Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Пирогов Дмитрий Андреевич
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ВЫРАВНИВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НИТЕЙ ОСНОВЫ ПО ШИРИНЕ ЗАПРАВКИ
НА МЕТАЛЛОТКАЦКИХ СТАНКАХ ТИПА СТР
Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы
(легкая промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Иваново - 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования Ивановская государственная текстильная академия (ИГТА).
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Суров Вадим Андреевич
Официальные оппоненты:
Проталинский Сергей Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Костромской государственный технологический университет (КГТУ), профессор кафедры ТММ, ДМ и ПТМ.
Фомин Юрий Григорьевич, доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВПО Ивановская государственная текстильная академия (ИГТА),
заведующий кафедрой ПТОО.
Ведущая организация Ц ФГБОУ ВПО Московский государственный
университет им. А.Н. Косыгина.
Защита состоится л 19 апреля 2012 года в10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при ФГБОУ ВПО Ивановская государственная текстильная академия (ИГТА) по адресу: 153000, г. Иваново, пр.Ф. Энгельса, 21, ауд. Г-235, e-mail: rector@igta.ru, факс: (4932) 412108.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО
Ивановская государственная текстильная академия (ИГТА).
Автореферат разослан л16 марта 2012 года.
Ученый секретарь диссертационного совета Кулида Н.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Укрепление связи прикладных исследований с производством позволяет ускорить темпы модернизации действующих предприятий промышленности Российской Федерации, что в свою очередь приведет к расширению выпуска продукции лучшего качества. Выход отечественного машиностроения на более высокий уровень невозможен без повышения качества проектирования нового и совершенствования существующего оборудования. Важное значение в этом процессе имеют новейшие технические и программные средства для решения научно-исследовательских и инженерных задач.
Россия - основной представитель на международном рынке метизов, который не только импортирует метизные изделия (тканые металлические сетки, катанка и др.), но и является поставщиком этой продукции на рынки ряда стран ближнего и дальнего зарубежья. За последнее десятилетие на международном рынке метизов появился ряд мощных конкурентов по производству тканых металлических сеток. Главное преимущество зарубежных поставщиков перед отечественными производителями - низкие цены. Поэтому основные мероприятия российских производителей по повышению конкурентоспособности продукции должны быть направлены на улучшение качества продукции и уменьшение ее себестоимости.
В металлоткачестве главным образом применяется ленточное снование. Натяжение нитей на навое после этого перехода не всегда отвечает технологическим требованиям ткачества. Список дефектов металлических сеток насчитывает более 25 наименований, основной из причин появления которых является недостаточное или избыточное натяжения нитей основы, разнонатянутость нитей по ширине заправки.
В связи с этим задача выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки является актуальной, а разработка принципиально новых методов и новых технических устройств с целью выравнивания натяжения нитей основы имеет большое значение для дальнейшего совершенствования процесса ткачества, повышения качества выпускаемой продукции.
Цель и задачи исследований. Целью работы является повышение качества выпускаемой продукции за счет разработки и внедрения методов и средств выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки.
Для достижения поставленной цели решены следующие основные научные и технические задачи:
1. Проведен критический обзор научных работ, связанных с исследованием натяжения нитей основы в ткачестве и в металлоткачестве, обзор патентных документов по способам и устройствам регулирования натяжения нитей основы, выявлены их преимущества и недостатки.
2. Разработана конструкция устройства выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки (прижимного устройства).
3. Выполнено экспериментальное исследование работы имитационной модели предлагаемого устройства. Результатами эксперимента подтверждается возможность выравнивания натяжения нити основы и целесообразность установки предложенного устройства.
4. Разработаны математические модели натяжения одиночной нити основы и всей системы заправки с учетом установки прижимного устройства в цикле формирования тканого элемента и методики их решения.
5. Предложены математические модели динамики работы прижимного устройства и методики их исследования.
6. Проведен анализ существующих подходов оценки качества тканого металлополотна, показаны их недостатки. Разработана методика комплексной оценки качества тканых металлических сеток.
