Наукові засади проектування швейних машин з регульованою посадкою матеріалу

де - i-а узагальнена координата перетинання горизонтальної складової ходу голки з лінією голкової пластини; - i-а узагальнена координата горизонтальної складової координати середньої точки макроформи рейкового рушія матеріалу; - фазовий кут повороту головного вала, протягом якого відбувається взаємодія рейки з голкою; n - кількість обчислень цільової функції на інтервалі транспортування; D - штрафна функція, що визначає обмеження на простір параметрів механізму і додаткові умови синтезу:

де - j - й коефіцієнт, що враховує виконання додаткових умов синтезу; - k - й коефіцієнт, що враховує дотримання умов на простір параметрів.

Для виконання оптимізаційного синтезу механізму переміщення матеріалу голковим рушієм розроблене програмне забезпечення, що входить у комплексну систему автоматизованого проектування механічних систем легкої промисловості. На підставі проведених обчислювальних експериментів отримані оптимальні значення геометричних і масо-інерційних параметрів механізму. Математичне моделювання процесу транспортування новим голковим рушієм матеріалу і подальше експериментальне дослідження дозволили позитивно оцінити достовірність отриманих результатів прийнятим припущенням. Запропонована методика динамічного синтезу механічних систем може бути застосована як при розробці нового обладнання, так і при модернізації діючого.

Шостий розділ присвячено особливостям основ проектування адаптивних механізмів швейних машин, що інтегруються з базовими модифікаціями голкових диференціальних і двосторонніх рушіїв матеріалу.

Одним із напрямків застосування адаптивних рушіїв, є регулювання посадки середнього прошарку матеріалу, що дозволяє підвищити, по-перше, продуктивність праці, що визначається суміщенням технологічних операцій, а, по-друге, якість обробки напівфабрикату виробу.

Створення механічної системи транспортування, що забезпечує посадку середнього прошарку матеріалу базується на диференціальному і двосторонньому рушіях матеріалу, у припущенні про реалізацію схеми безупинної взаємодії транспортуючих робочих органів на напівфабрикат виробу. Це досягається наявністю двостороннього зв'язку з оброблюваним напівфабрикатом виробу і направляючими верхнього і нижнього прошарків матеріалу.

У роботі визначене зусилля взаємодії між об'єктом обробки і рушієм середнього прошарку матеріалу, отримане на підставі диференціального рівняння динамічних деформацій направляючого матеріалу при безупинному зовнішньому впливі рушія (диференціального або двостороннього). Розглянуто схеми різноманітних режимів обробки напівфабрикату виробу в залежності від характеристик формуючих пристосувань. Визначено оптимальні значення кінематичних параметрів рушія середнього прошарку матеріалу - вертикальну складової швидкості транспортування і кут взаємодії рушія c об'єктом обробки.

У роботі виконані дослідження з розробки і проектування пружних елементів у кінематичних ланцюгах адаптивних механізмів транспортування, які присутні не тільки в кінематичних ланцюгах, де є вищі кінематичні пари (імпульсний або кінематичний вплив) - режим адаптації до об'єкта обробки, але й у кінематичних ланцюгах, де здійснюється адаптація до головного рушія.

Основною умовою синтезу поставлена задача мінімізації максимального зусилля (моменту) у кінематичній парі за умови її безвідривної роботи.

Для визначення зовнішнього впливу на пружний елемент запропонована одномасова динамічна модель яка описується неоднорідним диференційним рівняння другого порядку, у якому пружні властивості обробляємого матеріалу подані у вигляді дрібно-лінійної функції.

У результаті параметричного синтезу отримані значення жорсткості пружних елементів для різноманітних законів прямування головної ланки. Крім того, вирішена зворотна задача проектування, де по характеристиці жорсткості пружного елемента визначається закон прямування головної ланки.

Запропонована методика дозволяє визначати жорсткість пружного елемента та розмір його попередньої деформації аналітично, що необхідно при оптимізаційному синтезі механічних систем транспортування матеріалу.

Висновки

Аналіз досліджень стосовно ефективності роботи швейних машин з регульованою посадкою матеріалу дозволяє зробити висновок про актуальність та необхідність проведення комплексних досліджень щодо підвищення ефективності швейного обладнання шляхом розроблення нових адаптованих до обробляємого матеріалу базових конструктивно - уніфікованих механізмів, а також наукових основ їх проектування, що зумовило вибір теми даної дисертаційної роботи.

Розроблена нова концепція побудови механізмів транспортування швейних машин із регульованою посадкою матеріалу на основі науково обгрунтованої фізичної моделі процесу переміщення пакету тканин, шари якої знаходяться під адаптованим впливом транспортуючих робочих органів.

Вперше виділені основні поверхні робочих органів, що взаємодіють із матеріалом і на основі дослідження з узагальнених критеріїв визначені макро- і мікроструктури рушіїв матеріалу і дана їм кількісна оцінка.

Сформульована і вирішена багатокритеріальна задача параметричної оптимізації мікроформ із регулярною і нерегулярною структурою на основі узагальненого критерію якості - обробки напівфабрикату виробу і результуючого зусилля транспортування. При цьому отримані регресійні залежності параметрів рушіїв для широкої гами матеріалів, застосовуваних у промисловості, що забезпечують підвищення якості та ефективність обробки.

Розроблено метод проектування макроформи рушіїв матеріалу на основі математичного моделювання їхньої взаємодії для випадку неінтегрованих умов зв'язку і запропонована методика дрібно - лінійного опису поверхні робочих органів для регулярної і нерегулярної мікроструктури рушія.

Для зниження вібраційних характеристик швейної машини розроблено метод проектування транспортуючих робочих органів із високою вібропоглинаючою спроможністю та фрикційними властивостями, що дозволило майже вдвічі зменшити навантаження на механізми транспортування та обробляємий матеріал.

На основі дослідження взаємодії робочих органів розроблені основні умови синтезу функціонально - адекватних механізмів транспортування однорейкового рушія матеріалу та обгрунтовано застосування на стадії математичного моделювання імпульсного впливу у вигляді ряду Фур'є; визначені оптимальні параметри ланок механізмів в залежності від фізико - механічних властивостей напівфабрикатів виробів для групи функціонально - адекватних механізмів транспортування.

Запропоновано концепцію побудови базових конструктивно - уніфікованих диференціальних механізмів рушіїв матеріалу зі скороченими кінематичними ланцюгами функціонуючих у режимах «жорсткого» або адаптованого впливу на матеріал, на основі застосування нових транспортуючих робочих органів.

Розроблені математичну модель диференціального транспортування матеріалу та виділені її основні складові параметри у двох взаємно перпендикулярних площинах і запропоновано методику їх визначення, основану на резонансних явищах та вимушених коливання механічної системи. Отримані експериментальні значення характеристик для широкої гами матеріалів.

На основі математичної моделі посадки матеріалу розроблена основна умова синтезу і обмеження на функціональні та динамічні параметри модифікацій уніфікованого ряду диференціальних механізмів.

Узагальнено і вирішено задачу визначення передатних функцій багатоланкових важільних механізмів, на основі розробленого модифікованого методу трикутників, обгрунтоване застосування чисельних методів диференціювання перших та других похідних передатних функцій.

Розроблено принцип та алгоритм вирішення загальної декомпозиційної задачі оптимізаційного пошуку параметрів диференціальних рушіїв матеріалу в рамках якого, послідовно виконується кінематичний первинний та динамічний уточнюючий синтез механізму транспортування.

Проведено параметричний синтез механізмів уніфікованого ряду диференціальних рушіїв на основі обчислювальних експериментів і знайдені оптимальні геометричні і масо-інерційні параметри ланок для різноманітних модифікацій рушіїв.

Розроблено метод проектування робочих органів диференціального рушія матеріалу з робочою сегментовидною поверхнею адаптованої до траєкторії рушія.

На основі комплексного аналізу процесу взаємного зсуву прошарків матеріалу двостороннім рушієм, розроблені базові модифікації конструктивно - уніфікованого ряду швейних машин середнього і важкого класу з регульованою посадкою верхнього та нижнього прошарків матеріалу.

Розроблено конструкції двостороннього рушія, сполученого з голковим рушієм матеріалу, що забезпечує безпосадочне з'єднання високих /до 8 мм/ пакетів матеріалів із довжиною стибка до 10 мм.

Узагальнено задачі опису кінематичних характеристик двосторонніх рушіїв матеріалу для структур із неінтегрованими зв'язками, до складу яких входять структурні групи високих класів.

Сформульовані і теоретично обгрунтовані основні умови синтезу геометричних, масо-інерційних і пружних параметрів механізмів двостороннього і голкового рушіїв матеріалу, на основі яких виконано параметричний синтез конструктивно - уніфікованих рядів механізмів по декомпозиційному принципу і отримані масиви масо - інерційних параметрів механізмів.

Розроблена інженерна методика проектування рушіїв матеріалу при переході через зустрічні шви і локальні стовщення

Розроблено програмне забезпечення для дослідження важільних механічних систем яке інтегровано із середовищем підтримки конструкторської документації.

Розроблені й обгрунтовані математичні моделі голкових рушіїв матеріалу для середніх і важких тканин та виконана, на основі розроблених умов синтезу, оптимізація параметрів для розщеплених кінематичних ланцюгів та шарнірного паралелограму коливання голководія.

Проведені впровадження результатів роботи і широкі випробування в науково - виробничих об'єднаннях (НВО «Завод Арсенал» - розробка базового конструктивно - уніфікованого ряду швейних машин із вертикальною віссю обертання човника, НВО «Легпроммеханизація» - розробка нових транспортуючих органів; НВО «Либідь», ЕКТБ УкрНДІшвейпрома Укрпромспецодяг), на ряді підприємств швейної галузі; на об'єднанні «Чернівцілегмаш» (системи автоматизованого розрахунку багатоланкових важільних механізмів).

Список опублікованих праць за темою дисертації

Щербань Ю.Ю. Машины с комбинированным механизмом перемещения материала // Легка промисловість. - 1989. - №3. - С. 23-25.

Щербань Ю.Ю. Методические указания к использованию элементов САПР машин легкой промышленности для слушателей ФПК, инженерно-технических работников предприятий машиностроения для легкой промышленности. К.- : КТИЛП, 1990. - 22 с.

Щербань Ю.Ю. Проектирование механизмов транспортирования материала для игольного движителя // Придніпровський науковий вісник. Серія «Технічні науки». - 1998. - №95. - С. 13-19.

Щербань Ю.Ю. Математическая модель игольного движителя материала // Придніпровський науковий вісник. Серія «Технічні науки». - 1998. - №95. - С. 78 - 83.

Щербань Ю.Ю. Определение демпфирующих свойств системы материал - рабочие органы швейного оборудования // Придніпровський науковий вісник. Серія «Технічні науки». - 1998. - №96. - С. 86 - 92.

Щербань Ю.Ю. Проектування швейних машин з голковим транспортером матеріалу при великій довжині стибка // Легка промисловість. - 1999. - №1.-С. 47.

Щербань Ю.Ю. Оптимізаційний синтез голкового рушія матеріалу // Вісник Державної академії легкої промисловості України. - 1999. - №2, С. 48-51.

Щербань Ю.Ю. Моделювання взаємного зрушення шарів матеріалу // Проблеми легкой и текстильной промышленности Украины. - 1999. - №2. - С. 176 - 179.

Щербань Ю.Ю. Динамічне моделювання багатоланкових механізмів транспортування швейних машин // Вісник Херсонського технічного університету. - 1999. - №2. - С. 77-81.

Щербань Ю.Ю. Розробка транспортуючих робочих органів швейних машин зі зменшеною віброзбудженністю // Вісник Державної академії легкої промисловості України. - 1999. - №2. - С. 86 - 90.

Щербань Ю.Ю. Оптимізація однорейкового рушія матеріалу // Вимірювальна та обчислювальна техніка технологічних процесів. -1999.- №3. - С. 150 -153.

Щербань Ю.Ю. Математична модель посадки матеріалу диференціальним рушієм // Вісник технологічного університету Поділля. - 1999.- №4. - С. 13 - 16.

Щербань Ю.Ю. Розробка та проектування голкового рушія матеріалу // Сборник трудов Всеукраинской научно - технической конференции «Проблеми легкой и текстильной промышленности на пороге нового века». - Херсон. - 1999.-С. 41-43.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Носов М.С. Определение посадки материала при скоростном режиме транспортирования на швейных машинах. // Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. - 1988. - №2. - С. 119-121.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Совершенствование конструкции механизма перемещения материала // Легка промисловість. - 1989. - №4. - С. 29-31.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Сравнительный анализ механизмов перемещения материала швейных машин // Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. - 1989. - №6. - С. 106-109.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Разработка механизма перемещения материала скоростных швейных машин // Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. - 1990. - №1. - С. 103-105.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Селивончик И.С. Транспортирующие органы швейных машин, обеспечивающих повышенную сцепляемость с материалом // Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. - 1991. - №4. - С. 98 - 104.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Селивончик И.С. Способ восстановления изношенных поверхностей транспортирующих рабочих органов швейных машин // Швейная промышленность 1991. - №3. С. 11.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Селивончик И.С. Восстановление изношенных транспортирующих органов швейных обувных машин // Кожевенно-обувная промышленность 1991. - №11. - С. 19.

Щербань Ю.Ю., Горобець В.А., Селивончик И.С. Пристосування для визначення параметрів транспортування тканин на швейному обладнанні // Легка промисловість. - 1992. - №2. - С. 30 - 31.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А., Селивончик И.С. Установка для определения рациональных параметров транспортирования материала на швейной машине // Швейная промышленность. - 1992. №4. С. 42 - 43.

А.с. №1406010 СССР МКИ D 05 B. Устройство для нумерации деталей одежды / Ю.Ю. Щербань, В.В. Егоров, В.А. Черненко (СССР). №4154983/12; Заявлено 11.05.87; Опубл.30.06.88; Бюл. №24. 3 с.

А.с. 1628594 СССР МКИ D 05 B 81/00. Способ влажно-тепловой обработки краев деталей на швейной машине и устройство для его осуществления /А.В. Соколов, Ю.Е. Левицкий, Ю.Ю. Щербань, В.С. Букин (СССР). №4398453/12; Заявлено 28.03.88; ДСП. 7 с.

А.с. 1641914 СССР МКИ D 05 B 27/04. Устройство для перемещения материала на швейной машине / В.А. Пищиков, Ю.Ю. Щербань, В.А. Горобец(СССР). №4363785/12; Заявлено 12.01.88; Опубл.30.02.93; Бюл. №8. 7 с.

А.с. 1730281 СССР МКИ D 05 B 27/02. Устройство для транспортирования тканей на швейной машине /В.А. Горобец, Л.А. Каденаций, Ю.Ю. Щербань, В.К. Бондаренко (СССР). №4635914/12; Заявлено 10.01.89; Опубл.30.04.92; Бюл. №16. 4 с.

А.с. 1766098 СССР МКИ D 05 B 1/24. Способ образования многониточной цепной потайной строчки и устройство для его осуществления / Ю.Ю. Щербань, В.А. Горобец (СССР). №4679205/12; Заявлено 14.04.89; ДСП. 8 с.

А.с. 1812482 СССР МКИ G 01 №19/02. Устройство для определения коэффициента трения текстильного материала о поверхность транспортирующего органа / Ю.Ю. Щербань, В.А. Горобец, И.С. Селивончик (СССР). №4875992/12; Заявлено 22.10.90; Опубл.30.04.93; Бюл. №16. 4 с.

А.с. 1815249 СССР МКИ D 05 B 27.02. Устройство для перемещения материала швейной машины / Ю.Ю. Щербань, Л.А. Каденаций, И.А. Назаренко, В.К. Бондаренко (СССР). №4832884/12; Заявлено 29.05.90; Опубл.15.05.93; Бюл. №18. 2 с.

Пат.2023090 Российской Федерации, МКИ D 05 B 73/12. Игольная пластина швейной машины / В.К. Бондаренко, В.А. Горобец, Л.А. Каденаций, И.А. Назаренко, И.С. Селивончик, Ю.Ю. Щербань (UA). - №5041533/12; Заявлено 17.03.92; Опубл. 15.11.94; Бюл. №21.-4 с.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Швейный агрегат для обработки трубчатых изделий из плотных материалов. - К.: ЦБТИ Минлегпром УССР, №523-100, 1990, - 3 с.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Машина для прокладывания двухниточного цепного потайного стежка. - К.: ЦБТИ Минлегпром УССР, №529-100, 1990. - 4 с.

Щербань Ю.Ю. Разработка швейного оборудования для реализации основных способов дифференциального перемещения материала. - К.: ЦБТИ Минлегпром УССР, №530-100, 1990. - 5 с.

Щербань Ю.Ю. Реконструкция швейной машины для обработки изделий со встречными швами и локальными утолщениями. - К.: ЦБТИ Минлегпром УССР, №531-100, 1990. - 4 с.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Разработка адаптивного механизма перемещения материала // КТИЛП. - К., 1989, 9 с. Деп. в УкрНИИНТИ 09.01.89 г., №225-Ук89.

Щербань Ю.Ю. Алгоритм анализа структур механизмов с неголономными связями // КТИЛП. - К., 1989, 16 с. Деп. в УкрНИИНТИ 09.01.89 г., №226-Ук89.

Щербань Ю.Ю. Исследование качества обработки полуфабрикатов изделий при двухсторонней реечной подаче // КТИЛП. - К., 1989, 9 с. Деп. в УкрНИИНТИ 09.01.89 г., №227-Ук89.

Щербань Ю.Ю. Исследование однореечного движителя швейной машины // КТИЛП. - К., 1990, 9 с. Деп. в УкрНИИНТИ 28.03.90 г., №542-Ук90.

Щербань Ю.Ю. Параметрический синтез механизма перемещения материала // КТИЛП. - К., 1990, 10 с. Деп. в УкрНИИНТИ 28.03.90 г., №543-Ук90.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Обобщенная математическая модель двухсторонненго реечного движителя // КТИЛП. - К., 1990, 12 с. Деп. в УкрНИИНТИ 28.03.90 г., №544-Ук90.

Щербань Ю.Ю. Алгоритм решения математической модели механизма перемещения материала // КТИЛП. - К., 1990, 10 с. Деп. в УкрНИИНТИ 21.11.90 г., №940-Ук90.

Щербань Ю.Ю. Исследование демпфирующих свойств материалов // КТИЛП. - К., 1990, 7 с. Деп. в УкрНИИНТИ 21.11.90 г., №941-Ук90.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Исследование деформации материала в зоне подачи под прижимную лапку // КТИЛП. - К., 1990, 10 с. Деп. в УкрНИИНТИ 21.11.90 г., №942-Ук90.

Щербань Ю.Ю., Горобец В.А. Разработка рациональных условий взаимодействия рабочих органов швейных машин // КТИЛП. - К., 1990, 9 с. Деп. в УкрНИИНТИ 21.11.90 г., №943-Ук90.

Щербань Ю.Ю. К вопросу об идентификации математических моделей механизмов швейных машин // Тезисы доклада 44 научной и 12 научно-методической конференции КТИЛП. - К.: КТИЛП, 1992. - С. 84.

Размещено на Allbest.ru