Швейное машиностроение относится к быстроразвивающимся отраслям, потребляющим высокие технологии, благодаря чему появление нового оборудования для предприятий, выпускающих швейные изделия, неизбежно.
В настоящее время промышленные швейные предприятия и предприятия бытового обслуживания населения располагают большим разнообразием швейного оборудования, которое обладает расширенными технологическими возможностями. Оборудование швейного производства чрезвычайно разнообразно по номенклатуре из-за различий выполняемых швейными машинами технологических операций и в зависимости от конструкции машин и принципов управления ими. Технологические процессы изготовления швейных изделий во многом определяют конструкцию и устройство необходимого для их оснащения оборудования.
С учётом назначения процесса, способа выполнения операций, а также формы и размеров обрабатываемых изделий создаются целые виды и классы современного высокоэффективного оборудования, обеспечивающего изготовление изделий с наименьшими затратами времени при достижении наилучшего качества. Высокоскоростные швейные машины являются достаточно мощным источником шума и вибрации. Швейное производство отличается монотонностью операций, их частой повторяемостью, что способствует утомляемости оператора. В то же время работа на швейных машинах требует повышенного внимания.
Многочисленные исследования гигиенистов показали, что вибрация и шум ухудшают условия и качество труда, оказывают крайне неблагоприятное воздействие на человека — повышают общую заболеваемость, приводят к профессиональным заболеваниям. Принятые нормы шума на рабочем месте, равные 80.95 дБ, в настоящее время уже не удовлетворяют современным санитарно-гигиеническим требованиям и нуждаются в пересмотре в сторону снижения. Таким образом, производство выдвинуло задачу максимального снижения интенсивности вибрации и шума.
Опыт показывает, что эффективность мероприятий по снижению механического шума действующего оборудования весьма ограниченна и обусловлена возможностью конструктивных изменений его узлов, поэтому снижения механического шума машин следует добиваться, главным образом, на стадии их проектирования. При этом без создания соответствующих динамических и математических моделей, математического и программного обеспечения, позволяющего дать анализ разрабатываемой конструкции, достижение цели не представляется возможным.
Статья посвящена проблеме — изыскание возможностей снижения уровней вибрации и шума промышленных швейных машин Juki путем совершенствования конструкции привода исполнительных механизмов для улучшения условий работы операторов.
Для достижения поставленной целидолжны быть решены следующие основные задачи:
‒ математического моделирования кинематики исполнительных механизмов швейной машины Juki с возможными вариантами привода узла вертикального перемещения зубчатых реек;
‒ определения функций кинематического возмущения цепей привода;
‒ разработки динамической модели механизма перемещения материала; определения ее параметров и математического моделирования собственных и вынужденных колебаний механизма;
‒ разработки и обоснования динамической модели привода исполнительных механизмов швейной машины;
‒ математического моделирования собственных и вынужденных колебаний в приводе исполнительных механизмов; разработки программного обеспечения, позволяющего определить составляющие амплитуд виброперемещений и виброскоростей элементов привода.
При решении поставленных задач можно использовать методы теоретической механики, теории колебаний, теории механизмов и машин, теории дифференциальных уравнений в обыкновенных и частных производных, математического моделирования с использованием широких возможностей современных ЭВМ.
На основе исследований можно предложить и получить следуюшие:
‒ динамическая модель механизма транспортирования материала швейной машины Juki, учитывающая распределение масс упругого элемента и вала цепи подъема зубчатой рейки;
‒ динамическое исследование механизма перемещения материала, включающее определение спектра частот возбуждаемых колебаний в октавных полосах до 8000 Гц, амплитуд виброперемещений и виброскоростей элементов конструкции и их зависимостей от её параметров;
‒ теоретическое обоснование динамической модели привода исполнительных механизмов швейной машины базы Juki. как крутильно-колеблющейся системы на базе сравнительного анализа частотных характеристик ряда возможных моделей.
‒ динамическое исследование привода исполнительных механизмов швейной машины Juki, включающее определение спектра частот возбуждаемых крутильных колебаний, составляющих амплитуд виброперемещений и виброскоростей элементов привода, оценку виброактивности возможных вариантов исполнения привода по критерию кинетической энергии колебаний.