Научная новизна. На основании выполненных исследований разработана новая научная идея, позволяющая устранить неравномерность натяжения нитей основы по ширине заправки металлоткацкого станка; предложен нестандартный подход к решению существующей проблемы; доказана перспективность использования данного подхода в практике.
Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что:
доказана целесообразность использования методики выравнивания натяжения нитей основы по заправочной ширине, математических и динамических моделей прижимного устройства, позволяющих решить поставленную задачу. Изложены идеи, элементы теории, доказательства; раскрыты существенные проявления теории, заключающиеся в сопоставлении экспериментальных и теоретических данных; освещены связи явления неравномерности натяжения нитей основы с другими процессами ткачества; проведено дополнение существующих математических моделей и алгоритмов, обеспечивающих получение новых результатов по теме диссертации.
В процессе выполнения исследования разработаны и предложены:
1. Способ выравнивания натяжения основных нитей по ширине заправки и устройство для его осуществления.
2. Математическая модель динамики упругой системы заправки, позволяющая определить зависимости натяжения основы и сетки, перемещения опушки сетки в цикле работы металлоткацкого станка от заданного заправочного натяжении основы с учетом модернизации конструктивно-заправочной линии станка.
3. Методика определения упругих характеристик пакета пластинок прижимного устройства.
4. Динамическая модель устройства и математические модели задач о собственных и вынужденных колебаниях элементов предлагаемого устройства.
5. Комплексная методика оценки качества тканых металлических сеток.
Методы исследований. Применительно к проблематике диссертации результативно использован комплекс существующих базовых методов исследования, в т.ч. численных методов, экспериментальных методик постановки и проведения экспериментов, методов математического моделирования, дифференциального и интегрального исчислений, теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, текстильного материаловедения, теории колебаний, теории упругости, дифференциальной геометрии.
Решение дифференциальных уравнений упругих колебаний рассматриваемых моделей, систем интегральных и трансцендентных уравнений, уравнений динамики упругой системы заправки выполнено аналитическими и численными методами с использованием ПЭВМ, разработанными для этой цели программ, а также с помощью CAE систем: APM Win Machine, Solid Works, MS ADAMS, программ математических вычислений MATLAB 6.5. Для интерполирования функций применялась программа Advanced Grapher.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Значение полученных результатов исследования для практики подтверждается тем, что разработаны и внедрены патенты на изобретения и полезные модели, программные продукты, стандарт предприятия; определены пределы и перспективы практического использования теории на практике; предложены практические рекомендации по изготовлению и наладке прижимного устройства.
Практическая значимость результатов заключается в следующем.
Предлагаемое устройство выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки может быть использовано на металлоткацких станках.
Использование предложенного способа регулирования натяжения нитей возможно на других видах ткацкого оборудования.
Математические модели основных задач, рассмотренных в работе, доведены до практической реализации в виде программных средств для ПВЭМ, что обеспечивает снижение трудозатрат на проведение расчетных конструкторских работ при проектировании или модернизации ткацких станков.
Методики определения натяжения основы за цикл работы станка, расчета и анализа вынужденных колебаний элементов устройства необходимы как для проектирования самого устройства, так и для анализа работы упругой системы заправки (УСЗ) на исследуемом или проектируемом станках.
Отдельные результаты исследований используются в учебном процессе ИГТА при изучении курсов Динамика текстильных машин, Расчет и конструирование текстильных машин, Основы автоматизированного проектирования текстильных машин по направлению подготовки 150400 - Технологические машины и оборудование.
