Реферат: Кинематический анализ механизма транспортирования ткани

В состав ряда входят неавтоматизированные и автоматизиро­ванные швейные машины с различными механизмами продви­жения материала общего назначения, а также специализирован­ные машины, имеющие различную технологическую оснастку.

Перспективный   ряд,   разработанный   ВНИИЛтекмаш, ЦНИИШП и объединением «Промшвеймаш», насчитывает более семидесяти классов машин. В настоящее время разработа­ны и рекомендованы к серийному производству тридцать клас­сов машин. В основу ряда положен блочно-модульный принцип создания машин.

В машинах ряда используются четыре унифицированные между собой швейные головки, отличающиеся способом и, со­ответственно, механизмом продвижения материала: одной ниж­ней рейкой, двумя нижними рейками (горизонтальный диффе­ренциал) , нижней рейкой и отклоняющейся иглой, нижней и верхней рейками (вертикальный дифференциал). Машины в зависимости от толщины прошиваемых материалов (3; 5 и 7 мм) имеют модификации, отличающиеся высотой подъема прижим­ной лапки (6; 8 и 10 мм) и ходом иглы (29; 32 и 35 мм), а так­же толщиной (номерами) применяемых игл (№ 75—90, 100—11О и 120—150 соответственно). Некоторые машины имеют встроен­ный механизм обрезки материала.

Неавтоматизированные машины оснащаются традиционным фрикционным приводом, поэтому оператор в процессе работы затрачивает много времени и усилий на выполнение таких опе­раций, как повернуть шкив машины до нужного положения иг­лы  (верхнего — при укладывании и съеме изделия, нижнего — при повороте изделия для выполнения строчки сложной кон­фигурации); поднять и опустить лапку, обрезать нитки; выпол­нить закрепку в начале и конце строчки. Кроме того, при выполнении технологической операции и в процессе ее освоения требуется различная скорость работы машины.

При мелкосерийном производстве этих операций немного, при массовом же производстве они становятся монотонными и в значительной мере утомляют оператора. Поэтому в рамках этого ряда разработано уже пятнадцать классов автоматизирован­ных машин, обеспечивающих автоматическое выполнение неко­торых операций (останов иглы в заданном, верхнем или нижнем, положении; подъем и опускание лапки; обрезка игольной и чел­ночной ниток; устойчивая работа машины на нескольких ско­ростях; выполнение закрепки в начале и конце строчки). Пре­дусмотрено два варранта исполнения машин: без закрепки и с закрепкой в начале и конце строчки.

Использование средств автоматизации позволяет поднять производительность труда на операции от 10 до 25% (в зави­симости от ее содержания) и значительно улучшить условия труда. Дальнейшее развитие машин этого ряда пойдет по пути создания различных сочетаний модулей (швейной головки и средств ав­томатизации) и технологической оснастки.

Создание широкой номенклатуры оборудования требует его четкой классификации и обозначения. Существующее обозначе­ние швейного оборудования, как правило, не несет смысловой информации, а представляет собой цифры (класс), отражающие хронологию выпуска машин.

Для машин этого ряда использованы обозначения в соот­ветствии со смысловой классификацией. Основой классифи­кации является назначение оборудования, которое для швейных машин определяется классом выполняемого стежка. По между­народной классификации все стежки делятся на шесть клас­сов: 100—однониточные цепные; 200—ручные и им аналогич­ные; 300 — челночные; 400 — цепные двухниточные; 500 _ обметочные; 600 — плоские.

Обозначение оборудования строится по иерархическому прин­ципу и включает в себя обозначения ряда, модификации, средств автоматизации, технологической и организационной оснастки Так как организационная оснастка сейчас находится в стадии разработки и ей еще не установлены обозначения, обозначения машин применительно к рассматриваемому ряду состоят из четырех групп:

Х1 Х2 X3—X4 X5 X6 + У + Z.

Первая группа обозначает ряд машины и состоит из трех разрядов:

первый (Х1) определяет последовательность совершенствования или развития ряда; второй (Х2) —класс стежка; третий (Хз) — особенности данного ряда (например, расположение оси чел­нока, особенности обрабатываемого материала, скоростные воз­можности машин и т. п.).