Методика анализа собственных и вынужденных колебаний привода исполнительных механизмов швейных машин Juki. в части определения составляющих амплитуд виброскоростей инерционных элементов может быть рекомендовано для других типов и классов машин.
Путем оптимизации параметров машины — увеличения в 1,25 раза инерционных и жёсткостьных характеристик системы, достигается снижения амплитуд виброскоростей элементов конструкции привода исполнительных механизмов швейных машин Juki на 50 %.
Оценка виброактивности привода исполнительных механизмов швейной машины Juki по критерию кинетической энергии колебаний показала на возможность применения трёхцентрового кулачкового механизма в приводе механизма транспортирования ткани высокоскоростных швейных машин.
Экспериментальное исследование звукоизлучения показало, что основными источниками низкочастотного шума являются механизмы иглы и челнока, среднечастотного — механизм транспортирования ткани и главный вал машины с ременной передачей от двигателя и высокочастотного — механизмы транспортирования ткани, нитепритягивателя и челнока.
Использование трехцентрового кулачка в цепи подъема зубчатой рейки позволит достичь снижения вертикального хода зубчатой рейки.
В области октавных полос 63.250 Гц по результатам экспериментальных исследовании преобладает шум механизма челнока. В октавных полосах 500.2000 Гц повышенный шум создает механизм транспортирования ткани, а в полосах частот 4000.8000 Гц -нитепритягиватель. Вторым по значимости излучателем шума в области частот 63.500 Гц является главный вал машины с ременной передачей от двигателя, а в области частот 1000.8000 Гц — механизм челнока.
Элементы конструкции механизма транспортирования ткани швейной машины Juki имеют наибольшее амплитуды виброскоростей собственных колебаний, возбуждаемых на частоте 1023 Гц, значимые амплитуды — на частотах 2024 Гц и 2632 Гц. В виброактивной зоне амплитуды сопровождающих колебаний выше амплитуд колебаний, вызываемых начальным возмущением. Амплитуды сопровождающих колебаний зависят от частоты вращения главного вала, амплитуды колебаний, вызываемых начальными условиями — от усилия затяжки листовой пружины.
Наиболее активным источником вибрации и шума, излучаемого механизмом транспортирования ткани в октавных полосах 500, 1000 и 2000 Гц является листовая пружина силового замыкания нажимной лапки.
Значительного уменьшения уровня вибрации механизма транспортирование ткани можно достичь путем увеличения полярного момента инерции сечения вала цепи подъема зубчатой рейки.
В диапазоне октавных полос до 2000 Гц приемлемой моделью привода исполнительных механизмов машины Juki является модель с конечным числом степеней свободы. При необходимости расширения изучаемого диапазона требуется учет распределения параметров главного и нижнего валов.
На низшей частоте в октавной полосе 63 Гц наиболее виброактивными являются механизм движения иглы и челнока. В октавных полосах 125 и 250 Гц — механизм челнока и перемещения материала, 1000 Гц -механизм движения иглы и челнока, а в полосе 2000 Гц — механизм перемещения материала.
На низших частотах наиболее значимы сопровождающие колебания, вызываемые переменным характером приведенных моментов инерции масс и сопротивлением нажимной лапки.
Виброактивность привода исполнительных механизмов швейных машин Juki можно существенно уменьшить путем соответствующего изменения инерционных и упругих характеристик его элементов.
При комплексной модернизации привода исполнительных механизмов становится возможным использование в цепи вертикального перемещения зубчатой рейки трехцентрового кулачка.
Литература:
- Уранбилгээ Чойдон. Снижение вибрации и шума исполнительных механизмов швейных машин путем совершенствования их конструкций. автореферат дис. кандидата технических наук: — Иваново, 2007.
- Артоболевский И. И. Введение в акустическую динамику машин Текст. — М.: Наука, 1979.- 295с.
- Алексеев С. П. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении Текст. — М.: Машиностроение, 1970. -208с.
- Вибрации в технике: Справочник Текст.: в 6-ти т. Т.6. — М.: Машиностроение, 1981. — 456с.