Основные результаты работы получили положительную оценку в производствах ООО Текмал (г. Шуя, Ивановская обл.) и ОАО Электрокабель Кольчугинский завод (г. Кольчугино, Владимирская обл.).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:
Ц совместном заседании научно-технического семинара и кафедры проектирования текстильных машин ИГТА (2011 г.);
Ц международной научно-технической конференции Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности (г. Витебск: Витебский государственный технологический университет, 2011г.);
Ц межвузовских научно-технических конференциях аспирантов, магистров и студентов Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК) (г. Иваново: ИГТА, 2009г., 2011 г.);
Ц международных научно-технических конференциях Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС) (г. Иваново: ИГТА, 2006 г., 2007 г., 2008 г., 2010г.);
Ц международной научно-технической конференции Современные технологии в оборудовании текстильной промышленности (Текстиль - 2010) (г. Москва: Московский государственный текстильный университет им. А.Н.Косыгина, 2010 г.);
Ц международной научно-технической конференции Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (Лен-2010) (г. Кострома: Костромской государственный технологический университет, 2010 г.);
Ц заседании семинара по текстильному машиноведению Костромского государственного технологического университета - филиала семинара по теории механизмов и машин при Академии наук Российской Федерации
(г. Кострома, 2009 г.);
В 2009 г. проект, связанный с диссертационным исследованием, на тему: Устройство для выравнивания натяжения основных нитей в процессе ткачества участвовал в конкурсе Инновационные проекты молодых изобретателей и рационализаторов, учрежденном молодежным правительством Ивановской области, и в инвестиционном конкурсе Открытые возможности, организованном ООО Иннотекс-Экспо, в котором работа прошла во второй тур.
Отдельные результаты работы получены в рамках гранта ректората ИГТА для молодых исследователей 2008 года.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в шестнадцати печатных изданиях, из них: четыре - в журнале Известия вузов. Технология текстильной промышленности; восемь - в материалах научно-технических конференций, один патент РФ на группу изобретений; один патент РФ на полезную модель, два свидетельства о государственной регистрации разработки программного обеспечения РФ.
ичный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Вклад автора состоит в участии во всех этапах процесса, непосредственном участии в получении исходных данных и научных экспериментах, участии в апробации результатов исследования, разработке экспериментальной установки, выполненной лично автором, обработке и интерпретации экспериментальных данных, непосредственном проведении аналитических исследований, разработке программного обеспечения, обобщении результатов и формулировке выводов, подготовке основных публикаций по выполненной работе.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из четырех глав, включает выводы и рекомендации, список литературы из 97 наименований. Текст работы изложен на 132 страницах, включая приложения, 29 рисунков и 13 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследования, определена ее направленность и представлена общая характеристика работы, отражающая научную и практическую значимость диссертационного исследования.
В первой главе работы проведен обзор научных работ, связанных с исследованием натяжения нитей основы в ткачестве и металлоткачестве.
В области динамики механизмов ткацких станков - подачи основы и отвода тканого продукта, прибоя уточной нити, зевообразования проведен ряд исследований. К ним относятся работы ученых: Гордеева В.А., Ефремова Е.Д., Мигушова И.И., Смирнова Г.М., Мартынова И.А., Николаева С.Д., Дицкого А.В., Сурова В.А., Ерохина Ю.Ф., Васильченко В.Н., Ямщикова С.В., О. Талавашека и др.
Большинством исследователей отмечается, что одними из важнейших вопросов в рассматриваемой области, являются изучение состояния упругой системы заправки и анализ динамики механизмов отпуска и натяжения основы.
Практика показывает, что один из основных факторов, влияющих на качество сетки - правильное соотношение натяжения нитей основы в момент прибоя и силы прибоя.
Другим фактором, влияющим на качество сетки, является недостаточное или избыточное натяжение нитей основы и их разнонатянутость по ширине заправки.
В результате изучения данных, приведенных в работах российских и зарубежных ученых, материалах международных конференций и выставок, патентной и конструкторской документации, определены существующие проблемы в этой области и направления совершенствования механизмов регулирования натяжения нитей основы. С учетом выявленных направлений сформулированы и поставлены следующие задачи научно-технического исследования:
Ц разработка принципиальной схемы прижимного устройства;
Ц создание модели предлагаемого устройства и экспериментальное исследование ее работы;
Ц разработка динамической и математической моделей упругой системы заправки металлоткацкого станка с учетом предлагаемого устройства;
Ц разработка программного обеспечения для расчета натяжения нити основы и анализа УСЗ станка в процессе формирования тканого элемента;
Ц разработка динамической и математической моделей прижимного устройства;
Ц определение конструктивных параметров элементов устройства;
Ц исследование работы прижимного устройства.
Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию физической модели устройства для выравнивания натяжения нитей основы на ткацком станке по ширине его заправки.
В работе предложен способ выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки и предложено конструктивное решение (прижимное устройство), реализующее этот способ.
Прижимное устройство осуществляет единовременный зажим всех основных нитей с одинаковым регулируемым усилием, за счет чего создается одинаковое сопротивление трению нитей о поверхность пластинок. Перед прибоем уточной нити устройство перемещается в рабочем состоянии (со сжатыми пластинками) на определенное расстояние в сторону, противоположную подаче основы, - от опушки, воздействуя на нити основы. Натяжение нитей основы при этом в зоне лустройство - опушка увеличивается, а в зоне навой - устройство уменьшается. Если при этом натяжение в зоне лустройство - навой будет падать до нуля, то в зоне формирования сетки оно будет определяться только силами трения нитей о пластинки устройства.
Рис.1. Действительная (а, б) и экспериментальная (с)
модели работы прижимного устройства
При моделировании работы устройства использовался метод инверсии. В результате на экспериментальной установке в движение приводились точки крепления испытуемых металлонитей (рис.1).
На установке (рис.2) моделировались: заправочное натяжение нити фиксацией стопорного устройства 13-14 натяжения, создаваемого в требуемом положении рычага 9 тарировочным грузом 22; перемещение устройства и перемещение опушки сетки путем абсолютного перемещения т. А и перемещения т. С относительно т. А; усилие зажима нити пластинками устройства - тарировочными грузами 23.
В зоне В-С лустройство-опушка устанавливался измерительный блок - тестер натяжения с видеокамерой 20. Измерялось максимальное натяжение испытуемой нити.
Рис.2. Принципиальная схема экспериментальной установки
Проведенная с помощью ЭВМ статистическая обработка результатов эксперимента показала, что доминирующее влияние на изучаемую величину оказывает перемещение устройства относительно опушки. Заправочное натяжение целесообразно иметь минимальным, что расширяет возможный диапазон разнонатянутости нитей при выравнивании натяжения устройством. Предлагаемое устройство может быть установлено на раме станка неподвижно, без перемещения в горизонтальной плоскости, если сброс натяжения основы в зоне лустройство-навой будет обеспечиваться скальной системой.
Третья глава работы посвящена исследованию динамики упругой системы заправки металлоткацкого станка СТР-100М-0,25 заводского исполнения с установкой в зоне навой - ремизные рамы предлагаемого устройства.
Упругая система заправки станка в зоне навойЦопушка представляется состоящей из двух участков навой - устройство и лустройство - опушка. Задача анализа динамики УСЗ требует определения деформаций этих участков и натяжений нитей основы и сетки.
Рассматривался интервал времени движения ремизных рам. За начало отсчета () принят момент, соответствующий началу движения рам из крайних положений.
В движении батана наблюдается пять ключевых моментов времени: касания бердом опушки сетки; начала отбора сетки; окончания контакта берда с опушкой;завершения отбора сетки; окончания движения ремизных рам. Каждому интервалу времени соответствует своя модель УСЗ (рис.3).
Рис.3. Динамические модели упругой системы заправки:
а) до момента касания бердом опушки вырабатываемой сетки;
б) от момента касания бердом опушки до начала отбора сетки;
в) от начала отбора сетки до момента отхода берда от опушки;
г) от момента отхода берда до окончания отбора сетки
На рисунке обозначено:
- текущее натяжение нити основы; - функция положения точки берда по линии заправки; - смещение опушки от зевообразования и работы прижимного устройства; - приходящиеся на одиночную нить коэффициенты жесткости сетки и основы; - коэффициенты жесткости основной нити на участках до и после устройства; - функция перемещения прижимного устройства; - расстояние опушки в начальный момент времени от ее переднего положения; - коэффициент жесткости пружины регулятора; перемещение приведенной массы подвижных звеньев регулятора.
Получена система уравнений, связывающая во времени искомые деформации, натяжение нитей основы по зонам заправки, неизвестные моменты времени с циклограммами и законами движения батана, ремизных рам, предлагаемого устройства, инерционными и деформационными характеристиками механизма отбора сетки, с заправочным натяжением основы, плотностью вырабатываемой сетки, усилием сжатия пластинок устройства и его перемещением.
Разработано программное обеспечение для реализации полученной математической модели.
Расчеты выполнены на примере металлоткацкого станка СТР-100М-0,25 при выработке сетки № 24 ТУ 3651-028-00279597-2006.
а) | б) |
Рис.4. Натяжение нити основы в зависимости от заправочного натяжения и угла поворота главного вала
Графики (рис.4,а) иллюстрируют работу серийной модели станка (без прижимного устройства): различие по абсолютной величине в заправочном натяжении нитей основы сохраняется и во время формирования элемента сетки.
Сравнение полученной зависимости (см.рис.4,а) с экспериментальной (рис.4, б) позволяет сделать заключение о приемлемости для практического использования методики и результатов теоретического расчета натяжения основы.
Показанные на рис.5 зависимости получены с учетом работы прижимного устройства и его соответствующей наладки. На рисунке обозначено: FЦ натяжение нити основы,заправочное натяжение; - фазовый угол работы устройства; - угол выстоя батана в переднем положении.
Рис.5. Натяжение нити основы в зависимости от заправочного натяжения и угла поворота главного вала при использовании прижимного устройства
Результаты расчетов (см.рис.5) показали что, применение прижимного устройства позволяет выровнять натяжение основы на участке зоны выстоя батана в переднем положении независимо от возможной разницы заправочного натяжения нитей по ширине полотна (F0=3Е6 H).
Четвертая глава работы посвящена вопросам динамического исследования устройства с целью определения времени его срабатывания и характера изменения усилия сжатия пластинок, а следовательно, и сил трения в паре нить - пластинка с учетом упругих свойств элементов конструкции.
Для решения поставленной задачи конструкция механизма (рис.6, а) представлена в виде динамической модели (рис.6, б). На рис.6 обозначено:
Ц приведенная масса передаточного механизма, состоящего из якоря 4 электромагнита 3, рычагов 5, 6 и шатуна 7, ползуна 10 (см.рис.6, а);
- масса прижимной шайбы 9; с - коэффициент жесткости упругой связи 8; EF - жесткость стержня с распределенными параметрами, эквивалентная жесткости пакета пластинок Sп (см.рис.6, а); - длина стержня, равная ширине заправки.
Рис.6. Конструктивная схема и динамическая модель
прижимного устройства
Уравнения движения данной системы имеют вид:
продольное перемещение концевого сечения эквивалентного стержня;
координата положения массы ;
функция (действующее усилие со стороны электромагнита в зависимости от перемещения якоря), полученная методом интерполяции по паспортным данным электромагнита GE 70.20 фирмы ISLIKER (Германия).
Частотное уравнение системы
Уравнение (2) позволяет найти значения собственных частот что дает возможность определить неизвестные системы уравнений (1), которая решалась на ЭВМ с помощью разработанной на языке Turbo basic программы для решения дифференциальных уравнений, реализующей одношаговый явный метод Рунге-Кутта 4-го порядка.
Кривые на рис. 7 показывают зависимость перемещения масс m1 и m2 от времени, при этом усилие, создаваемое электромагнитом, изменяется от начального - 225 (Н) до номинального - 85(Н). Кривая 2 на рис. 7 показывает, что прижимная шайба проходит расстояние до полного сжатия пакета пластинок за время, отвечающее технологическим требованиям.
Рис.7. Перемещения масс m1 и m2
На время срабатывания устройства влияет величина массы m2. Результаты расчетов показывают, что при увеличении инерционных характеристик устройства время сжатия пластинок увеличивается.
Исследовалась динамика системы в период полного сжатия пластинками нитей основы.
Работу устройства в этот период времени представим в виде динамической модели (рис.8).
Рис.8. Динамическая модель устройства
в состоянии сжатого пакета пластинок
Эквивалентная жесткость стержня принимает другое значение, так как учитывается сжатие нитей основы в радиальном направлении. Масса передаточного механизма не учитывается, поскольку движение якоря отсутствует.
Вынужденные колебания системы обусловлены приложением усилия со стороны электромагнита и силами упругости элементов конструкции устройства. Функцию положения массы данного этапа определяют две составляющие: смещение массы в начальный момент времени и относительное ее перемещение в текущий момент
Таким образом, имеем
Движение прижимной шайбы описывается уравнением
Частное решение уравнения (4) с учетом сил внутреннего неупругого сопротивления имеет вид
Определив функцию абсолютного перемещения концевого сечения стержня, найдем изменение силы трения между нитью и пластинкой:
Где - количество пластинок;
- коэффициент трения нити о поверхность пластинки.