Вторая группа характеризует конкретную машину (модифи­кацию)ряда: разряд X4 показывает способ или тип продвиже­ния материала в машине; разряд Х5, характеризует толщину пакета обрабатываемого материала; разряд Х6 указывает на наличие встроенных дополнительных устройств, расширяющих технологические возможности машин. Разряд Х6 для машин челночного стежка не используется, он предназначен для ма­шин цепного и стачивающе-обметочного стежков.

Третья группа (У) обозначает комплект средств автомати­зации, а четвертая (Z) — комплект технологической оснастки, специализирующей машину на выполнение конкретной опера­ции.

Для КУР-31 разряды принимают следующие значения:

X1=0 (исходный ряд—не ставится, по мере совершенство­вания ряда может иметь последовательные значения 1, 2, 3,...);

Х2=3 (машины челночного стежка);

Х3=1 (первый конструктивный ряд машин одноигольных челночного стежка, имеющих горизонтальную ось вращения челнока и предназначенных для пошива легких, средних и средне-тяжелых материалов, максимальная частота вращения глав­ного вала до 6000 об. в мин.1);

Х4=1, 2, 3, 4 (продвижение материала соответственно одной  нижней рейкой, двумя нижними рейками, рейкой и иглой, ниж­ней и верхней рейками);

Х5=1, 2, 3 (толщина обрабатываемого пакета до 3; 5 и 7 мм);

Х6=1 (наличие механизма ножей для обрезки края мате­риала);

У = 1 ... 299 (1...49—отсутствие средств автоматизация, фрикционный привод; 50 ...99 — автоматический останов машины в заданном положении, подъем и опускание лапки и обрезка ниток; 100 ,..149—то же, что и 50... 99, и автоматическое вы­полнение закрепки в начале и конце строчки; свыше 150—то же, что и 100 ...149, и программное выполнение сложной строч­ки; при обозначениях наборов более 50 на машинах устанав­ливается регулируемый привод);

Z=300 ...699 (301 — изготовление отделочных складок на мужских сорочках, 302 — обработка пояса женского плаща, 303—притачивание манжет к рукавам мужской сорочки).

Для продвижения труднотранспортируемых материалов, в первую очередь с малым коэффициентом трения, требуется бо­лее четкая фиксация их слоев в процессе продвижения. Для по­шива таких материалов используются машины (классы 31-41+3, 31-42+3, 31-43+3), в которых материал в процессе продвижения зажимается между нижней и верхней рейками (вертикальный дифференциал).

Нижняя рейка Q2 (рис.2.1) получает движение по эллипсообразной траектории от механизма традиционной структуры, используемого в базовой машине. На распределительном валу О2, получающего вращение от главного вала О7 с помощью зуб­чато-ременной передачи, установлены два эксцентрика — 27 и 28. От эксцентрика 27 с помощью звеньев 23, 24, 25 и 26 сообщаются колебательные движения коромыслу 21, а следовательно, и валу О5 продвижения. Коромысло 22 передает эти движения державке 33, обеспечивая горизонтальные перемещения рейке Q2 на длину стежка, которая зависит от положения подвижной опоры O6. Эксцентрик 28 с помощью звеньев 29,30,31,32 и вала O8 обеспечивает перемещение рейки Q2 по вертикали.

Верхняя рейка Q1 также движется по эллипсообразной тра­ектории. Движения по горизонтали нижней Q2 и верхней Q1 реек должны быть синхронными. Это обеспечивается тем, что кине­матическая цепь горизонтального перемещения верхней рейки Q1 получает движение от вала О5 продвижения нижней рейки Q2. На валу О5 установлено коромысло 21, которое с помощью звеньев 20, 19, 18, 17, 11 и валов O4 и О3 обеспечивает гори­зонтальные перемещения державке 9 с закрепленной на ней рейкой Q1.

Державка 9 с одной стороны шарнирно связана с подвеской 6, а с другой имеет кронштейн 4, передающий движение с помощью ползуна 7 и кулисы 8 на горизонтальное плечо рычага 5. Подвеска 6 шарнирно сое­динена с кронштейном 3 штанги 2, несущей на себе лапку 38.

Вертикальное плечо рычага 5 через кулисное звено 13, а также через звенья 12, 14, 15 и ось O1  связано с установленным на главном валу О2 экс­центриком 16. Таким образом, за один оборот главного вала О7 рычаг 5 совершает возвратное движение по вер­тикали. Пружина 35 обеспечивает прижатие к материалу соответственно верхней рейки Q1 или лапки 38.

