«Теория машин и механизмов и проектирование текстильных машин»

Вид материала

Автореферат

Содержание Актуальность темы. Цель и задачи исследования. Методы исследования. Научная новизна Практическая значимость работы. Апробация работы Структура и объем диссертации. Содержание работы Вторая глава F – сила трения прокладчика утка о зубья набавляющей гребенки; S Третья глава Четвертая глава Общие выводы

Подобный материал:

• Памятка для студентов группы пкм- по изучению дисциплины " Теория механизмов и машин, 72.92kb.
• Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 04 Теория механизмов и машин для направления, 252.07kb.
• Примерная программа дисциплины теория механизмов и машин Рекомендуется Минобразованием, 326.52kb.
• Учебная программа дисциплины теория механизмов и машин (Наименование дисциплины в соответствии, 241.34kb.
• Димитрюк Сергей Олегович, доцент кафедры «Теория механизмов и машин» к т. н., доцент, 37.69kb.
• Закономерности проектирования механизмов для передачи и преобразования, 19.17kb.
• Программа дисциплины по кафедре Детали машин теория механизмов и машин, 480.47kb.
• Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 02. «Механика» опд. Ф. 02. 03. «Теория механизмов, 481.11kb.
• Задачи и методы сопротивления метериалов. Центральное растяжение-сжатие. Закон Гука., 17.34kb.
• Рабочей программы дисциплины Теория механизмов и машин по направлению подготовки 190600, 39.8kb.

На правах рукописи

УДК 677.054.7

ЛАБОК

Дмитрий Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ НАЛАДКИ ОСНАСТКИ МЕХАНИЗМОВ ТОРМОЖЕНИЯ СТАНКОВ СТБ

Специальность 05.02.13 –

машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Кострома – 2006


Работа выполнена на кафедре «Теория машин и механизмов и проектирование текстильных машин» Костромского государственного технологического университета.


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Проталинский Сергей Евгеньевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Телицын Анатолий Алексеевич


кандидат технических наук, доцент

Грушин Вячеслав Николаевич


Ведущая организация: Костромской научно- исследовательский

институт льняной промышленности


Защита состоится «29» июня 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.093.01 Костромского государственного технологического университета, аудитория Б-106.

Адрес: г. Кострома, ул. Дзержинского, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета.


Автореферат разослан «29» мая 2006 г.


Ученый секретарь

диссертационного Совета,

доктор технических наук, профессор П. Н. Рудовский

Актуальность темы. Применяемые в механизме торможения прокладчиков станка СТБ тормозные текстолитовые пластины не удовлетворяют современным требованиям текстильного производства по следующим причинам:

тормозные пластины вследствие низких фрикционно-износных характеристик текстолита обладают низким сроком службы. По статистическим данным собранным на ряде текстильных предприятий, срок службы нижних текстолитовых пластин составляет около 65-80 смен, а верхних — 40-50 смен;

быстрая изнашиваемость тормозных пластин, в свою очередь, приводит к преждевременному выходу из строя прокладчиков утка из-за сминания мыска при ударе о возвратное устройство, а также простоя станков при регулировке механизма торможения прокладчиков утка и замене изношенных пластин.

К недостаткам текстолитовых тормозных пластин следует отнести также большую трудоемкость их изготовления путем механического вырезания пластин из листов текстолита. На изготовление одного комплекта тормозных пластин, включающего в себя три пластины различной конфигурации, затрачивается в среднем 30 мин.

Таким образом, анализ работ по совершенствованию тормозного устройства прокладчиков утка станков СТБ, а также опыт эксплуатации тормозных пластин на текстильных предприятиях показал, что надежного торможения прокладчиков утка не обеспечивает ни одна из существующих конструкций тормозных пластин.

Проектирование тормозных пластин в настоящее время проводится практическими методами подбора материала, дальнейшего изготовления и производственной проверки работоспособности в условиях текстильных предприятий. Это, во-первых, требует больших материальных затрат и времени, а, во-вторых, не всегда позволяет получить объективные показатели из-за низкой организации испытаний на текстильных предприятиях.

Современные методы проектирования, базируются на применении компьютерных технологий, которые повышают качество проектирования и сокращают сроки получения принципиально новых решений. Эти приемы должны, в полной мере, относится и к технологии проектирования тормозных пластин. Существующие методы расчета и проектирования тормозных пластин не отвечают современным требованиям и нуждаются в существенной доработке и обновлении.

Таким образом, вопросы совершенствования оснастки механизма торможения станков СТБ, методов их расчета и инструментальной наладки, решаемые в данной работе, приобретают в настоящее время особую актуальность.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение работоспособности тормозного устройства прокладчиков утка станка СТБ за счет совершенствования конструкции тормозных пластин, разработки методики их расчета и инструментального контроля качества наладки тормозного устройства

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• разработана классификация и проведено исследование эксплуатационных факторов и стадий разрушения тормозных пластин механизма торможения;
  
• исследована кинематика движения прокладчика в процессе торможения;
  
• разработана методика анализа силового взаимодействия прокладчика с тормозными пластинами;
  
• разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния тормозных пластин в процессе торможения прокладчика;
  
• разработана динамическая модель тормозного устройства и методика расчета динамики тормозных клапанов;
  
• разработаны и исследованы полимерные материалы взамен текстолитовых для изготовления тормозных пластин;
  
• разработана технология изготовления тормозных пластин повышенной работоспособности для станка CTБ и обеспечено их внедрение в текстильной промышленности;
  
• разработано устройство для инструментальной оценки качества наладки тормозного устройства.
  

Методы исследования. Задачи, поставленные в диссертации, решаются теоретическими методами математического анализа с использованием аппарата теоретической механики, механики деформируемого твердого тела, механики контактного взаимодействия твердых тел и теории надежности.

Методы расчета и их приложение, в первую очередь, направлены на использование компьютерных технологий.

Математический анализ и частные расчеты, а также статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводилась с использованием прикладных компьютерных программ.

Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования с использованием современной электронной и механической измерительной аппаратуры на специальных стендах.

Основные теоретические положения диссертационной работы апробированы непосредственно на ткацких станках в условиях текстильных производств.

Научная новизна. В результате выполнения диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

1. На основе анализа эксплуатационных факторов, влияющих на работоспособность тормозных пластин, получена классификация эксплуатационных факторов и качественная оценка отказов, которая позволяет определить дальнейшие пути совершенствования конструкции тормозных пластин.

2. Разработана математическая модель и методика расчета напряженно-деформированного состояния тормозных пластин при взаимодействии с прокладчиком утка.

3. Разработана динамическая модель тормозного устройства и проведен динамический анализ реакции клапанов на влет прокладчика под тормозные пластины.

4. Предложена методика и устройство для инструментальной оценки качества наладки тормозного устройства.

Практическая значимость работы. Разработан новый композиционный литьевой полиуретановый материал взамен текстолита, позволяющий повысить работоспособность тормозного устройства прокладчиков утка и повысить производительность ткацкого станка СТБ. Разработанные технология производства полиуретановых тормозных пластин, методика и устройство для инструментальной наладки тормозного устройства используются на текстильных предприятиях России.

Испытания указанных тормозных пластин на ряде текстильных предприятий показали, что пластины обеспечивают плавное и стабильное торможение прокладчиков утка в приемной коробке.

На устройство для инструментальной наладки тормозного устройства приемной коробки получен патент на полезную модель.

Теоретические разработки и экспериментальные стенды используются в учебном процессе на кафедре теории механизмов и машин и проектирования текстильных машин КГТУ.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

• на всероссийском семинаре по теории машин и механизмов Российской академии наук (Костромской филиал, 2005).
  
• на международной научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности". (Прогресс-2005), Иваново, 2005.
  
• на международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях" (Лен - 2004), Костромской государственный технологический университет, 2004 г.
  
• на всероссийской научно-технической конференции «Лен на пороге ХХI века», Вологда, 2000.
  
• на расширенном заседании кафедры теории механизмов и машин и проектирования текстильных машин Костромского государственного технологического университета, 2006 г.
  

Публикации. Основные результаты работы отражены в 6 работах, из них: 2 статьи, 1 патент (входит в перечень рекомендованных ВАК), 3 тезиса докладов на международных научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и приложений. Основное содержание работы изложено на 136 страницах, содержит 35 рисунков и 8 таблиц. Библиографический список включает 76 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи и методы исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

Показано, что для решения проблемы повышения работоспособности механизма торможения необходимо проведение научно-исследовательских работ по совершенствованию конструкции тормозных пластин, выбору современных материалов и разработке новых методов наладки тормозного устройства. Эти мероприятия должны базироваться на современных методах проектирования и теоретических расчетах.

В первой главе выполнен анализ современного состояния и путей совершенствования механизма торможения прокладчиков утка ткацких станков СТБ, на основе которого далее разрабатывается классификация факторов разрушения текстолитовых тормозных пластин, формулируется цель работы, обозначаются задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.

Приведена общая характеристика механизма торможения прокладчиков утка и его конструктивные особенности.

Обзор известных разработок в области совершенствования механизма торможения прокладчиков утка ткацких станков СТБ состоит из трех основных частей:

1. Работы, посвященные исследованию процесса торможения (теоретические и экспериментальные);
   
2. Работы, посвященные механике и динамике тормозных устройств;
   
3. Исследованию конструкции, надежности и выбору материала тормозных пластин.
   

По первой части, в области теоретических исследований, нами выделены работы Б.А. Прощина. В этих работах дан анализ конструкции устройств для гашения кинетической энергии прокладчиков утка в бесчелночных ткацких станках (механических, пневматических, электромагнитных) и сформулированы основные требования к их работе выделены их достоинства и недостатки.

В диссертационной работе Б.А. Прощина приведено теоретическое исследование процесса торможения прокладчиков утка на ткацких станках СТБ и выявлена особенность этого процесса, а именно: неустановившийся характер движения прокладчика утка.

К этой группе исследований следует также отнести работы У.А. Джолдасбекова, Г.У. Уалиева, А.А. Ермолова.

В работах В.Г. Гецелева, Б.А. Прощина, А.А. Ермолова, О.И. Серовской описаны экспериментальные исследования процесса торможения прокладчика и некоторые другие вопросы, связанные с решением задач прикладного характера. Экспериментальные исследования процесса торможения прокладчика в этих работа проводились в основном методом скоростной киносъемки.

Во второй группе исследований анализируются основные работы, посвященные механике и динамике тормозного устройства станка СТБ.

В работе А.А. Ермолова изложены методика и результаты теоретического исследования механики торможения прокладчика утка в приемной коробке. Устройство торможения с прокладчиком утка рассматривались как кулачковый механизм с поступательным движением кулачка (прокладчик утка) и двумя упругими последовательно установленными толкателями (передний и задний клапан) с распределенными параметрами.

Механизм тормоза авторы рассматривают как балку на упругом основании с движущейся внешней нагрузкой, а процесс торможения прокладчика описывается в работе системой трех уравнений.

Что касается научной постановки вопроса, то здесь проблема торможения связывалась с проблемой трения и решалась с позиции теоретической механики. Следует также отметить, что в данной работе отсутствует решение ряда важных вопросов. Так, например, остался неизученным вопрос исследования работоспособности тормозных пластин, а именно: не было проведено теоретического и экспериментального изучения влияния основных факторов на эксплуатационные показатели тормозных пластин; не изучены изменения свойств поверхности прокладчика утка и тормозных пластин в процессе торможения.

В третьей группе работ приведены результаты исследований по совершенствованию конструкции, износу и применяемым материалам тормозных пластин.

Совершенствованием конструкции тормозной коробки и тормозных пластин с целью повышения работоспособности занимались в Швейцарии, Германии и России. Недостатками разработок и предложений являются сложность конструкции, технологии производства и высокая стоимость механизмов.

На износ тормозных пластин основное влияние оказывают факторы силового взаимодействия между прокладчиком и тормозными пластинами в механизме торможения.

Исследованию влияния нагрузки на коэффициент трения и его стабильность посвящены работы И.В. Крагельского, Г.В. Бартенева, Б.И. Костецкого, С.Б. Ратнера. Анализ исследований этих авторов показал, что в общем случае с ростом нагрузки интенсивность изнашивания увеличивается.

Исследованию влияния скорости скольжения на трение и износ посвящены работы И.В. Крагельского, М.В. Добычина, Б.П. Митрофанова.

Анализ результатов этих работ показывает, что форма кривой зависимости износа от скорости скольжения определяется видом контактного взаимодействия трущихся деталей и упругими свойствами их материалов.

Влияние скорости трения на износ контактирующих поверхностей изучено в настоящее время недостаточно полно, поскольку совокупность происходящих на фрикционном контакте процессов приводит к сложной и неоднозначной зависимости изнашивания от скорости скольжения. Из этого можно сделать вывод, что при средних и высоких скоростях скольжения такая зависимость практически является зависимостью от температуры.

Большое влияние на трение и износ тормозных пластин оказывает температура трущихся поверхностей. Из работ А.В. Чичинадзе и Е.В. Зиновьева можно сделать вывод, что в настоящее время установилась единая точка зрения, согласно которой определяющим фактором, влияющим на трение и износ, является тепловая напряженность узла трения (торможения). Это обстоятельство объясняется тем, что изменение напряжения в контакте и скорости скольжения, как правило, приводит к изменению температуры на фрикционном контакте, а влияние их на процессы трения и изнашивания проявляется, главным образом, через тепловой режим работы узла.

Исследованию влияния температуры на износ тормозных пластин ткацкого станка посвящены работы О.И.Серовской. В этих работах исследованы основные эксплуатационные факторы влияющие на износ пластин, разработаны и решены задачи тепловой динамики трения с переменными фрикционными характеристиками, разработаны тормозные пластины из композиционных материалов.

Однако эта группа работ не дает ответа на вопросы совершенствования механизма торможения из условий термодинамики процесса торможения прокладчика. Новые конструкции пластин из композиционных материалов не нашли применения в промышленности из-за недостаточно высокой эффективности и высокой стоимости.

Таким образом, проведенный анализ теоретических и экспериментальных исследований показывает, что на трение и износ влияют удельная нагрузка, температурно-скоростной фактор, упругие, прочностные фрикционные свойства материалов, шероховатость и волнистость поверхностей, конструктивные параметры, а также молекулярное взаимодействие в контакте узлов трения. Причем действие этих факторов на трение и износ взаимосвязано и взаимообусловлено.

В рассмотренных работах отсутствуют какие-либо данные о влиянии совокупности указанных выше факторов на трение и износ пары трения прокладчик тормозная пластина, необходимые при оценке работоспособности тормозного устройства прокладчиков утка станка СТБ.

В связи с тем, что до настоящего времени отсутствуют единые методики расчета и проектирования тормозного устройства станков СТБ, результаты исследований процессов трения и износа часто носят противоречивый характер и вследствие этого авторы дают различную оценку вклада каждого из рассмотренных факторов в процессы трения и изнашивания, и их взаимосвязь. Поэтому использование ранее полученных математических зависимостей процессов трения и износа при оценке работоспособности тормозного устройства прокладчиков станка СТБ не представляется возможным. Тем более, что процесс торможения прокладчиков утка на данном станке относится к нестационарным повторно-кратковременным режимам и характеризуется непрерывным изменением во времени параметров трения. Определять в этих условиях, какой из факторов более значим и каково их взаимовлияние очень трудно.

Поэтому очевидна необходимость получения теоретических и экспериментальных результатов, по которым можно количественно и качественно определять дифференцированное и комплексное влияние факторов на взаимодействие прокладчика и тормозных пластин, а также наметить пути совершенствования конструкции тормозных пластин устройства прокладчиков утка станка СТБ.

Анализ работ по механике и конструкции механизма торможения прокладчика позволил наметить область дальнейших исследований, сформулировать цель диссертационной работы и задачи для ее достижения.

Вторая глава посвящена исследованию механики процесса торможения прокладчиков и износа текстолитовых тормозных пластин.

Приведены конструкции тормозных пластин и их конструктивные особенности различных предприятий производителей. Проведены исследования работоспособности текстолитовых тормозных пластин, показаны фазы их износа и разрушения.

По результатам обследования причин износа и разрушения текстолитовых пластин разработана расширенная классификация факторов влияющих на работоспособность механизма торможения прокладчиков. В основу классификации положены две группы факторов: конструкция тормозных пластин и наладка тормозного устройства (рис. 1).

В соответствии с этой классификацией конструкция и материал тормозных пластин, как признаки, влияющие на работоспособность, а также целенаправленная разработка инструментальных методов наладки механизма торможения прокладчиков, требуют теоретических и экспериментальных исследований с целью дальнейшего совершенствования.

С учетом работ О.И. Серовской, во второй главе определена скорость влета прокладчика в тормозное устройство, которую будем считать начальной скоростью торможения:

, (1)

где F – сила трения прокладчика утка о зубья набавляющей гребенки;

S_СП – путь свободного полета прокладчика утка;

– масса прокладчика утка;

V_Н – начальная скорость прокладчика утка.



Рис.1. Классификация факторов влияющих на работоспособность

механизма торможения прокладчиков

Движение прокладчика уточной нити в процессе торможения рассматривал в своих работах А.А. Ермолов, как балку на упругом основании с движущейся внешней нагрузкой. Однако он не учитывал демпфирующих свойств резинового амортизатора в конструкции тормоза. С учетом последнего перемещение верхней тормозной пластины может быть описано уравнением:

, (2)

где k – жесткость резинового амортизатора;

с – коэффициент демпфирования колебаний;

m_пр – приведенная масса колебательной системы;

Р(x,t) – сила взаимодействия между тормозной пластиной и прокладчиком.

Схему торможения прокладчика можно представить в следующем виде (рис. 2).

Если силы прижима прокладчика к тормозной пластине настолько велика, что систему прокладчик – тормозная пластина можно считать неразрывной, то для скорости прокладчика утка при торможении будем иметь

, (3)

где v₀ – начальная скорость прокладчика утка;

_k – угол между направлением действия силы Р и перпендикуляром к направлению движения прокладчика утка.




Рис. 2. Схема торможения прокладчика

Третья глава посвящена совершенствованию конструкции тормозных пластин и исследованию их работоспособности.

При разработке конструкции тормозных пластин были учтены следующие требования:

• конструкция тормозных пластин должна обеспечивать посадку на кронштейн и корпуса тормозов без изменения их конструкции;
  
• верхние тормозные пластины должны обладать упругими и высокими демпфирующими свойствами;
  
• тормозные пластины должны обеспечить надежное торможение прокладчиков в заданном положении и иметь малый разброс своих фрикционных свойств;
  
• тормозные пластины должны быть износостойкими с высоким сроком службы.
  

В конструкции новых тормозных пластин необходимо отказаться от упругих резиновых амортизаторов, а возложить их функции непосредственно на тормозные пластины.

На рис.3 приведены конструкции новых тормозных пластин выполненных из полиуретана.



Рис.3 Конструкция верхних тормозных пластин выполненных из полиуретана

Как видно из рисунка верхние тормозные пластины имеют уменьшенную площадь контакта с опорной поверхностью корпусов тормозного устройства, что увеличивает их демпфирующие свойства.

Нижние и верхние тормозные пластины имеют рифли, наклоненные под углом 5 на встречу движению прокладчика. Эти рифли выполнены для гарантированного торможения прокладчика при влете в зону торможения. Это обеспечивает надежный останов и удаление масла с поверхности прокладчика.

Нижняя часть верхних тормозных пластин имеет узкое основание по периметру и шипы, что должно повысить амортизационные свойства тормозных пластин.

При разработке литьевых форм для тормозных пластин из полиуретана учитывалось, что получаемые при отливке образцы имели завышенные размеры, так как справочный коэффициент усадки 3% не соответствовал действительным данным. Разработаны две формы для тормозных пластин, которые обеспечивают получение тормозных пластин с заданными размерами.

Отличительной особенностью этих литьевых форм является то, что они имеют сменные вкладыши, которые обеспечивают получение тормозных пластин различного типа. Формы на верхние тормозные пластины имеют выталкиватели по контуру, что исключает повреждение рабочей поверхности.

Отработка режимов литья под давлением тормозных пластин из полиуретана проводилась на литьевой шнековой машине Д-3328 с объемом впрыска 60 см³. Определены технологические режимы изготовления тормозных пластин.

В качестве метериала для изготовления тормозных пластин выбран полиуретан марки Витур Т-0213-90, Витур Т-1413-85 и Витур 1533-90.

Применение чистого термопластичного полиуретана для изготовления технологической оснастки текстильного оборудования затруднено из-за низкой стойкости материала к старению. Поэтому термопластические полиуретаны модифицируют специальными добавками получая композиционные материалы стойкие к старению.

Для изготовления тормозных пластин прокладчика станков СТБ работающих в условиях циклических нагрузок на истирание к термопластическим полиуретанам предъявляются следующие требования:

• срок службы должен быть не менее 6 месяцев при 3-х сменной работе, т.е. пластины должны выдерживать не менее 85·10⁶ циклов нагружения до износа на 0,5 мм;
  
• пластины должны быть влаго- и маслостойкими;
  
• твердость нижних тормозных пластин не менее 90 единиц по Шору;
  
• коэффициент трения должен быть не менее 1 при испытании на машине МИ-2 (сухое трение по шкурке).
  

Для определения возможности изготовления тормозных пластин к станкам СТБ были проведены испытания композиционных термопластичных полиуретанов с различными наполнителями по показателям фрикционно-износных свойств.

Испытаниям подвергались образцы полиуретанов марки ВИТУР 1533-90 полученные в ЦНИИМашдеталь со следующими наполнителями:

1. Поливинилхлорид (ПВХ) - 10,30 и 50 мас. частей.

2. Оксид цинка - 5 мас. частей.

3. Каолин прокаленный обезвоженный - 3,5 и 7 мас. частей.

4. Резиновая пыль - 8 и 20 мас. частей.

5. Без наполнителей (термопластичный полиуретан).

Испытания на истираемость проводились на модернизированной машине для испытаний резины на истирание МИ-2. Суть модернизации заключалась в конструктивном дополнении машины обечайкой с шлифовальной бумагой, которая крепилась к диску машины. Ширина обечайки соответствовала ширине прокладчика утка станка СТБ.

Количественно истираемость определяли в см³/кВт∙ч согласно методике испытаний на машине МИ-2. Число оборотов диска устанавливается на счетчике оборотов машины, потребляемая мощность ваттметром. По глубине канавки, образовавшейся в тормозной пластине после испытаний определялся объем полиуретана потерянный в процессе испытаний.

Результаты испытаний приведены на рис. 4.

Рис. 4. Влияния наполнителя полиуретана на истираемость

Рис. 5. Влияния наполнителя полиуретана на коэффициент трения

Фрикционные свойства полиуретанов определялись на специальном лабораторном стенде, схема которого показана на рис. 6.

Эта методика обеспечивает исследование влияния износа тормозных пластин на коэффициент трения.

Результаты исследования влияния наполнителя полиуретана на коэффициент трения показаны на рис. 5, где результаты испытаний показаны в полулогарифмических координатах.



Рис. 6. Стенд для определения коэффициента трения.

Проведенные испытания показали, что введение резиновой пыли и каолина в качестве наполнителей оказывает большее влияние на повышение коэффициента трения, в сравнении с добавками ПВХ и оксидом цинка. Этот факт дает основание целесообразности изготовления тормозных пластинок для станков СТБ из полиуретана с первыми двумя наполнителями. Однако, как видно из рис 5, именно эти наполнители увеличивают истираемость композиционного полиуретана, что крайне нежелательно для ткацких станков.

Добавка поливинилхлорида в небольших количествах не оказывает значительного влияния на изменения коэффициента трения, однако остаются основные преимущества полиуретана – низкая истираемость. Применение такого композита увеличивает срок службы тормозных устройств, повышает стойкость полиуретана к старению

Четвертая глава посвящена исследованию динамики механизма торможения прокладчиков и разработке метода и устройства для его инструментальной наладки. Целью исследований является определение возможности использования динамической реакции механизма торможения на силовое возмущение при торможении прокладчика утка для сравнительно точной инструментальной наладки в соответствии с классификацией (рис.1). Точная инструментальная наладка позволяет равномерно распределить силу торможения между передним и задним тормозом, что делает износ тормозных пластин равномерным и повышает их работоспособность.

Методика наладки тормозного механизма предлагаемая заводом изготовителем сложна и трудоемка, поэтому на практика наладчики станков пользуются органолептическим методом. Такая регулировка субъективна и приводит к разной степени износа тормозных пластин.

Для конкретизации построим динамическую модель одного из клапанов тормоза прокладчиков утка серийного станка СТБ (рис. 7). Кинематическое возмущение динамическая система получает от прокладчика 3 массой m_n влетающего между тормозными пластинами 1 и 2, массы которых приведем к массе прокладчика.

Нижнюю текстолитовую пластину считаем жестким элементом, верхнюю резиновую прокладку моделируем упруго-вязким элементом с коэффициентом жесткости с₁ и коэффициентом рассеяния . Приведенная масса m₁ определяется массами корпуса, головки и регулировочного болта. Резьба регулировочного болта по отношению к плите корпуса имеет жесткость с коэффициентом с₂.

Предполагая, что прокладчик, являясь входным звеном, влетает со скоростью v в тормозное устройство и принимая в качестве обобщенной координаты перемещение у₂, запишем дифференциальное уравнение в следующем виде:

. (4)

Кинематическое возбуждение механизма обусловлено смещением верхней тормозной пластины у₁ при влете прокладчика. Примем это возбуждение в виде ступенчатой функции с величиной смещения верхней прокладки у₁=0,910^–3 м [1] которое система получает от прокладчика в момент времени t=0. Решение уравнения (1) определим полным выражением для интеграла Дюамеля [2]

, (5)

где ; ; коэффициенты приведения уравнения (1) к нормальному виду;

перемещение у₁ верхней пластины отнесенное к единице массы m, эквивалентной силе упругости с₁ и с₂;

, в случае ступенчатой функции возмущения принимаем равное нулю.

Рис. 7. Динамическая модель тормоза

Рис.8. Перемещение массы m1

рис. 9. Схема устройства для контроля наладки тормозного механизма

Расчет динамической модели тормоза прокладчиков выполнен в среде MathCad. Перемещение y₁ массы m₁ показаны на рис 8, где 1 – теоретическая кривая, 2 – экспериментальная кривая.

Исследование динамической модели позволили рационально подойти к выбору метода и проектированию устройства для контроля наладки механизма тормоза прокладчиков.

Предлагаемое устройство состоит из двух прозрачных полиэтиленовых шлангов 1 (рис. 9), надетых на головки регулировочных болтов переднего и заднего тормозов, металлических шариков 2, расположенных внутри трубок и прижатых к головкам регулировочных болтов силой собственного веса и пластмассового стержня 3, входящего в пазы трубок с небольшим зазором, который показывает неравномерность торможения прокладчиков утка передним и задним тормозами, посредством разности высоты подъема переднего и заднего концов стержня. Зазор необходимо подобрать таким образом, чтобы стержень не опускался под собственным весом, но и не очень маленьким, чтобы он мог упасть на шарики. На устройство получен патент на полезную модель.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа литературных источников выявлено, что недостаточно исследованы вопросы проектирования и выбора материала тормозных пластин, а также вопросы инструментальной наладки механизма торможения прокладчиков утка.
   
2. Разработана классификация факторов влияющих на работоспособность механизма торможения прокладчиков. Определены перспективные направления по повышению работоспособности механизма торможения.
   
3. Усовершенствована методика расчета кинематических и силовых параметров процесса торможения прокладчиков, которая обеспечивает учет демпфирующих свойств тормозных элементов.
   
4. Разработана новая конструкция тормозных пластин, которая позволила отказаться от упругих резиновых амортизаторов и применения текстолитовых тормозных пластин.
   
5. Определен рациональный состав композиционного термопластического полиуретана для изготовления тормозных пластин.
   
6. Динамические исследования позволили разработать инструментальный способ наладки механизма торможения прокладчиков.
   
7. Разработано устройство для контроля наладки механизма торможения прокладчиков, которое позволяет достичь равномерного износа тормозных пластин и увеличить срок их службы.
   
8. Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «ЦНИИМашдеталь», где организовано их серийное производство.
   

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Лабок Д.В., Проталинский С.Е. Динамическая модель тормоза прокладчиков утка станка СТБ. Вестник КГТУ, Кострома, 2004, № 11.
   
2. Лабок Д.В., Проталинский С.Е. Фрикционные свойства материалов для тормозных пластин станков СТБ. Сб. научных трудов молодых ученых КГТУ/ Костромской гос. технологический ун-т.  Вып.5. Кострома: КГТУ, 2004.  Часть 1.
   
3. Лабок Д.В., Проталинский С.Е. Контактная задача при торможении прокладчиков на станках СТБ. // Сборник материалов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» - Иваново: ИГТА, 2004. С 106.
   
4. Лабок Д.В., Проталинский С.Е. Эффективность тормозной системы прокладчиков утка станков СТБ. Материалы международной научно-практической конференции «Пути повышения конкурентоспособности продукции из льна», Вологда, 2004г.
   
5. Лабок Д.В., Проталинский С.Е. Динамическая модель тормоза прокладчика ткацкого станка СТБ. Сб. трудов / Международная научно-техническая конф. «Актуальные прблемы переработки льна в современных условиях» «Лен 2004» - Кострома: КГТУ, 2004.
   
6. Лабок Д.В., Проталинский С.Е., Кулемкин Ю.В., Кузнецов Г.В. Устройство для контроля наладки тормозного механизма. Патент на полезную модель № 50325, опуб. в БИ №12, 2006 г.