Результаты расчетов показывают, что перемещение массы , в рассматриваемый период времени невелико по сравнению с технологическим перемещением и носит колебательный характер.
Рис.9. Изменение силы трения между пластинками устройства
и нитями основы
Вибрации прижимной шайбы становятся источником возникновения колебания силы трения (рис.9) между пластинками устройства и нитями основы. Колебания составляют от номинального усилия, что не нарушает технологического процесса.
В цикле образования тканого элемента устройство должно не только зажимать нити основы в требуемые моменты времени, но и принимать исходное состояние - нити основы не контактируют с пластинками устройства.
Результаты расчетов показывают, что упругие свойства пакета пластинок позволяют осуществить перемещение массы в исходное положение за требуемое время (0,25с или 150угла поворота главного вала), которое согласуется с цикловой диаграммой станка.
Установлено, что перемещение концевого сечения пакета пластинок без учета массы происходит за более короткий период времени. При уменьшении массы в 2 раза время перемещения концевого сечения пакета пластинок в исходное состояние уменьшается на 40%.
Пятая глава посвящена оценке качества тканых металлических сеток.
Существующий подход к оценке качества заключается в сравнении значений единичных показателей качества (ЕПК) с их нормативными значениями, на основе чего делается вывод об уровне качества сетки. Недостатками существующей системы оценки качества являются отсутствие комплексной оценки качества, установление качества по методике соответствие - несоответствие ведется жестко по одному из ЕПК. Кроме этого количество ЕПК недостаточно и не по всем показателям введены нормативные значения.
Натяжение нитей основы как фактор влияет на многие ЕПК качества сетки: количество ячеек на единицу длины по основе и утку, размер ячейки в свету, диаметр проволоки и другие.
Без должного внимания при оценке качества металлических сеток остаются важнейшие их свойства:
- прочностные свойства (временное сопротивление на разрыв проволок основы и утка и относительное их удлинение);
- толщина сетки;
- жесткость сетки на сдвиг.
Прочностные показатели напрямую зависят от величины натяжения нити, так как избыточное натяжение основы может привести к обрыву нити, уменьшению ее в диаметре и избыточному ее удлинению.
Показатель толщины сетки применяется для контролирования фазы строения металлотканой сетки. И если толщина выходит за нормативные значения, то можно говорить о нарушении технологического процесса и ухудшении качества сетки.
Жёсткость как свойство сетки характеризуется диагональной устойчивостью образца сетки при приложении к нему определённой силы. Отсутствие должной жёсткости сетки при механическом воздействии в процессе её использования приводит к искажению ячейки сетки. Требования к диагональной устойчивости сетки, методика её проверки в отечественных нормативных документах (ГОСТ, ТУ) и зарубежных аналогах отсутствуют.
Требуемое усилие для сдвига определяется выражением
где
Как видно из зависимости, натяжение нитей основы и фаза строения являются определяющими факторами.
Предлагаемое устройство позволяет выровнять натяжение нитей в указанный момент времени, при этом бердо будет касаться опушки в одном и том же положении главного вала в каждом цикле образования элемента сетки, что позволит избежать возникновения многих дефектов металлических сеток. Снижение заправочного натяжения положительно скажется на механических показателях сетки.
Для определения качества металлических сеток предлагается использовать комплексный показатель качества (КПК) с установленными границами.
При свертывании ЕПК в комплексный показатель качества воспользовались арифметическим способом усреднения:
- фактическое и нормативное значения i-го геометрического показателя качества;
- фактическое и нормативное значения i-го механического показателя качества;
- фактическое и нормативное значения i-го показателя качества внешнего вида;
Ц весомость i-го единичного показателя качества в группе геометрических и механических показателей соответственно;
- коэффициенты значимости соответственно геометрических, механических показателей качества и дефектов внешнего вида.
