Кинематический анализ замкнутого рычажно-шарнирного механизма перемещения материала швейной машины

Кинематический анализ замкнутого рычажно-шарнирного механизма перемещения материала швейной машины

В статье приведены кинематические характеристики механизма перемещения материала и обоснования траектории движения точки механизма рейки.

Ключевые слова: двуплечий рычаг, рейка, кривошип, шатун, амплитуда колебаний

В процессе перемещения материала рейка механизма швейной машины совершает не только горизонтальное, но и вертикальное движение. Траектория рейки имеет эллиптический вид [1]. При этом в рабочем режиме перемещение материала, площадь контакта рейки с материалом будет недостаточной, из-за криволинейной эллиптической траектории рейки. Для обеспечения достаточной площади контакта рейки с материалом необходима некоторая горизонтальная траектория рейки. Существующие механизмы перемещения материалов не обеспечивают такой закон движения рейки. Поэтому нами разработан новый механизм перемещения материала [2]. Основной целью кинематического анализа механизма перемещения материала является определение законов углового перемещения двуплечих рычагов подъема и горизонтального перемещения, а также рычага с рейкой, обоснование геометрических параметров механизма, обеспечивающих необходимую траекторию движения рейки (точки установки центра рейки на рычаге). В предлагаемой схеме механизма перемещения материала (см.рис.1) рейка 6 получает движение от кривошипашатун8 и двуплечее коромысло 7 в горизонтальном направлении, а через правый кривошип 1, шатун 2, двуплечий рычаг 3, шатун 4 совершает вертикальные движения. Кинематический анализ осуществляем, используя метод замкнутых контуров [2]. Из представленной расчётной схемы выделили следующие векторные контуры треугольников: AKG, KNG, ABD, BCD, GHF, DEF. Механизм перемещения материала движется в плоскости ХАУ. Для рассматриваемых треугольных векторных контуров можно записать:

; ; ; ; ; (1)

где q1, q2, q3, q4 — переменные по модулю векторы, определяющие положения точек В, К, F звеньев механизма перемещения материала.

Угловые перемещения звеньев механизма:

(2)

(3)

Численные решения задачи кинематики механизма перемещения материала производили при следующих значениях параметров:

; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

;; ;.

Следует отметить, что параметры двуплечего рычага 7 обеспечивают горизонтальные перемещения рейки 6, а двуплечий рычаг (коромысло) 3 и шатун 4 обеспечивают подъём и опускание рейки 6. Ha рис. 2a представлены закономерности изменения угловых перемещений двуплечих рычагов (коромысла) 3 и 7 от углового перемещения кривошипов 1 и 2. Из них видно, что частота колебаний ф3 и ф7 одинаковы, соответствующие одному обороту кривошипов 1 и 2. Амплитуда колебаний ф7 доходит до 18,4°, a амплитуда колебаний ф3 доходит до 13,7° при расчётных значениях пapaмeтpoв механизма перемещения материала. Для уменьшения амплитуды колебаний ф7 целесообразным является уменьшение значений Ɩ7 и ƖƖ7, а для уменьшения амплитуды колебаний ф3 необходимо уменьшение значений Ɩ3 и Ɩ4. При вариации значений длины рычагов механизма перемещения материала можно получать изменения закономерности угловых перемещений рычага 5 рейки 6. Ha рис. 2 б представлены графические зависимости изменения угловых перемещений ф5 в функции соотношений длины рычагов механизма. Следует отметить, что при определенных соотношениях длины рычагов механизма перемещения материала замкнутого типа можно изменить частоту колебаний ф5. Также могут возникать высокочастотные колебания ф5. Это особенно выражено будут при изменении соотношения Ɩ5/Ɩ4. С уменьшением соотношения Ɩ5/Ɩ4 значительно увеличивается амплитуда колебаний ф5. Так, при Ɩ5/Ɩ4=3,5 колебаний ф5 за один оборот кривошипа происходит в два раза, а при Ɩ5/Ɩ4=6,5 колебания рычага рейки соответствует циклу вращения кривошипа механизма перемещения. Увеличение частоты колебаний ф5 приводит к изменению технологического процесса образования стежков, что нежелательно. При соотношение Ɩ5/ Ɩ4=3,5 амплитуда колебаний ф5 доходит до 8,2°, а при Ɩ5/Ɩ4=7,0 амплитуда колебаний рычага рейки уменьшается до 4,4°. Увеличение амплитуды колебаний ф5 приводит к повышению давления рейки на сшиваемый материал, а уменьшение амплитуды ф5 приводит к уменьшению этого давления, тем самым уменьшает трения между рейкой и материалом. Для обеспечения необходимого давления, необходимо давление между рейкой и материалом, a также частотой колебаний, ф5 соответствующей частоте вращения кривошипа рекомендуемыми значениями которых являются: Ɩ5/Ɩ4=5,0–6,5.

С увеличением длины коромысла перемещения приводит к возрастанию амплитуды колебаний рычага рейки. При кратных соотношениях длины рычагов механизма перемещения возникают некоторые дополнительные колебания, а также некоторый фазовый сдвиг. Увеличение длины шатуна ветви горизонтального перемещения относительно длины шатуна ветви подъёма-опускания рейки от 0,7 до 1,7 раз приводит к уменьшению амплитуды колебаний ф5 от 12,8° до 8,1.

Рис. 3. Траектория движения точки рейки рычага механизма перемещения материала

Таким образом, разработан новый семизвенный рычажный механизм перемещения материала; получены формулы для определения угловых перемещений рычага с рейкой; получены графические законы изменения перемещения и траектория точки М рейки механизма; рекомендованы метрические параметры механизма перемещения материала.

Литература:

1. Таджибаев З. Ш., Ташпулатов С. Ш. Оборудование швейных предприятий, «Voris-nashriyot». Тошкент. 2оо7. C. 16о