Оптимальное проектирование механизмов подачи нити

Рассмотрим задачу оптимального проектирования наиболее распространенного кривошипно-коромыслового механизма подачи нити (рисунок 1) швейной машины 1022 М класса Оршанского завода «Легмаш».

Процесс работы челночной швейной машины характеризуется зависимостью (рисунок 2) необходимой подачи игольной нити от угла поворота главного вала машины, которая определяет технологические требования, предъявляемые к механизмам подачи нити [1,2].

На интервале поворотаглавного вала механизм подачи нити должен обеспечить подачу нити игле (точки 1 и 2 на графике) и челноку (точки 3 и 4 на графике), при этом фактическая подача должна быть больше необходимой. Точка 1 на графике соответствует входу иглы в материал, точка 2 – крайнему нижнему положению иглы. На интервале поворота главного вала происходит образование петли-напуска игольной нити, поэтому подачу нити можно не осуществлять. Наиболее важным для работы механизма подачи нити является интервал поворота главного вала машины, на котором происходит выборка игольной нити и затяжка стежка. В конце интервала поворота главного вала выборка нити механизмом подачи нити должна исключить ее повторный захват челноком. Точка 6 на графике соответствует выходу иглы из материала и началу перемещения материала. Экспериментальные исследования показали, что в этот момент с увеличением скоростного режима машины возрастает как натяжение игольной нити, так и ее обрывность. Силами инерции нити можно пренебречь, так как они на порядок меньше усилия регулятора натяжения нити. В этот момент нить испытывает наибольшие ударные нагрузки со стороны механизма подачи нити. Чем меньше будет в этот момент скорость глазка (точка Е) механизма подачи нити, тем выше скоростной режим швейной машины и меньше обрывность игольной нити. На интервале поворота главного вала происходит затяжка стежка и сматывание новой порции нити с катушки. За начало отсчета угла j на рисунке 4.31 принято верхнее положение кривошипа механизма иглы.

Задачу оптимального проектирования механизма подачи нити можно сформулировать следующим образом: подобрать параметры механизма так, чтобы аналог скорости глазка в момент поворота главного вала был минимально возможным:

(6)

где F(X) – целевая функция; X – вектор варьируемых параметров механизма ().

На проектирование механизма были наложены следующие ограничения:

(7)

где – координаты головки швейной машины;

– минимальный и максимальный угол давления в шарнирном

четырехзвеннике;

- координаты точки D.

Первое и второе ограничения на проектирование обусловлены технологическими требованиями, обоснование которых приведено выше. Ограничения с третьего по шестое – габаритные. Последующие ограничения определяют динамические характеристики механизма. Допускаемые значения углов давления в рычажных механизмах выбраны в соответствии с рекомендациями работы [9]. Ось X в выбранной системе координат XOY совпадает с уровнем игольной пластины, ось Y – с направлением движения иглы.

Функция P(j) получена аппроксимацией расчетных зависимостей кубическим сплайном. Аналогично получена зависимость для определения координат головки машины. Функция Pф(j, X) определяется как разность между максимальной суммой длин ветвей нити и текущей суммой длин ветвей нити , определяемые через координаты направителей нити и и координаты глазка механизма (точка Е). При этом максимальная сумма длин ветвей нити и соответствующий ей угол являются искомыми параметрами. За начало отсчета угла j принято горизонтальное положение кривошипа механизма иглы. Угол заклинивания между кривошипами механизма иглы и механизма подачи нити определится как .

, (8)

где

Оптимальные параметры механизма получены следующие (в мм): АВ = 16; BC = 25; CD = 28,5; = -18,5; = 25; = 39,2; = – 32. В оптимальном механизме аналог скорости глазка уменьшился на 35% по сравнению с исходным механизмом. При этом на 20% уменьшилась максимальная фактическая подача нити. Оптимальный механизм подачи нити позволяет уменьшить износ и обрывность нити, что положительно сказывается на качестве прокладываемых строчек.

Дата добавления: 2014-01-04