Согласно предложенной методике, качество металлических тканых полотен оценивают по трем группам показателей (свойств) сеток: геометрическим (плотность, пористость, материалоемкость, толщина); механическим (прочность, деформация, жесткость); дефектам внешнего вида (рубцы и жмоты, чаще - реже, рассеки и др.). Выражение (8) представляет собой трехступенчатую систему оценки качества, отражающую в каждой группе свою весомость ЕПК.
На основе разработанной комплексной методики оценки качества тканых металлических сеток подготовлен и внедрен стандарт организации для предприятия ОOО ТЕКМАЛ (г. Шуя, Ивановская обл.).
Для оценки качества тканой металлической сетки в лабораторных или производственных условиях разработана программа на языке Matlab, защищенная свидетельством о государственной регистрации.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Проведенный аналитический обзор научных работ в области динамики механизмов ткацких станков - натяжения основы, прибоя уточной нити, зевообразования, подачи основы и отвода тканого продукта - показал, что одним из основных факторов, влияющих на качество сетки, является разное натяжение нитей основы по ширине заправки. Этот недостаток - причина появления большинства дефектов тканых металлических сеток.
2. Предложен способ выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки и конструктивное решение, реализующее этот способ.
3. Проведено экспериментальное исследование работы физической модели предлагаемого устройства, которое показало, что доминирующее влияние на натяжение нити основы в момент прибоя утка оказывает величина перемещения устройства относительно опушки.
Результаты эксперимента указывают на целесообразность снижения заправочного натяжения основы, что позволит получить выравнивание при более широком диапазоне разброса натяжения нитей по ширине заправки.
4. Предложена методика решения задачи динамики упругой системы заправки базовой модели станка с учетом установки предлагаемого устройства: определены зависимости натяжения нитей основы всей системы заправки и сетки, перемещения опушки сетки и др. Разработано соответствующее программное обеспечение. Показано, что предложенная методика дает приемлемые для практического использования результаты.
5. Предложена конструктивная схема прижимного устройства выравнивания натяжения нитей основы по ширине заправки. Разработана динамическая модель предлагаемого устройства. Определены параметры динамической модели, которые учитывают технологические, упругие, инерционные характеристики элементов устройства. По разработанной методике установлены перемещения ползуна и прижимной шайбы, а также характер изменения усилия прижима. Определено время срабатывания устройства - время полного зажатия нитей основы пластинками.
6. Проведен анализ влияния конструктивных параметров устройства на время его срабатывания. Существенное влияние на время срабатывания оказывают инерционные характеристики модели - при их увеличении время сжатия пакета пластинок увеличивается.
Проведено исследование устройства в сжатом состоянии пакета пластинок. Амплитуды колебаний силы трения между пластинками устройства и нитями основы существенно меньше ее номинального значения и не приводят к нарушению технологического процесса.
7. Определено время возврата устройства в исходное положение. Упругие свойства пакета пластинок позволяют осуществить перемещение прижимной шайбы в исходное положение, что гарантирует отсутствие контакта между нитями основы и пластинками устройства. Перемещение концевого сечения пакета пластинок происходит за время, соответствующее технологическим требованиям.
8. Произведено согласование работы устройства с работой основных механизмов металлоткацкого станка. Разработана цикловая диаграмма работы устройства.
9. Разработана методика комплексной оценки качества тканых металлических сеток. На ее основе подготовлен и внедрен стандарт организации, а также программное обеспечение, предназначенное для определения показателей качества образца тканой металлической сетки.
ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций:
1. Пирогов, Д.А. Динамический анализ устройства для выравнивания натяжения нитей основы [Текст]/ Д.А. Пирогов, В.А. Суров // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2011. - №6. - С.108-112.
2. Пирогов, Д.А. Регулирование натяжения основных нитей на металлоткацком станке СТР-100М-0,25[Текст]/ Д.А. Пирогов, В.А. Суров // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2010. - №2.Ц С.108-113.
3. Тувин, А.А.Компьютерное моделирование кинематических и динамических характеристик металлоткацких станков [Текст] /А.А.Тувин, Д.А. Пирогов//Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2009.Ц№ 6.Ц С.119-121.