При работе такого механизма могут иметь место два режима продвижения материала. При пошиве тонких материалов лапка 38 постоянно прижимает материал к игольной пластине P (см. рис. 2.2), а рейки Q1 и Q2 при их сближении имеют между собой зазор, ве­личина которого достаточна для надежного захвата материала М и перемещения его относительно лапки.

При пошиве толстых, а особенно рыхлых материалов, необходима более четкая фиксация материала. Для этого траекторию верхней рейки Q1 (см. штрихпунктирные ли­нии) опускают ниже игольной пластины P. Тогда после со­прикосновения рейки Q1 с материалом рычаг 5 (см. рис 2.1), продолжая по­ворот по часовой стрелке, поднимает через кронштейн 3 штан­гу 1 и закрепленную на ней лапку 38. Продвижение материала М (см. рис. 2.2) производится рейками Q1 и Q2 при поднятой лапке Л. При подъеме рейки Q1 лапка Л опускается на материал и фиксирует его на игольной пластине. Такой режим в производственном обиходе называется «переплясом».

Конструктивно механизм верхней рейки выполнен путем ус­тановки дополнительных звеньев как внутри рукава машины, так и на его тыльной стороне. В рукаве машины дополнительно установлены валы 14 (рис. 2.3) и 23, а на приливах тыльной стороны рукава машины — оси 7 и 8. На штанге 50 винтом 49 закреплена лапка 46. Сквозь штангу пропущен шток 11, через палец 2 опирающийся на державку 51. На державке закрепле­на верхняя рейка 47, взаимодействующая при продвижении ма­териала с нижней рейкой 48. Державка 51 подвеской 52 шарнирно соединена с кронштейном штанги 50. На штангу 50 свер­ху действует пластинчатая пружина 20, а на шток 11 — анало­гичная пружина 15.

Для перемещения державки 51 с верхней рейкой 47 по го­ризонтали предусмотрен специальный механизм, аналогичный

механизму горизонтального перемещения нижней рейки 48. На распределительном валу 41 установлен эксцентрик 39, от кото­рого с помощью шатуна 40 и звена 42 регулятора сообщаются колебательные движения коромыслу 43 и валу 54, расположен­ному внутри вала продвижения 53. Коромысло 43 шатуном 38 связано с коромыслом 24, закрепленным с помощью клеммы на валу 14. На передней части вала также клеммой закреплено ко­ромысло 13 через тягу 12, сообщающее колебательные движе­ния оси 8 коромыслу 4. От коромысла 4 через звено 1 получа­ет движение по горизонтали державка 51 с верхней рейкой 47.

На главном валу 21 установлен эксцентрик 17, который с помощью шатуна 19, коромысла 22, вала 23, коромысла 10, шатуна 9, оси 7, коромысла 6 и шатуна 5 сообщает колебатель­ные движения угловому рычагу 3, горизонтальное плечо кото­рого поднимает и опускает державку 51 с верхней рейкой 47. Таким образом, верхняя рейка 47 совершает движение по эллипсообразной траектории.

Стойки 45 и 44 механизмов регулировки горизонтального пе­ремещения нижней 48 и верхней 47 реек установлены на теле­скопических (друг в друге) валах. На правых концах валов установлены коромысла 36 и 34, связанные через тяги 33 и 32 с рычагами регулятора длины стежка. Установленные на коро­мыслах ролики 35 и 37 опираются на толкатели, установленные под крышкой стола машины.

Величины перемещения нижней и верхней реек могут регу­лироваться независимо с помощью гаек 30, 29 и шкалы 28. На­жимом на рукоятку 27 обеспечивается реверс. Нижнее крайнее положение рукоятки 27 обеспечивается упором 31, устанавли­ваемым рамкой 25 с помощью гайки 26.

Регулировка усилия зажатия материала между рейками в процессе продвижения обеспечивается винтом 16, а усилие при­жатия материала к игольной пластине винтом 18.

2.2.       Алгоритм кинематического анализа движения нижней рейки механизма транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса.

Рассмотрим    задачу    кинематического   анализа   механизма привода нижней рейки швейной машины 131-42+3 класса. На рис. 2.4 представлена структурная  схема механизма привода нижней рейки швейной машины.

Разобьём механизм на кинематические цепи подачи, подъёма и узел рейки. На рисунке 2.4 приведены кинематические схемы указаных узлов.

Введём неподвижную систему координат O1 X Y,  центр которой связан  с осью вращения O1.

Обозначим     как обобщённая координата механизма.

(=   * t;     = const).

С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.

Для узла подачи обозначим   , , , ,  - как угловые координаты поворота звеньев 2, 3, 4, 5, 6 соответственно, а   угловая координата поворота звена 5.

Для узла подъёма обозначим  ,   - как угловые координаты поворота звеньев 7, 8 соответственно Для узла рейки обозначим   ,   - как угловые координаты поворота звеньев 9, 10 соответственно.

В ходе кинематического анализа указанных кинематических цепей необходимо определить угол координаты    , i= 1…2, определить координаты x ,  y  ,  x  ,y  , x  , y   точек E, M и Q соответственно в системе координат O1XY. Обобщённая координата   изменяется в пределах от 0 до 2 …  , поэтому     , i= 1…2          , x  ,  y  , x  ,  y  , x  ,  y  . являются функциями угла  . Также необходимо определить скорости и ускорения (первую и вторую передаточные функции указанных координат).

Для определения указанных величин разобьём кинематические цепи подачи, подъёма и рейки на структурные группы Ассура.

Кинематический центр подачи представляет собой кривошип O1A, к которому присоединена структурная  группа ABD (см. рисунок 2.5). К структурной группе ABD присоединена  группа BCO3. Угол   задан (параметр регулирования шага транспортирования), поэтому координаты точки B известны.

Узел подъёма рейки также разобьём на структурные группы. Он состоит из кривошипа O1F  и структурной группы FKO4 (см. рис. 2.6). Узел рейки представляет собой структурную группу ENM (см. рис. 2.7).

Как следует из проведённого анализа структуры механизма, механизм имеет кривошипы O1A и O1F., 4 структурных группы первой модификации:ABD, BCO3, FKO4, ENM.

Блок-схемы алгоритмов кинематического анализа указанных структурных групп приведены в п.п. 1.3.1, 1.3.2 и 1.3.3. Математические модели для определения этих параметров приведены в [88]. Воспользовавшись  результатами указанной   работы  приведём алгоритм кинематического анализа механизма привода нижней рейки. Блок- схема указанного алгоритма приведена на рисунке 2.8.

Согласно приведённому алгоритму в блоке 2 происходит ввод исходных данных. С блока 3 начинается цикл, в котором изменяется обобщённая координата  от 0 до 2… . В цикле в блоках 4,5.6.7.8 производится кинематический анализ узла горизонтальных перемещений рейки. В блоках 9,10.11 производится кинематический анализ узла вертикальных перемещений рейки. В блоках 12 и 13 производится кинематический анализ узла рейки. При кинематическом анализе кривошипов O1A и O1F см. блоки 4 и 9 происходит обращение к подпрограмме анализа кривошипа, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.2. При кинематическом анализе структурных групп  ABD, BCO3, FKO4 и ENM см. блоки 5 ,6 ,10 и 12 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной группы Ассура первой модификации, алгоритм которого приведён на рис. . 1.3.4. При определении функций положений , первой и второй передаточной функций координат шарниров E,N и M и среднего зуба рейки Q1 происходит обращение к подпрограмме анализа звена механизма, блок- схема которой приведена на рисунке 1.3.7.

3. Алгоритм кинематического анализа движения верхней рейки механизма транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса

Рассмотрим    задачу    кинематического   анализа   механизма привода верхней рейки швейной машины 131-42+3 класса.

Разобьём механизм на кинематические цепи узла горизонтальных перемещений верхней рейки, узла вертикальных перемещений верхней рейки, и узел верхней рейки. Следует отметить, что горизонтальное перемещение верхней рейки передаётся от шарнира C узла горизонтальных перемещений нижней рейки, алгоритм анализа которого был преведён выше (см. п.п. 2.2), поэтому координаты шарнира C будем считать известными.

На рисунке 3.1 приведены кинематические схемы указанных узлов.

Введём неподвижную систему координат O1 X Y,  центр которой связан  с осью вращения O1.

Обозначим     как обобщённая координата механизма.

(=   * t;     = const).

С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.

Для узла горизонтальных перемещений обозначим   , , ,  - как угловые координаты поворота звеньев 17, 18,19, 20, соответственно.

Для узла вертикальных перемещений обозначим  ,   - как угловые координаты поворота звеньев 12, 13 соответственно Для узла рейки обозначим  , ,,,,  - как угловые координаты поворота звеньев 14,15,16,21,22,23 соответственно.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10