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.
Основные термины (генерируются автоматически): швейной машины, механизма иглы, производительность швейной машины, главного вала, упругий элемент, вала швейной машины, вращения главного вала, упругими элементами, главного вала швейной, швейных машин, механизма иглы швейных, нижний уровень, параметров механизма иглы, парах механизма иглы, конструктивная механизма иглы, увеличением толщины материала, конструкция механизма иглы, механизма перемещения материала, материала производительность машины, экспериментальной швейной машины.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос