин где: 1-кривошип; 2-шатун; 3-ползун; 4-подшипник; 5-винт; 6-игла; 7-игловодитель
Рис. 2. Механизм иглы с пластичнымупругим элементом где: 1-кривошип; 2-шатун; 3-ползун; 4-втулка; 5,10-винт;6-игла; 7 игловодитель; 8-пластинка; 9-шарик
Накопители энергии имеют возможность накапливать излишки инерционных нагрузок и возвращать в систему, когда это необходимо.Возможности конструктивной реализации применения накопителей энергии в механизме иглы швейной машины могут быть различные. При этом необходимо учитывать конструкцию головки швейной машины.Учитывая особенности конструкции головки, возможности реализации и простоту конструкции, было предложено использовать два варианта упругих накопителей — пластинчатых и цилиндрических витых пружин. На рис. 2 указана принципиальная схема установки пластинчатого упругого элемента в механизме иглы швейной машины. На конец штока игловодителя 7 опирается консольно деформируемая за счет инерционных нагрузок движущихся частей механизма упругая пластина. В верхнем крайнем положении сила инерции достигает максимального значения, а сила упругости пластины частично или полностью разгружает механизм от инерционных сил. Накопленная сила упругости возвращается в механизм во время перемещения штока игловодителя с верхнего крайнего положения вниз, тем самым помогая приводу разгонять механизм. Поскольку, в нижнем крайнем положении механизму необходимо выполнять технологический процесс — пробивать прошиваемый материал, то сила инерции расходуется, именно, для выполнения этой работы. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет накапливать излишки инерционных нагрузок напротяжении половины цикла и возвращает их на протяжении другой половины цикла. Винт 10 позволяет регулировать величину предварительного натяга в зависимости от скоростного режима механизма для обеспечения безотрывной работы штока от пластины.Однако, данная конструкция, несмотря на простоту и легкость при изготовлении не может быть применена в механизмах с большим ходом игловодителя из-за высокого напряжения в пластине [2].
С целью уменьшения сил сопротивлений движению механизма до уровня целесообразности применения упругих накопителей энергии необходимо внести изменение в конструкцию направляющих штока игловодителя. В частности, в направляющих низшую кинематическую парунеобходимо заменить высшей кинематической парой, что будет способствовать перемещению последнего в направляющих без больших сопротивлений. Указанные конструктивные изменения механизма сделают его более удачным с точки зрения целесообразности применения в нем упругого накопителя энергии.
Анализ швейных машин показывает, что дальнейшее совершенствование швейных машин и их рабочих органов, механизмов должен быть направлен на повышение скоростных режимов, расширению технологических возможностей, уменьшения габаритов, силовых и энергетических показателей швейных машин.
Таким образом для повышения производительности и увеличения ассортимента высококачественных швейных изделий необходимо разработать и научно обосновать параметры механизма иглы с упругой связью.
Литература:
- Рахмонов И. М. и др. Конструктивное решение по снижению сил сопротивлений циклических механизмов. — В кн.: Материалы научно-теоретической конференции «Истоклол-5". — Навои, 1996.
- Рахмонов И. М. и др. Пути снижения коэффициента демпфирования механизма иглы швейной машины. — В кн.: Тез. докл. Научно-практической конференции. — ТИТЛП, Ташкент, 1996.