4. Пирогов, Д.А. Комплексная оценка качества тканых металлических сеток [Текст]/ Д.А. Пирогов, А.А. Тувин, Б.Н. Гусев// Известия вузов. Технология текстильной промышленности - 2011. - №1. - С.19-22.
Патенты и свидетельства:
5. Пат. 2404303 Российская Федерация. Способ для регулирования натяжения основных нитей и устройство для его осуществления [Текст] / Пирогов Д.А., Суров В.А. - Опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32. - 2с.: ил.
6. Пат. 68003 Российская Федерация. МПК D03D 49/12.Устройство для регулирования натяжения основных нитей [Текст] /Д.А. Пирогов, В.А. Суров; заявл. 21.05.2007; опубл. 10.11.2007, Бюл. № 31. - 2с.: ил.
7. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009613587 Российская Федерация. Программа анализа упругой системы заправки металлоткацких станков типа СТР-100М [Текст] / Пирогов Д.А., Суров В.А.; заявитель ИГТА. - №2009612229; заявл. 12.05.2009; опубл. 03.07.2009.
8. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009613587 Российская Федерация. Программа определения геометрических показателей качества тканой металлической сетки [Текст] /Н.А.Коробов, Д.А. Пирогов, А.А. Тувин, Б.Н. Гусев; заявитель ИГТА. - №2011617016; заявл. 12.07.2011; опубл. 08.09.2011.
Материалы конференций:
9. Пирогов, Д.А. Динамический анализ устройства для выравнивания натяжения нитей основы [Текст]/ Д.А. Пирогов // Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности: сб. матер. междунар.науч.конф. / ВГТУ. - Витебск, 2011. - С. 193 Ц195.
10. Пирогов, Д.А. Разработка динамической модели привода устройства регулирования натяжения нитей основы на металлоткацком станке [Текст]/ Д.А. Пирогов // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2011) : сб. матер. межвуз. научно-техн. конф. / ИГТА. - Иваново, 2011. ЦЧ.2.Ц С. 268.
11. Пирогов, Д.А. Выравнивание натяжения одиночной нити основы в системе заправки металлоткацкого станка [Текст] / Д.А. Пирогов // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс 2010): сб. матер.международ.науч.-техн.конф./ ИГТА. - Иваново, 2010. ЦЧ.1.Ц С. 220 Ц222.
12. Пирогов, Д.А. Конструирование устройства для регулирования натяжения нитей основы по ширине заправки [Текст] / Д.А. Пирогов // Современные технологии в оборудовании текстильной промышленности (Текстиль - 2010): сб. матер. международ. научно-техн. конф./ МГТУ им. А.Н.Косыгина. - М., 2010. - С. 219.
13. Пирогов, Д.А. Выбор привода для устройства регулирования натяжения нитей основы на металлоткацком станке [Текст]/ Д.А. Пирогов // Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (Лен-2010): сб. матер. международ. научно-техн. конф./ КГТУ. - Кострома, 2010. - С. 109 Ц110.
14. Пирогов, Д.А. Регулирование натяжения основных нитей на металлоткацком станке СТР-100М-0,25[Текст]/ Д.А. Пирогов // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2009) : сб. матер. межвуз. научно-техн. конф. / ИГТА. - Иваново, 2009. ЦЧ.2.Ц С. 305 - 306.
15. Пирогов, Д.А. Моделирование натяжения нити основы в процессе формирования сетки [Текст]/ Д.А. Пирогов // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2009) : сб. матер. межвуз. научно-техн. конф./ ИГТА. - Иваново, 2009. - Ч.2.Ц С. 304 - 305.
16. Пирогов, Д.А. К вопросу о стабилизации натяжения основных нитей на ткацком станке [Текст] / Д.А. Пирогов, В.А. Суров // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 2007): сб. матер. межвуз. научно-техн. конф. / ИГТА. - Иваново, 2007. - Ч.2. - С. 68.
________________________________________________________________
Подписано в печать 28.02.2012.
Формат 1/16 6084. Бумага писчая. Плоская печать.
Усл. печ. Л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,11. Тираж 80 экз. Заказ №3679
________________________________________________________________
Редакционно-издательский отдел
Ивановской государственной текстильной академии
Копировально-множительное бюро
153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям