Совершенствование вязальных механизмов кругловязальных машин

Актуальность темы

Трикотажные изделия занимают одно из ведущих мест среди товаров широкого спроса, они отличаются разнообразием, удобством в носке, гигиеничностью и красивым внешним видом. Ассортимент трикотажных изделий очень широк — это белье и одежда, полотна медицинского и технического назначения, обивочные и др. Всегда актуальными являются вопросы расширения ассортимента трикотажных изделий, повышения их качества и объемов выпуска. В настоящее время доля трикотажных изделий в общем объеме продукции данного назначения составляет (40−50)%, в том числе 20% приходится на кругловязальные изделия1.

Одной из проблем, стоящих перед производителями трикотажа является неудовлетворительное качество сырья. При переработке на кругловязаль-ных машинах нитей низкого и среднего качества существенно повышается их обрывность. Для решения указанных задач на однофонтурных кругловязаль-ных машинах применяется техника петлеобразования с переменной отбойной плоскостью, которая предполагает встречное движение игл и платин. Техника вязания с переменной отбойной плоскостью известна достаточно давно, но в последние 20 лет появились новые конструктивные решения. Тем не менее в отечественной и зарубежной литературе машины с переменной отбойной плоскостью изучены недостаточно. Поэтому актуален анализ техники вязания с переменной отбойной плоскостью. Техника вязания с переменной отбойной плоскостью требует усложнения конструкции вязального механизма, так как платина совершает сложное движение, замки имеют моноблочную структуру. Поэтому актуальными вопросами являются исследование движения игл и платин в замках с точки зрения динамики, а также синтез законов их движения. Данная задача актуальна и для вязальных механизмов.

1 по данным Заседания специалистов трикотажной промышленности Германии. IFWS — Fruhjahrstagung, Melliand Textilber. — 1997. — 78, № 7−8. — с. 505 однофонтурных кругловязальных машин с традиционной техникой петлеобразования.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является выдача инженерных рекомендаций по выбору: рациональной циклограммы движения петлеобразующих органов в вязальном механизме с переменной отбойной плоскостью, профилей клиньев игольного и платинного замков на основе математического моделирования динамики игл и платинисследование натяжения, движения и продольных колебаний нити в процессе вязанияразработка алгоритмического и программного обеспечения для указанных целей.

Методы исследования. При выполнении работы применялись методы математического моделирования. Теоретические исследования базировались на основных законах математики и механики.

Научная новизна. Выполнен сравнительный анализ процессов петлеобразования однофонтурных кругловязальных машин с постоянной и переменной отбойными плоскостями. Получена рациональная циклограмма движения петлеобразующих органов в вязальном механизме с переменной отбойной плоскостью.

Разработаны динамические и математические модели движения игл и платин в замках вязального механизма, учитывающие: неудерживающий характер связи между иглой (платиной) и клином, податливость иглы (платины) в зоне контакта с клином, зазор в паре игла (платина) — клин, а также нелинейность сил, действующих на иглу (платину) со стороны нити и паза игольницы.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение на языке СИ для: определения натяжения нити и силы полезного сопротивления, преодолеваемого иглой при кулированиимоделирования движения иглы в замке вязального механизмамоделирования движения платины в замке вязального механизма с переменной отбойной плоскостью;

Выполнено моделирование движения петлеобразующих органов в замках вязального механизма. По результатам математического моделирования на ЭВМ выбран компромиссный вариант профиля игольного замка, путем сравнения различных вариантов профилей по минимальным значениям: максимальных ускорений игл, протяженности вязальной системы. Даны инженерные рекомендации для проектирования клиньев замков вязального механизма.

Практическая ценность. Разработанные динамические и математические модели, алгоритмическое и программное обеспечение к ним могут быть использованы для анализа движения язычковых игл в замках других трикотажных машин, например, чулочных автоматов, двухфонтурных кругловя-зальных машин и т. д. Рациональная циклограмма движения петлеобразующих органов в вязальном механизме может быть применена в промышленности при проектировании отечественных машин с переменной отбойной плоскостью.

Материалы диссертации будут использованы АО «Вулкан» при модернизации вязального механизма машин типа ЮЖ. Разработанное программное обеспечение используется в учебном процессе кафедры проектирования машин текстильной и легкой промышленности СПГУТД при подготовке инженеров — механиков спец. 170 700 и бакалавров направления 551 800 по дисциплине «Математические модели узлов машин и механизмов», в процессе курсового и дипломного проектирования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на конференции по машинам и аппаратам текстильной и легкой промышленности, посвященной 60-летию механического факультета.

СПГУТД (1998 г.), научных семинарах кафедры «Проектирование машин текстильной и легкой промышленности», научном семинаре АО «Вулкан» .

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи и тезисы доклада.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержание изложено на 190 страницах машинописного текста, включающего 40 рисунков, 16 таблиц, 5 приложений, список использованных источников.

ВЫВОДЫ.

1. Разработаны алгоритм и программа моделирования движения иглы в замке вязального механизма.

2. Разработаны алгоритм и программа моделирования движения платины в замке вязального механизма с переменной отбойной плоскостью.

3. По результатам математического моделирования движения игл вязального механизма на ЭВМ выполнен сравнительный анализ различных профилей клиньев игольного замка, синтезированных в п. 3.5. В качестве наилучшего профиля выбран вариант с переходными кривыми в виде парабол. Критериями оценки являлись наименьшая величина динамических нагрузок и протяженность вязальной системы. Наименьшую протяженность вязальной системы дает профиль с криволинейными участками в виде отрезков косинусоиды, но ускорения иглы в этом случае в среднем на 65% больше чем при движении иглы по клину с переходными кривыми в виде отрезков парабол и синусоид. Сравнение двух последних профилей между собой (см. табл. 4.5) показывает, что в качестве компромиссного варианта можно выбрать профиль с криволинейными участками в виде отрезков парабол.

4. Как показали результаты моделирования, отрыв иглы от профиля (при идеальной его поверхности) происходит лишь при переходе с заключающего клина на кулирный и с кулирного на заключающий, поэтому в месте стыковки клиньев требуется особо высокое качество исполнения.

5. Для выбранного профиля клина выполнена оценка влияния на динамику иглы приведенной жесткости материала иглы, силы трения в пазу игольницы и коэффициента рассеяния при взаимодействии иглы с каналом игольного замка. Увеличение приведенной жесткости особенно влияет на максимальное ускорение иглы в месте стыковки заключающего и кулирного клиньев — оно увеличивается «на 25%. Изменение силы трения пропорционально влияет на максимальные ускорения иглы. Увеличение коэффициента демпфирования способствует затуханию колебаний и уменьшению максимальных ускорений.

6. Исследовано влияние на динамику иглы регулирования глубины ку-лирования путем изменения положения кулирного клина. Результаты моделирования говорят об увеличении зоны виброударного режима движения иглы в месте стыковки заключающего и кулирного клиньев и максимальной величины ускорений, имеющих место в указанной зоне.

7. Выполнено моделирование поступательного движения платин в вязальном механизме с переменной отбойной плоскостью, в котором переходные кривые клиньев имеют вид отрезков парабол. Показано, что сокращение протяженности вязальной системы в два раза (при тех же, что и для постоянной отбойной плоскости углах подъема и купирования), которое достигается за счет усложнения конструкции вязального механизма, отрицательно влияет на динамику платин — «50% времени платина движется в зазоре. В качестве компромиссного решения предлагается увеличить протяженность вязальной системы, исключив из профилей прямолинейные участки.

8. Оценено влияние на динамику вертикального движения платины приведенной жесткости материала платины и коэффициента демпфирования при движении платины в канале платинного замка. Увеличение приведенной жесткости материала платины в два раза вызывает рост ускорений платины на отдельных участках до 70%. При увеличении коэффициента демпфирования колебания ускорений платины затухают и уменьшается количество отрывов от профиля платинного замка.

9. Выполнено моделирование качательного движения платин по клину с переходными кривыми в виде отрезков парабол.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании проведенных в работе исследований получены следующие результаты.

1) Выполнен конструктивный анализ вязальных механизмов с переменной отбойной плоскостью, дана их классификация. Предложена методика построения циклограммы движения петлеобразующих органов из условия минимальности их вертикальных перемещений.

2) Сравнительный анализ зависимостей натяжения нити вязальных механизмов с постоянной и переменной отбойными плоскостями показал, что техника вязания с переменной отбойной плоскостью позволяет снизить натяжение нити более чем в семь раз, что достигается за счет уменьшения протяженности вязальной системы и количества купирующих, игл. Это дает возможность переработки пряжи с низкими прочностными характеристиками.

3) Получены динамическая и математическая модели для определения натяжения и продольных колебаний нити в процессе вязания с учетом ее упругих свойств.

4) Разработаны динамическая и математическая модели движения игл (для многосистемной однофонтурной кругловязальной машины) и платин (за основу для случая переменной отбойной плоскости принята конструкция вязального механизма с вертикальным и качательным движениями платины, по патенту ФРГ № 3 311 361) в замках вязального механизма. Полученные математические модели являются сугубо нелинейными. Нелинейность обусловлена наличием зазоров в замках и силами сухого трения, действующими в системе.

5) Исходя из технологических требований к процессу вязания, условий обеспечения плавности движения иглы, предложены законы движения игл и платин в замках вязального механизма, состоящие из шести участков, два из которых прямолинейные и сопрягаются друг с другом переходными кривыми. В качестве переходных кривых используются типовые законы движения: параболический, в виде кривых третьего — четвертого порядков, косинусои-дальный и синусоидальный. Получены аналитические выражения для указанных законов движения игл и платин.

6) Разработано алгоритмическое и программное обеспечения для моделирования на ЭВМ движения игл и платин по математическим моделям с использованием разложения решений в ряды Тейлора до членов шестого порядка малости. Программное обеспечение может использоваться для моделирования движения игл и платин в замках вязальных механизмов с постоянной и переменной отбойными плоскостями.

7) Выполнено моделирование движения иглы по клиньям различных профилей с целью выбора одного из предложенных законов движения, обеспечивающих минимальные протяженность вязальной системы и ускорения иглы. В качестве компромиссного решения предлагается профиль клиньев (закон движения) с криволинейными участками в виде отрезков парабол. Для данного профиля выполнена оценка влияния на динамику иглы силовых и упру-го-диссипативных характеристик вязального механизма. Увеличение приведенной жесткости особенно влияет на максимальное ускорение иглы в месте стыковки заключающего и кулирного клиньев — оно увеличивается «на 25%.

8) Исследовано влияние на динамику иглы регулирования глубины кулиро-вания путем изменения положения кулирного клина. Результаты моделирования говорят об увеличении зоны виброударного режима движения иглы в месте стыковки заключающего и кулирного клиньев и максимальной величины ускорений, имеющих место в указанной зоне.

9) Выполнено моделирование вертикального и качательного движения платины в замке вязального механизма с переменной отбойной плоскостью. Показано, что сокращение протяженности вязальной системы в два раза (при тех же, что и для постоянной отбойной плоскости углах подъема и кулирования), отрицательно влияет на динамику платин — «50% времени платина движется в зазоре.

10)Получена рациональная циклограмма движения петлеобразующих органов в вязальном механизме с переменной отбойной плоскостью, учитывающая их динамику. Данная циклограмма может быть использована при проектировании вязальных механизмов отечественных машин как с постоянной, так и с переменной отбойной плоскостью.