Ключевые слова: электрохимическая декоративная обработка, сталь-
ная швейная фурнитура.
Keywords: electrochemical decorative processing, steel sewing accessories.
Качественная фурнитура – неотъемле- С целью совершенствования процесса
мая часть современной одежды, придаю- электрохимического декорирования по-
щая ей эстетически завершенный вид. В верхности исследовалась динамика изме-
настоящее время широко применяется ме- нения макро- и микрогеометрии поверхно-
таллическая швейная фурнитура из сталей, сти из стали ASIS304 в растворах
цветных и драгоценных металлов. Сочета- нейтральных солей.
ние высоких механических свойств и ши-
роких возможностей декорирования по- Эксперименты проводили по следую-
верхности делает металлы незаменимыми щей методике. На анодную поверхность
для изготовления высококачественной и наносилась полимерная самоклеящаяся
функциональной швейной фурнитуры. Ис- пленка с круглыми вырезами диаметром 6
пользование для этих целей нержавеющих мм. Электролиты – водные растворы
сталей имеет ряд преимуществ: низкая нейтральных солей: №1 – 0,94М NaNO3 +
плотность; не требуется обязательного ис- 0,26М NaCl; №2 – 1М NaCl; №3 – 1М
пользования декоративных покрытий; вы- NaNO3. Режимы обработки: температура
сокая пластичность; не вызывают аллерги- электролита t = 15...25°C, анодная плот-
ческих реакций; высокая коррозионная ность тока i = 1,2,5 А/см², в работе [2] была
стойкость, что позволяет долго сохранять рассмотрена продолжительность обработ-
свои эстетические, декоративные и функ- ки, обеспечивающая необходимую глуби-
циональные свойства. ну паза τ = 5, 10, 20 мин. Исследования
проводили при различных гидродинамиче-
Ограниченное применение нержавею- ских условиях: без перемешивания элек-
щей стали при изготовлении фурнитуры тролита, при вращении дискового электро-
связано со сложностью ее декоративной и да 100 об/мин и при подаче потока элек-
финишной обработки. Использование элек- тролита на поверхность неподвижного
трохимической обработки (ЭХО) позволяет электрода со скоростью 0,3 л/мин. Опре-
формообразовывать поверхности легиро- делялись следующие геометрические па-
ванных сталей без ограничений, существу- раметры: глубина формируемой полости,
ющих для механических способов, что углы наклона стенок полученного паза,
расширяет ассортимент продукции за счет шероховатость поверхности с использова-
придания различных декоративных свойств нием микроскопов МИС–11 и МИИ–4.
поверхности. ЭХО позволяет подбором со-
ставов электролитов и режимов электроли- Для сравнительной оценки экспери-
за регулировать процесс растворения в ши- ментальных данных введен коэффициент
роких пределах, создавая на поверхности растравливания
различные фактуры, профильные пазы, не-
обходимую шероховатость и блеск поверх- K=Н/(А–В),
ности [1]. Сочетание различно фактуриро-
ванных участков на любых сложно про- где H – глубина полости; А и В – мини-
фильных поверхностях создает неповтори- мальная и максимальная ширина полости.
мый дизайн изделий. Схематичное изображение формируе-
мой полости в разрезе представлено на
Несмотря на большой ассортимент не- рис. 1: а – при растравливании, б – при об-
ржавеющих сталей, наибольшее распро- разовании поднутрений.
странение получила низколегированная
сталь ASIS304 (08Х18Н10), сочетающая
высокие антикоррозионные свойства с хо-
рошей пластичностью.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 151
а) б) В электролитах, содержащих NaNO3,
вне зависимости от гидродинамики дви-
Рис. 1 жения электролита и плотности тока зна-
чения шероховатости близки к минималь-
Рассмотрим следующее. ному Rz=10...15 мкм при любой продолжи-
1. Влияние состава электролита и ре- тельности обработки.
жимов ЭХО на шероховатость обрабо-
танной поверхности. 2. Влияние состава электролита и ре-
При всех режимах обработки наблюда- жимов ЭХО на динамику изменения гео-
ется одинаковая динамика изменения ше- метрии формируемой полости.
роховатости: максимальное Rz в электро-
лите №2, наименьшее – в №2. Наибольший Для всех исследованных электролитов
рост шероховатости наблюдается без пе- прослеживается тенденция роста глубины
ремешивания электролита, а наименьший формируемого паза с увеличением плотно-
– при подаче потока электролита на по- сти тока с 1 до 5 А/см2. Максимальное
верхность образца, что связано с отводом значение К в электролите №2 и №1. Для
продуктов реакции от обрабатываемой по- этих же электролитов характерно образо-
верхности и срывом формируемой пленки вание поднутрений при плотностях тока
потоком электролита. 2,5 А/см2(К имеет отрицательные значе-
ния).
Полученные экспериментальные дан-
ные позволяют установить взаимосвязь
режимов ЭХО с результирующей поверх-
ности изделий. Технологические рекомен-
дации по использованию режимов ЭХО
для декорирования поверхности изделий
из стали ASIS304 представлены в табл. 1.
Таблица 1
i, А/см2 τ, мин Н, мм Rz, мкм К Гидродинамический режим
2 3–20
1. Электролит 0,94МNaNO3 + 0,26МNaCl
0,1–0,25 3–5 (-1)–(-5) Прокачивание0,3 л/мин
Форма полости и
внешний вид ее дна
Для эмалирования и получения полостей с мелкозернистой фактурой дна серого цвета (τ = 10 мин, увеличе-
ние×10)
2. Электролит 1МNaCl
2 6–0 0,25–0,8 25–35 0,5–(-4) Вращение 100об/мин
Для инкрустации и прокладывания глухих и прозрачных эмалей, для получения полостей с плавной мелкой
блестящей фактурой дна (τ = 10 мин, ×10)
5 3–20 0,22–1 20–60 0,5–(-4) Продолжение табл. 1
Вращение 100об/мин
152 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Для инкрустации и прокладывания глухих и прозрачных эмалей, для получения полостей с крупнозернистой
блестящей фактурой дна (τ = 10 мин, ×10)
i, А/см2 τ, мин Н, мм Rz, мкм К Гидродинамический режим
2 5–20 0,25–0,95 100–160 0,7–4 Статический
Для прокладывания глухих и прозрачных эмалей и получения полостей
с крупнозернистой блестящей фактурой дна (τ = 10 мин, ×10)
5 5–20 0,2–1,2 70–180 0,4–1,2 Статический
Для прокладывания глухих и прозрачных эмалей, получения полостей, не требующих точной геометрии с
крупнозернистой блестящей фактурой дна (τ=20 мин, ×10)
ВЫВОДЫ 2. Галанин С.И., Шорохов С.А., МагзелеваА.А.
Декоративное электрохимическое гравирование
1. Исследована возможность использо- сталей [Электронный ресурс] // ЭНИ Дизайн. Тео-
вания декоративной ЭХО поверхности не- рия и практика. – М:МГУПИ. – 2012. Вып.12.
ржавеющей стали ASIS 304 для изготовле- С.77…92. – Режим доступа: http://www.enidtp.ru.
ния и расширения возможностей дизайна
швейной фурнитуры. REFERENCES
2. Экспериментально получены зави- 1. Galanin S.I., Shorohov S.A., Dubova Ju.P.
симости макро- и микрогеометрии поверх- Jelektrohimicheskoe polirovanie i fakturirovanie
ности стали ASIS 304 от режимов ЭХО и poverhnosti mednyh splavov [Jelektronnyj resurs] //
состава электролита, что позволяет дать JeNI Dizajn. Teorija i praktika.– M:MGUPI.–2012.
технологические рекомендации для элек- Vyp. 11. S. 59–71. – Rezhim dostupa:
трохимического декорирования ее поверх- http://www.enidtp.ru.
ности.
2. Galanin S.I., Shorohov S.A., MagzeljovaA.A.
ЛИТЕРАТУРА Dekorativnoe jelektrohimicheskoe gravirovanie stalej
[Jelektronnyj resurs] // JeNI Dizajn. Teorija i prakti-
1. Галанин С.И., Шорохов С.А., Дубова Ю.П. ka.–M:MGUPI.– 2012. Vyp.12. S.77…92.– Rezhim
Электрохимическое полирование и фактурирова- dostupa: http://www.enidtp.ru.
ние поверхности медных сплавов[Электронный
ресурс] // ЭНИ Дизайн. Теория и практика.– Рекомендована кафедрой технологии и художе-
М:МГУПИ.–2012. Вып.11. С.59–71. – Режим до- ственной обработки материалов, художественного
ступа: http://www.enidtp.ru. проектирования, искусств и технического сервиса.
Поступила 30.09.15.
________________
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 153
УДК 687
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ
СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
С УЧЕТОМ КОНСТИТУЦИИ ТЕЛОСЛОЖЕНИЯ
DESIGN GARMENTS SPECIAL PURPOSE TAKING
INTO ACCOUNT THE CONSTITUTION BODY TYPE
Е.А. ДУБОНОСОВА, Е.В. ВОЗВЫШАЕВА
E.A. DUBONOSOVA, E.V. VOZVYSHAEVA
(Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского)
(Moscow State University of Technologies and Management named after K.G. Razumovskiy)
E-mail: [email protected]
Конструкции одежды и белья специального и медицинского назначения
должны иметь эргономическое соответствие фигуре человека. Следова-
тельно, при построении чертежей необходимо учитывать не только раз-
мерные характеристики тела, но и продольные пропорции фигуры. Для
характеристики продольных пропорций тела предложено использовать
соотношение длины ноги по внутренней поверхности и высоты точки ос-
нования шеи сбоку. Выделены три типа продольных пропорций тела чело-
века, установлены интервалы коэффициентов для каждого типа. Проведе-
на группировка фигур по продольным пропорциям тела.
It is important that the design of overall for specialty and medical purposes be
ergonomically fit to the human body. For this reason, it is necessary to consider
dimensional characteristics of the body as well as longitudinal shape proportions
in the preparations of design pattern block. Our results support the use of the cor-
relation between the length of the inside leg length and the side height of the
shoulder neck point to describe a human body’s longitudinal proportions. Based
upon this approach, there are three distinguished types of longitudinal propor-
tions. Distinguish three types of longitudinal proportions of the human body, es-
tablished intervals of coefficients for each type. Spend a group of figures on the
longitudinal body proportions.
Ключевые слова: размерные признаки, антропометрическое исследо-
вание, типология фигур.
Keywords: anthropometry, body sizes, body measurements, correlation,
figure types.
С момента появления массового произ- ты размерных признаков типовых фигур
водства одежды стоит проблема соразмер- женщин, мужчин и детей [1...4], где в каче-
ности швейных изделий фигуре потреби- стве ведущего продольного размерного при-
теля. Промышленными способами разра- знака используют рост, размерного признака
ботка конструкций чертежей осуществля- принят обхват груди и в качестве полнотно-
ется на некую группу потребителей в со- го размерного признака – обхват бедер у
ответствии и размерными признаками ти- женщин и обхват талии у мужчин. Пропор-
повых фигур. Форма тела стандартной фи- ции тела не учитывает ни одна из рассмот-
гуры близка к мезоморфному типу тело- ренных типологий. В результате в одну ро-
сложения. стовую, размерную и полнотную группу по-
падают фигуры с различными характери-
Для массового производства одежды и стиками продольных пропорций тела.
белья используют государственные стандар-
154 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
людей высокого роста. Однако фигура,
имеющая брахиморфный тип телосложе-
ния по принятой в антропологии класси-
фикации, может оказаться мезоморфной с
точки зрения соотношения длины тулови-
ща и длины ног.
Рис. 1 Рис. 2
На рис. 1 показаны фигуры женщин с На рис. 2 показана женская фигура, ко-
ростом 164,0 обхватом груди 92,0 2-й пол- торая по соотношению длины ног и роста
нотной группы, у которых линия груди, Дн/Р = 0,465 относится к брахиморфному
талии и бедер находятся на разных уров- типу, а по соотношению длины ног и дли-
нях. Следовательно, можно предположить, ны тела Дтела/Р = 0,553 относится к мезо-
что при одном росте фигура может иметь морфному типу.
мезоморфные, долихоморфные и брахи-
морфные пропорции телосложения. Для определения коэффициентов про-
дольных пропорций тела было проведено
Вопросами построения и разработкой антропометрическое обследование жен-
морфологической информации о человеке щин. В группу респондентов вошли 1200
занимаются давно и различные специали- женщин в возрасте от 18 до 65 лет, прожи-
сты [5...8]. Особенно остро проблема вста- вающих в различных регионах РФ (Цен-
ла в связи с развитием явления массовой тральный, Северо-Западный, Южный и
кастомизации. Приволжский федеральные округа РФ),
занимающихся различными видами труда
В антропологии в настоящее время вы- и ведущих различный образ жизни. Снятие
деляют три основных типа продольных размерных признаков осуществлялось ан-
пропорций тела: долихоморфный, мезо- тропометрическими инструментами в со-
морфный и брахиморфный. Данная клас- ответствии с методикой измерения [1]. Для
сификация построена на соотношении ро- дальнейшей возможности визуальной
ста, длины туловища и длины конечно- оценки фигуры проводилась фотосъемка
стей. Четкого определения местоположе- во фронтальной плоскости (вид спереди и
ния антропометрических точек для изме- сзади) и профильной плоскости (вид с пра-
рения длины туловища нет, в связи с чем вого бока) на фоне масштабной сетки с ве-
нет четкости в определении данной харак- личиной ячеек 5×5 см. Интервал обследу-
теристики фигуры. Кроме того, при таком емых по росту составил 142,0...186,0 см, по
расчете соотношения продольных пропор- обхвату груди 65,0...140,0 см.
ций тела учитывается высота головы и
длина шеи. С точки зрения восприятия фи- Для характеристики продольных про-
гуры человека как целого объекта, такая порций женской фигуры была рассмотрена
классификация справедлива и имеет ши- возможность использования таких размер-
рокое применение в эргономике, имидже- ных признаков, как высота шейной точки
логии. Для целей конструирования швей-
ных изделий важны не общие пропорции
фигуры человека, а соотношение ее от-
дельных частей.
Считается, что брахиморфный тип те-
лосложения более характерен для людей
низкого роста, а долихоморфный тип – для
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 155
сзади (точка 7-го шейного позвонка) Вшт, го опыта измерителя. Длина ноги по внут-
высота подъягодичной складки Впс, высо- ренней поверхности дает более коррект-
та точки основания шеи сбоку Втош и ную информацию и меньше подвержена
длина ноги Дн. искажению в силу возрастных и морфоло-
гических изменений тела человека.
Для определения степени взаимосвязи
выбранных размерных признаков с ростом Точка 7-го шейного позвонка является
в программе STATISTICA 10 были по- более стабильной с точки зрения возраст-
строены модели зависимости и рассчитаны ных и морфологических изменений тело.
коэффициенты корреляции r. Однако параметр Дн измеряют и зрительно
оценивают со стороны переда. Параметр
Полученные коэффициенты корреляции Вшт измеряют и зрительно оценивают со
показали, что размерные признаки, которые стороны спины. Для удобства визуальной
могут охарактеризовать длину ног Дн и Впс, оценки пропорций тела в качестве харак-
имеют одинаковую связь с ростом: r (Дн:Р) теристики длины туловища выбран пара-
= 0,85 и r (Впс:Р) = 0,86. Параметры, кото- метр высоты шейной точки сбоку, так как
рые могут охарактеризовать длину тулови- его возможно оценить спереди.
ща Втош и Вшт, также имеют одинаковую
связь с ростом: r (Втош:Р) = 0,97 и r (Вшт:Р)= Таким образом, для характеристики
= 0,95. Дн имеет меньшую корреляцию с продольных пропорций тела принято ре-
ростом, что говорит о наличии в одном ро- шение использовать размерные признаки
сте фигур с разной длиной ног. Втош и Дн :
Таким образом, для характеристики Кппт = Дн/Втош,
продольных пропорций тела эти размер-
ные признаки могут быть использованы. где Кппт – коэффициент продольных про-
Однако высота подъягодичной складки Впс порций тела; Дн – длина ноги по внутрен-
не всегда может быть корректно определе- ней поверхности; Втош – высота точки ос-
на. Ягодицы могут быть плоскими, с не- нования шеи сбоку.
четкой подъягодичной складкой, с отвиса-
нием (рис. 3). Для определения значений и интерва-
лов коэффициента продольных пропорций
Рис. 3 тела весь полученный антропометриче-
ский материал был подвергнут обработке
На таких фигурах определение этого по определенной методике, основанной на
параметра затруднено и зависит от лично- методах математической статистики [9]. В
результате получен вариационный ряд ко-
эффициента продольных пропорций тела с
минимальным значением Кппт min = 0,477 и
максимальным значением Кппт max = 0,64.
Путем группировки значений в классы вы-
делено три типа продольных пропорций
тела человека: 1-й тип (брахиморфный) –
длинное туловище и короткие ноги, 2-й
тип (мезоморфный) – туловище и ноги
примерно одной длины и 3-й тип (долихо-
морфный) – короткое туловище и длинные
ноги. Для каждого типа определены коэф-
фициенты и их интервалы: 1-й тип –
Кппт < 0,54; 2-й тип – 0,54 ≤ Кппт ≤ 0,56;
3-й тип – Кппт > 0,56.
Адекватность коэффициентов продоль-
ных пропорций тела проверялась с помо-
щью экспертной оценки. Для проверки
156 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
адекватности полученных коэффициентов Среднее значение числа правильных
для каждого типа продольных пропорций ответов m в серии из n=27 опытов и при
тела воспользовались статистической тео- р=0,5 определили как m= n×p ≈13,5. Сред-
рией обнаружения отличия [10]. Было ото- нее квадратическое отклонение определи-
брано по 10 фотографий представителей ли как:
каждого типа. В качестве экспертов для
оценки пропорций тела фигур женщин бы- S = npg = 2,6.
ли привлечены 9 специалистов – антропо-
логи, конструкторы одежды, художники и Чтобы с вероятностью Р = 0,99 можно
медицинские работники. было утверждать, что не менее 50% лиц
генеральной совокупности заметят отли-
Экспертом предлагалось визуально по чия, число положительных ответов должно
фотографии женщины во фронтальной составлять: m = m+St = 20, где t – крите-
плоскости (вид спереди) оценить соотно- рий Стьюдента, при n = 27 и р = 0,99, рав-
шение дины туловища и длины ног. По ре- ный 2,70. Следовательно, при числе пра-
зультатам оценки необходимо было отне- вильных ответов, равном 20, можно
сти данную фигуру к одному из трех типов утверждать с надежностью р = 0,99, что
продольных пропорций тела. Порядок отличие в форме тела замечено. В соот-
предъявления сравниваемых объектов слу- ветствии с полученным коэффициентом
чайный. Каждый объект предъявлялся экс- конкордации W= 0,74 и уровнем значимо-
перту три раза. Если он замечал отличие сти p = 0,000 можно утверждать, что мне-
два и более раз, считали, что отличие об- ние экспертов относительно принадлежно-
наружено. Ответы всех экспертов сумми- сти фигуры к одному из типов согласован-
ровались. Для установления доли правиль- но. Сопоставление полученных интервалов
ных ответов использовали закон биноми- с оценками экспертов показало совпадение
ального распределения: в 80% случаев. Непопадание оценки экс-
пертов в интервал обусловлено отношени-
Р=n!/m!(n-m)pngn-m, ем фигур к пограничному значению ин-
тервалов. Распределение фигур женщин по
где Р – надежность эксперимента, приня- ростам с учетом продольных пропорций
тая равной 0,99; р – вероятность появления тела отражено в табл. 1.
правильного исхода, равная 0,5; g – веро-
ятность появления неправильного исхода,
равная 0,5.
Рост, см Интервал брахиморфный тип Продольные пропорции тела Таблица 1
роста, см Кппт < 0,54 мезоморфный тип
146 0,54 ≤ Кппт ≤ 0,56 долихоморфный тип
152 142,0-148,9 Чел % Чел % Кппт > 0,56
158 149,0-154,9
164 155,0-160,9 14 1,16 6 0,50 Чел %
170 161,0-166,9 2 0,17
176 167,0-172,9 52 4,33 54 4,50 11 0,91
182 173,0-178,9 55 4,58
179,0-186,0 133 11,08 167 13,91 79 6,58
64 5,33
128 10,66 229 19,08 22 1,83
6 0,50
43 3,58 107 8,90
5 0,41 22 1,83
1 0,08 1 0,08
Из табл. 1 видно, что фигуры одного Дальнейшее выделение групп фигур по
роста присутствуют в каждом типе про- размеру и полнотной группе внутри типа
дольных пропорций тела. Это подтвержда- продольных пропорций тела происходит в
ет гипотезу о независимости продольных соответствии с действующими стандартами.
пропорций тела от роста.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 157
ВЫВОДЫ 9. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая тео-
рия статистики. – М.: Финансы и статистика, 2006.
Предложенная модель типологической
группировки женских фигур с учетом про- 10. Загродин Ю.М., Фригман Е.З., Шляхтин
дольных пропорций тела позволяет более Г.С. Особенности решения сенсорных задач чело-
полно учесть их антропометрические и веком. – М: Наука, 1981.
морфологические особенности. Это явля-
ется необходимым условием при разработ- REFERENCES
ке конструкций одежды и белья специаль-
ного назначения для достижения антропо- 1. GOST 31396–2009. Klassifikacija tipovyh
метрического соответствия телу.
figur zhenshhin po rostam, razmeram i polnotnym
ЛИТЕРАТУРА gruppam dlja proektirovanija odezhdy. – M.:
1. ГОСТ 31396–2009. Классификация типо- "Standartinform", 2011.
вых фигур женщин по ростам, размерам и полнот-
ным группам для проектирования одежды. – М.: 2. SRPS EN 13402-3:2015. Size designation of
"Стандартинформ", 2011.
clothes - Part 3: Body measurements and intervals;
2. SRPS EN 13402-3:2015. Size designation of Serbian version EN 13402-3:2013.
clothes - Part 3: Body measurements and intervals; 3. DIN EN 13402-3: 2014-03. Size designation
Serbian version EN 13402-3:2013. of clothes - Part 3: Body measurements and intervals;
3. DIN EN 13402-3: 2014-03. Size designation German version EN 13402-3:2013.
4. SR 13545:2010 Îmbrăcăminte. Dimensiunile
of clothes - Part 3: Body measurements and intervals;
corpurilor şi mărimi de confecţii pentru femei. –
German version EN 13402-3:2013. Bucureşti: ASOCIAŢIA DE STANDARDIZARE DIN
4. SR 13545:2010 Îmbrăcăminte. Dimensiunile ROMÂNIA (ASRO), 2010 – 60 s.
corpurilor şi mărimi de confecţii pentru femei. – 5. Razmernaja tipologija naselenija s osnovami
Bucureşti: ASOCIAŢIA DE STANDARDIZARE DIN
ROMÂNIA (ASRO), 2010 – 60 s. anatomii i morfologii / T.N. Dunaevskaja i dr. / Pod
red. E.B. Kobljakovoj. – M.: Akademija, 2001.
5. Размерная типология населения с основами
анатомии и морфологии / Т.Н. Дунаевская и др. / 6. Bunak V.V. Antropometrija. Prakticheskij
Под ред. Е.Б. Кобляковой. – М.: Академия, 2001. kurs. – M.: Gosudarstvennoe uchebno-
6. Бунак В.В. Антропометрия. Практический pedagogicheskoe izdatel'stvo Narkomprosa RSFSR,
курс. – М.: Государственное учебно-педагоги-
ческое издательство Наркомпроса РСФСР, 1941. 1941.
7. Шершнева Л.П., Пирязева Т.В., Ларькина 7. Shershneva L.P., Pirjazeva T.V., Lar'kina
Л.В. Основы прикладной антропологии и биомеха- L.V. Osnovy prikladnoj antropologii i biomehaniki.–
ники.– М.: ИД "ФОРУМ": ИНФРА – М., 2011. M.:ID "FORUM": INFRA – M., 2011.
8. Shenchun' L., Kuz'michev V.E., Morozova 8. Shenchun' L., Kuz'michev V.E., Morozova
O.V. New body sizes for designing clothing for the O.V. New body sizes for designing clothing for the
typical and non-typical figure // Proceedings of Higher typical and non-typical figure // Proceedings of Higher
Education Institutions. Textile Industry Technology. – Education Institutions. Textile Industry Technology. –
2004, №1. P. 77...81. 2004, №1. P. 77...81.
9. Eliseeva I.I., Juzbashev M.M. Obshhaja teori-
ja statistiki. – M.: Finansy i statistika, 2006.
10. Zagrodin Ju.M., Frigman E.Z., Shljahtin G.S.
Osobennosti reshenija sensornyh zadach chelovekom.
– M: Nauka, 1981.
Рекомендована кафедрой конструирования и
дизайна одежды. Поступила 30.09.15.
________________
158 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
УДК 621.01.(075)
ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА КРОМКООБРАЗОВАНИЯ
ТКАЦКОГО РАПИРНОГО СТАНКА ФИРМЫ DORNIER
ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕХАНИЗМА
DYNAMIC STUDY LINKAGE
OF KRAKAUEBENE RAPIER
WEAVING MACHINE COMPANY DORNIER
TO TEST THE CUTTING ABILITY OF THE MECHANISM
С.В. БУКИНА, Е.К.СЫСОЕВА
S.V. BUKINA, E.K. SYSOEVA
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]
Цель настоящей работы – оценка режущей способности и экстремаль-
ных значений крутящих моментов на главном валу станка (ГВС) и харак-
тера неравномерности ГВС на основе динамического анализа условий ра-
боты кромкообразующего механизма рапирного ткацкого станка Dornier.
The purpose of this study was to evaluate the cutting ability and extreme torque
on the main shaft of the machine (DHW) and the nature of the irregularity DHW
based on the dynamic analysis of the conditions of work edging mechanism of ra-
pier weaving machine Dornier.
Ключевые слова: механизм кромкообразования, динамическое иссле-
дование, приведенный момент инерции массы, коэффициент неравномер-
ности движения.
Keywords: mechanism of krakauebene, dynamicskeletonbase, given the
moment of inertia of the mass, the coefficient of uneven movement.
В процессе работы ткацкого станка в ствие, к возникновению брака ткани. Для
механизме кромкообразования происходит оценки устойчивости работы технологиче-
интенсивное взаимодействие лезвий нож- ского процесса ткачества и оценки режу-
ниц с нитями утка, что приводит к изна- щей способности кромочных ножниц ме-
шиванию режущих кромок, их притупле- ханизма кромкообразования необходимо
нию и в конечном итоге – к потере режу- провести динамический анализ условий
щей способности механизма и, как след-
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 159
работы кромкообразующего механизма Исходными данными являются.
ткацкого станка. 1. Блок-схема машинного агрегата.
2. Кинематическая схема механизма с
Динамические эффекты резко прояв- размерами звеньев, положениями центров
ляются во время переходных режимов – масс.
разбега, выбега. Однако при установив- 3. Массы и моменты инерции масс
шемся движении машины во многих видах звеньев передаточного и исполнительного
оборудования, к которым относятся, в механизмов, а также муфт, соединяющих
частности, ткацкие станки, они весьма валы машинного агрегата.
значительны и требуют учета при созда- 4. Диаграммы сил полезного и вред-
нии машины. Исследования, посвященные ного сопротивлений.
расчету кинематических параметров меха- 5. Частота вращения входного звена
низма кромкообразования, изложены нами исполнительного механизма.
в [1…3]. Для достижения устойчивости 6. Паспортные данные электродвига-
работы механизма кромкообразования на теля, номинальная мощность электродви-
высокоскоростном оборудовании требует- гателя, номинальная частота вращения ва-
ся вычисление ряда зависимостей, харак- ла электродвигателя, синхронная частота
теризующих механику установившегося вращения электродвигателя, маховой мо-
движения машинного агрегата. мент ротора электродвигателя.
7. Допускаемый коэффициент нерав-
Кинематическая схема рычажного ме- номерности движения входного звена ис-
ханизма позволяет принять в качестве ди- полнительного механизма [δ].
намической модели привод с упругим пе- 8. Средние величины момента сил со-
редаточным механизмом, так как механизм противления Мсо и переменной составля-
приводится в движение от двигателя через ющей приведенного момента сил инерции
клиноременную передачу (рис. 1 – прин-
ципиальная схема динамической модели с исполнительного механизма J0 .
упругим передаточным механизмом). К входному звену рычажного механиз-
Рис. 1 ма приводятся активные силы, действую-
щие на его звенья: силы полезного сопро-
Электрический двигатель (М) не явля- тивления Fс, силы тяжести звеньев G. При-
ется источником возмущений, имеет веденная сила может быть определена с
обобщенную координату 0. Его момент помощью теоремы Жуковского "о жестком
инерции массы ротора вместе со шкивом – рычаге":
Jд (0). Обобщенной координатой главного
вала рычажного механизма будет 1, его Fпр Fур ,
приведенный момент инерции массы –
Jм(1). Возмущение будет создавать, глав- где Fур – уравновешивающая сила, то есть
ным образом, узел испытания, состоящий реакция со стороны двигателя.
из подвижных режущих кромок и, в мень-
шей степени, силы трения в кинематиче- Момент от приведенной силы:
ских парах механизма.
Mпр Fпр АВ Mпр.дв Мпр.с ,
Двигатель и сам механизм рассматри-
ваются как машины с жесткими звеньями. где ℓAB – плечо силы Fпр (длина звена при-
Поэтому все силы и массы подвижных ведения); Мпр.дв – приведенный момент
звеньев приводятся к главному валу обыч-
ными методами. движущих сил; Мпр.с – приведенный мо-
мент сил сопротивления.
Приведенный момент Мпр(φ) – функция
положения, зависящая от положения звена
приведения, то есть от φ:
160 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
2n , где k – четное количество дискретных
N
значений функции Mc n в периоде (не
где n = 0,1,2,…, N-1 – номера положений
звена приведения; N – число положений считая начала отсчета); r – номер гармони-
звена приведения за цикл, в нашем случае
N = 12. ки r = 1,2… k ; Mсо – среднее за период
2
Приведенный момент сил сопротивле-
ния – функция периодическая, зависящая значение функции;
от обобщенной координаты n с периодом
2 , причем средняя угловая скорость Mco 1 k1 Mc n .
0 k n0
подлежит определению.
Mrc и Mrs – амплитуды гармоник, опре-
Периодическую функцию Mc n деляемые по приближенным формулам
Бесселя:
можно разложить в ряд Фурье:
Mrc 2 k 1 n cos r n ,
k 6
Mc
Mc n Mсо (Mrc cos(rn ) Mrs sin(rn ),
r1 n0
Mrc 2 k 1 n sin r n ,
k 6
Mc
n0
где r = 1… – номер гармоники ряда; так где n = 0,1,2,3…k-1; r = 1,2,3… k .
как количество членов ряда ограничивает- 2
ся некоторым числом гармоник, которое
обеспечивает нужную точность расчетов, Массы и моменты инерции звеньев
то аппроксимированное значение опреде- приводятся к главному валу механизма.
ляется: Приведенный момент инерции масс опре-
деляется из условия равенства кинетиче-
k ской энергии звена приведения сумме ки-
2 нетических энергий всех подвижных зве-
ньев механизма:
M*c n Mсо (Mrc cos(rn ) Mrs sin(rn )),
r1
0, 5 J р2р a
0, 5J пр ()2
J 2 J пм2 Js12 m1Vs21 (Jsii2 miVs2i ) ,
муф р i 1
где Jр – момент инерции ротора двигателя; вая скорость ротора электродвигателя; ω –
Jмуф – момент инерции муфты, соединяю- угловая скорость входного звена исполни-
щей двигатель с передаточным механиз- тельного механизма; ωi – угловая скорость
мом; Jпм – приведенный к валу исполни- i-го звена исполнительного механизма; Vsi
тельного механизма момент инерции пере- – линейная скорость центра масс i-го звена
даточного механизма; Js1, m1 – момент исполнительного механизма.
инерции и масса входного звена исполни-
тельного механизма; а – количество по- Переменная составляющая приведен-
движных звеньев исполнительного меха- ного момента инерции массы, приведенная
низма без учета входного звена; ωр – угло- к главному валу механизма, после разло-
жения в ряд Фурье получит вид:
k
2
J *пр n J0 n Jrc cos rn Jrs sin rn ,
r 1
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 161
где J0 n – средняя величина переменной Jrs2k1 J пр n sin r n .
k n1 6
составляющей приведенного момента
инерции;
J0n 1 J пр n . Количество элементов ряда Фурье за-
k висит от требуемой точности расчетов. Так
n1 как данный ряд быстро сходится, посколь-
ку второй член составляет менее 2% от
Амплитуды гармоник: первого, то можно ограничиться двумя
первыми членами.
Jrc2k1 J пр n cos r n ,
k n1 6
Производная от J *пр n :
dJ *пр n
d
J* n
пр
rJrc sin rn rJrs cos rn .
В приводе механизма используется В первом приближении криволинейная
асинхронный электродвигатель, статиче- часть Мдв() линеаризуется на рабочем
ская механическая характеристика которо- участке, а Мдв() крутизна этой характери-
го в зоне установившегося движения пока- стики будет определяться углом .
зана на рис. 2 (линеаризованная часть ме-
ханической характеристики двигателя). Пусть tg=U, тогда:
U Mном ,
хх ном
где Мном – номинальный момент электро-
двигателя; хх – угловая скорость холосто-
го хода двигателя, которая мало отличает-
ся от синхронной угловой скорости с;
ном – угловая скорость при номинальном
моменте Мном.
Следовательно:
Рис. 2 U Mном ;
c ном
Определим среднюю угловую скорость
главного вала. Угловая скорость ω0 с ис- так как крутящий момент на валу двигате-
пользованием трехфазного асинхронного ля Mдв , как правило, меньше Мном, то из
двигателя при установившемся движении рис. 2 следует, что:
определяется согласно [4] с помощью ли-
неаризованной статической характеристи- M 'дв Мном сd Mном дв ном U,
ки двигателя (рис. 2), так как влияние ди-
намической характеристики двигателя по или
утверждению авторов [5] несущественно. M 'дв Мном Uном Uдв.
162 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Приводя M'дв к главному валу станка, называются динамическими ошибками,
получим:
причем t 0 . Очевидно, что
M 'дв iпр (Мном Uном )iпр Uдвiпр;
так как n t – угловое ускорение звена при-
дв 0iпр , ведения. Правая часть уравнения движе-
а ния представляет собой возмущение, вы-
званное исполнительными механизмами и
М' iдв пр Мсо , технологическим процессом. Оно является
то функцией времени с периодом, равным
времени одного оборота главного вала с
Mcо Mном Uном iпр iпр2U0, периодом:
отсюда 2 ,
0
0 Мсо
где 0 – угловая скорость главного вала.
Обозначив главную часть через L(t),
имеем:
Mном Uном iпр .
i2пр U
Lt 1 dJrp n 02 Mc 0 t . (2)
2 dn
Уравнение движения звена приведения, Раскладывая в ряд Фурье, имеем:
которым является главный вал механизма,
без учета упругих свойств звеньев переда-
точного механизма:
Lt Lr cosr0t r , (3)
J0 U 1 J 'пр 0 t 02 Mc 0t, (1) r 1
2
где Lr – амплитуды гармоник; r – фазы
гармоник; r – номер гармоник.
Представленное уравнение является Lr 1 rJ rs 02 Mrc 2 1 rJ rc 0 2 Mrc ,
линейным неоднородным с постоянными 2 2
коэффициентами. Его решение искалось из
условия, что обобщенная координата 1 1 ,
определяется: Lr 2
n 0t t, cos r rJ 2 M rc
rs 0
где 0t – равномерное вращение звена sin r 1 1 rJ 2 M rs .
Lr 2
приведения; t – отклонение от равно- rc 0
мерного вращения, вызванное переменны- По знакам cosr и sinr определяются
ми силами исполнительного механизма. четверти тригонометрического круга, в ко-
торых расположены эти углы, а затем вы-
Возьмем производную: числяется абсолютное значение угла и
подставляется в (3).
n 0 t,
Продолжая не учитывать упругих
где t – отклонение от равномерного свойств клиноременной передачи привода,
вращения звена приведения; t и t динамические ошибки по углу поворота
t и по скорости t звена приведения
определяются:
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 163
Допустимое значение коэффициента
неравномерности движения:
t r cosr0t r r ,
r 1 2 6 2 2 Lr .
0 02 i пр4 U 2
где амплитуды гармоник: 0 r1
r J
r Lr . Неравномерность вращения указывает
r0 r2J0202 iпр4U2 на переменные нагрузки в исполнительных
механизмах (в нашем случае подвижных
Фазы гармоник: режущих кромок), отнесенные к главному
валу.
cos r r0 rJ00 ,
Поэтому на стадии проектирования по
r 2J 2 02 iпр4 U2 заданному коэффициенту неравномерно-
0 сти движения можно рассчитать необхо-
димое значение момента инерции как все-
sin r r0 rJ00 , го привода, так и отдельных его составля-
ющих.
r 2 J 2 02 iпр4 U2
0 Динамический момент – переменная
часть момента, действующая на выходном
валу передаточного механизма. Рассмат-
ривая систему двигатель – передаточный
t 0 rr sin r0t r r . механизм и не учитывая упругих свойств
r 1 передаточного механизма, можно записать
уравнение движения:
Абсолютные значения углов r опреде-
ляются аналогично вышеизложенному. Jд Mдв Mпм ,
Количество элементов ряда Фурье зависит
от требуемой точности расчетов. Как пока- где Jд iпр2 mр Vр2
зывает алгоритм расчетов, удовлетвори- Jр Jш1 02 Jш2,
тельная точность была получена при r = 6,
а высокая точность r = 12. Mдв М'двiпр;
Известно, что нормальное течение про- так как
цесса ткачества не может быть гарантиро-
ванно, если колебания скорости главного 0 ,
вала будут больше допустимых. Важной
динамической характеристикой рычажно- Mдв dM'дв
го механизма является неравномерность M' 0 iпр d 0 iпр ...
движения главного вала, которая характе- дв0
ризуется коэффициентом неравномерности
Mпм Mco Mпм,
его движения – . Коэффициент неравно-
мерности движения δ согласно [1] опреде-
ляется:
max min ,
0
где max , min – максимальные и мини- Mco M'дв0 0 iпр ,
мальные отклонения скорости главного dM'дв 0 U,
вала механизма от его средней величины d
ωо.
то
На величину коэффициента неравно-
мерности движения звена приведения су- Mпм Jд iп2рU.
щественное значение оказывает постоян-
ная составляющая приведенного момента Представляя динамический момент как
инерции массы J0 и крутизна механиче- сумму членов ряда Фурье, получим:
ской характеристики двигателя U.
164 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
2 2 02 i4пр U2
r J д
Lr cos r0t r r r ,
Mпм 2 2 02 i4пр U2
r 1 r J д
cosr rJ д 0 , Приведенный к главному валу коэффи-
циент жесткости ремней передачи:
r 2 J 2 02 i4пр U2
д
i2U . cпр 2cр R 2 ,
ш2
sin r r 2J 2 02 i4пр U 2 где ср – жесткость ремней на растяжение.
д Момент от упругих ремней в передаче:
Из последнего выражения следует, что M1 cпр cпр дв гв ,
фазовые углы r находятся во второй чет- где дв – угол поворота вала двигателя; гв
верти тригонометрического круга и их аб- – угол поворота главного вала.
солютное значение 90°<r<180°.
Вместе с деформацией ремней возника-
Характер динамического момента – ет момент сопротивления, обусловленный
знакопеременный. Поэтому для переда- внутренним трением в материале упругих
точного механизма возможна перекладка элементов. Следовательно, появится до-
зазоров в кинематических парах с ударны- полнительный момент, величина которого
ми нагрузками, что приводит к сокраще- пропорциональна скорости деформации:
нию сроков службы механизмов.
M2 b b дв гв ,
Условием отсутствия зазоров в кинема-
тических парах жестких передаточных ме- где b – коэффициент сопротивления упру-
ханизмов будет: гого звена.
Mдв0 Mпм п 0 . Коэффициент b обычно определяется
экспериментально. Для этого деформацию
Рассмотрим динамику установившего- измеряют по гармоническому закону:
ся движения механизма с учетом упругих
свойств передаточного механизма. 0 sin t .
Приводной двигатель станка связан с В предварительных расчетах коэффи-
его механизмами клиноременной переда- циент сопротивления можно принять:
чей (рис. 3), упругими свойствами которой
нельзя пренебрегать.
Рис. 3 b 0, 064 cр .
В результате деформации ветвей пере-
дачи главный вал повернется на угол Данная зависимость применима тогда,
(рис. 3). когда деформация упругих элементов пе-
редаточного механизма близка к гармони-
ческой.
Величина коэффициента b приводится
к звену приведения:
bпр 2bR 2 .
ш2
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 165
Уравнение движения главного вала имеет вид:
J0n bпр 1 '
n дв cпр n дв Mco n J n n 2 J пр n 2n Mc n .
В правой части уравнения стоят вели- ществляется методом последовательных
чины, которые вызывают возмущения в приближений.
механизме, то есть колебания угловой ско-
рости главного вала. Решение его осу- Предполагая, что возмущений нет,
вращение главного вала равномерное, пра-
вая часть уравнения приравнивается нулю:
J00 bпр n0 0 спр n0 0t Mco n0 0.
При нулевом приближении: Здесь y(t) – отклонение закона движе-
ния главного вала от равномерного враще-
0 0; n0 0; n0 0t . ния, называемое динамической ошибкой
После подстановок имеем: по углу поворота, а y t – динамическая
спр Mco 0 0 , ошибка по скорости.
Учитывая, что средний момент сил со-
где – статическая деформация в переда-
точном механизме. противления Mco n спр не зависит от
В первом приближении возмущения скорости, то есть является постоянной ве-
учитываются, тогда: личиной, то после подстановки в левую
часть первого приближения, а в правую
n' 0t yt; 'n 0 yt; часть нулевого приближения получим:
n' y .
J0y bпр y cпр y 1 J ' 0t 02 Mc 0t Lм t .
2 пр
Стоящая в правой части уравнения позволяет определить динамическую
Lм(t) представляет собой возмущающий ошибку по углу поворота:
момент, вызывающий динамическую
ошибку y(t). Lr cos '
r0t r r .
При этом запишем:
y cпр J0r202 2 bп2рr202
r 1
Lм t Lr t Динамическая ошибка по скорости:
0 ,
y r '
rLr0 sin r0 t r ,
раскладывая Lм(t) в ряд Фурье, имеем:
r1 cпр J0r202 2 b2прr202
tg ' bпрr0 ,
r cпр J0r202
Lм t Lr cosr0t r .
r 1 где ' находится в четвертой четверти
r
Периодическое решение уравнения
движения с учетом последнего выражения тригонометрического круга.
166 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Рассмотрим динамический момент в Мпм спрy bпрy .
передаточном механизме.
Подставляя в уравнение динамического
Переменная составляющая крутящего момента динамические ошибки по скоро-
момента на главном валу называется ди- сти и по углу поворота, получим:
намическим моментом и определяется:
Lrc2пр b2прr02 cos r0t r r r' ,
cпр J0r202 2 bп2рr202
Mпм
r 1
где r – фазовый угол гармоник находится станка фирмы "Dornier" // Изв. вузов. Технология
текстильной промышленности. – 2011, №5.
в первой четверти тригонометрического
круга и равен 2. Гусев В.А., Букина С.В., Дубинкин К.В.
Назначение и устройство кромкообразующих ме-
tg'r bпр r0 . ханизмов и классификация способов кромкообра-
Cпр зования в ткачестве // Изв. вузов. Технология тек-
стильной промышленности. – 2013, №3.
Коэффициент неравномерности движе-
ния главного вала рычажного механизма с 3. Букина С.В., Сысоева Е.К. Оценка рацио-
учетом упруговязких свойств клиноремен- нального расположения кинематических пар при
ной передачи: проектировании механизма кромкообразования
ткацкого станка фирмы "Dornier" // Изв. вузов.
' ymax ymin . Технология текстильной промышленности. – 2014,
0 №5.
ВЫВОДЫ 4. Коловский М.З. Динамика машин. – Л.:
ЛПИ, 1980.
1. Проведенный анализ позволит
определить контактные напряжения на 5. Приводные системы ткацких станков / Под
лезвиях ножниц и перейти к расчету изно- ред. И.А. Мартынова. – М.: Легпромиздат, 1991.
состойкости с целью оценки их режущей
способности при выработке различных ас- REFERENCES
сортиментов тканей и выбору материала
лезвий ножниц в случае их замены. 1. Gusev V.A., Bukina S.V., Dubinkin K.V. K
voprosu issledovanija iznosostojkosti nozhnic
2. На основе динамического анализа mehanizma kromkoobrazovanija tkackogo rapirnogo
условий работы кромкообразующего ме- stanka firmy "Dornier" // Izv. vuzov. Tehnologija
ханизма ткацкого станка получены ряд за- tekstil'noj promyshlennosti. – 2011, №5.
висимостей, характеризующих механику
установившегося движения машинного 2. Gusev V.A., Bukina S.V., Dubinkin K.V.
агрегата, которые позволят значительно Naznachenie i ustrojstvo kromkoobrazujushhih
снизить напряженность процесса ткане- mehanizmov i klassifikacija sposobov
формирования, неравномерность вращения kromkoobrazovanija v tkachestve // Izv. vuzov.
главного вала станка и обеспечить повы- Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2013, №3.
шение качества вырабатываемой ткани.
3. Bukina S.V., Sysoeva E.K. Ocenka
ЛИТЕРАТУРА racional'nogo raspolozhenija kinematicheskih par pri
proektirovanii mehanizma kromkoobrazovanija
1. Гусев В.А., Букина С.В., Дубинкин К.В. К tkackogo stanka firmy "Dornier" // Izv. vuzov.
вопросу исследования износостойкости ножниц Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2014, №5.
механизма кромкообразования ткацкого рапирного
4. Kolovskij M.Z. Dinamika mashin. – L.: LPI,
1980.
5. Privodnye sistemy tkackih stankov / Pod red.
I.A. Martynova. – M.: Legpromizdat, 1991.
Рекомендована кафедрой теории механизмов и
машин, деталей машин и проектирования техноло-
гических машин. Поступила 30.09.15.
_______________
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 167
УДК 677.05.151.256
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ТРЕПАЛЬНЫХ МАШИН
НА УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЗАЖИМНОГО МЕХАНИЗМА
INFLUENCE DESIGN PICKER
ON WORKING CONDITIONS CLAMPING MECHANISM
Н.И. КОВАЛЕНКО, С.Н. РАЗИН
N.I. KOVALENKO, S.N. RAZIN
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: info@ kstu.edu.ru
В статье приводится анализ конструктивного исполнения трепальных
машин различных моделей. Полученные результаты позволяют обоснован-
но подойти к их проектированию и модернизации с целью повышения эф-
фективности обработки прядей с одновременным снижением металлоем-
кости конструкции и энергозатрат.
The article provides an analysis of embodiment picker different models. The re-
sults allow reasonable approach to their design and modernization in order to in-
crease processing efficiency while reducing strands of metal construction and en-
ergy.
Ключевые слова: прядь, трепальные барабаны, направляющие русла,
трение, износ, металлоемкость.
Keywords: lock, scutching drums, bed rails, friction, wear, metal consump-
tion.
Надежность фиксации слоя в ремнях При всем многообразии существующих
зажимного механизма трепальных машин моделей зажимных механизмов и техниче-
существенным образом влияет на выход ских решений, направленных на совер-
длинного волокна. Она определяется сле- шенствование их работы, ни одно из них
дующими параметрами: силами трения, не выполняет в полной мере поставленной
возникающими между слоем и поверхно- перед ними задачи. Рассмотрим влияние
стями ремней; силами давления на ремни конструктивных особенностей зажимных
со стороны нажимных роликов прижимно- механизмов трепальных машин на силу
го устройства; силами натяжения, возни- зажима слоя в ремнях.
кающими в слое от действия бил трепаль-
ных барабанов; формой линии контакти- Сущность процесса трепания заключа-
рующих поверхностей, между которыми ется в поочередной обработке прядей в
зажимается обрабатываемый материал; каждой из секций трепальной машины.
расстоянием между осями нажимных ро- При этом одна часть пряди зажимается в
ликов, их диаметром и профилем [1…19]. ремнях, а оставшаяся часть свисает в зону
Следует заметить, что имеет место еще трепания и подвергается ударным воздей-
один фактор, существенно влияющий на ствиям со стороны бил трепальных бара-
надежность фиксации. Это свойства само- банов. В первой секции трепальной маши-
го материала, а также свойства потока ны зажимается вершинная часть пряди и
слоя, поступающего на переработку из обрабатывается комлевая. Во второй сек-
мяльной машины в трепальную. ции трепальной машины зажим осуществ-
ляется за обработанную комлевую часть, а
168 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
обработке подвергается вершинная часть ее секций. Внутри секций трепальной ма-
пряди. Рабочие ветви транспортирующих шины двустороннего действия оси тре-
ремней зажимных механизмов двигаются в пальных барабанов могут находиться или
металлических руслах, конструктивное в одной горизонтальной плоскости (маши-
исполнение которых определяется кон- ны МТ-530-Л, ШПО-2 и другие), или один
структивными особенностями трепальных барабан располагается выше другого (в
машин. К ним относится, в частности, вза- машинах МТ-100-Л, ТЛ-40, ТММ-200-К).
иморасположение барабанов в каждой из
а) б)
Рис. 1
Рассмотрим конструктивное испол- Ролики располагаются на определенном
нение трепальной машины МТ-530-Л расстоянии друг от друга. Установлено
(рис. 1-а), в которой оси трепальных бара- [20], что в середине каждого участка меж-
банов 1 и 2 расположены на одной высоте. ду каждой парой роликов силы трения
Била 3 барабанов поочередно наносят уда- имеют минимальное значение. Поэтому
ры по прядям слоя то с одной стороны, то именно в этих сечениях ("опасных сечени-
с другой. При каждом ударе участок пряди ях") отклонение вертикального участка
ОА между точкой зажима и кромкой биль- верхнего ремня от вертикального участка
ной планки отклоняется от вертикали на нижнего ремня создает условия, приводя-
некоторый угол α'. В результате действия щие к снижению сил зажима, а значит и
бил барабана 2 часть пряди, находящаяся в выпадению отдельных волокон. Ситуация
зажиме ремней на вертикальном участке осложняется тем, что поступающий на пе-
линии их контакта, будет прижиматься к реработку слой имеет ряд недостатков. К
вертикальной поверхности нижнего ремня ним относится неравномерность слоя по
4. А в результате действия бил барабана 1 толщине, растянутость по комлям и вер-
та же часть пряди будет прижиматься к шинам, угловая дезориентация, разнод-
вертикальной поверхности внутренней ча- линность и другие факторы. Они оказыва-
сти верхнего ремня 5. Обе стенки русла 6 и ют существенное влияние на расположе-
7 в рассматриваемой модели машины пря- ние прядей слоя вдоль линии контакта
молинейны, имеют одинаковый угол транспортирующих ремней зажимного ме-
наклона, а стенка 6 не соприкасается с ханизма. Самый негативный случай возни-
верхним ремнем 5 (рис.1-б). Отклонение кает при расположении прядей только на
участка пряди вследствие отсутствия опо- вертикальном участке линии контакта
ры может приводить к отклонению верти- ремней, либо его части. При данной кон-
кального участка верхнего ремня. Это от- струкции зажимного механизма пряди, за-
клонение повлечет за собой снижение сил жатые только на вертикальном участке ли-
зажима между слоем и поверхностями нии контакта ремней, выпадут в отходы
ремней на вертикальном участке линии их трепания, что в итоге приведет к сниже-
контакта. нию выхода длинного волокна за счет его
потерь.
Прижатие верхнего ремня к нижнему
осуществляется нажимными роликами.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 169
а) б)
Рис. 2
В модели трепальной машины МТ-100-Л механизмов, будут проявляться тем силь-
оси трепальных барабанов в каждой сек- нее, чем больше максимальный угол α от-
ции машины установлены на разной высо- клонения участка пряди между точкой ее
те (рис. 2-а). Русло транспортирующего зажима и кромкой бильной планки. Оче-
механизма имеет конструктивное отличие видно, что этот угол примет максимальное
от русла трепальной машины МТ-530-Л. В значение в момент, когда било барабана
первой секции трепальной машины стенка займет положение, перпендикулярное
8 русла, рис. 2-б, служит направляющей участку пряди, расположенному от точки
для вертикального участка верхнего ремня зажима до кромки била. Определим мак-
5. Левая стенка 9 является опорой для по- симальный угол отклонения пряди в за-
лозка, по которому перемещается нижний жимных механизмах трепальных машин
ремень 4. В результате воздействия на об- МТ-530-Л и МТ-100-Л.
рабатываемый материал бил барабана 1
прядь отклоняется от вертикального поло- На рис.1-а показана схема трепальных
жения на угол α" и прижимает боковую по- барабанов и зажимного механизма на ин-
верхность верхнего ремня 5 к стенке 8 тервале времени, когда било левого бара-
русла. В данной конструкции трепальной бана 1 первой секции трепальной машины
машины наличие опоры для боковой по- МТ-530-Л прижимает прядь к внутренней
верхности верхнего ремня исключает ее поверхности верхнего ремня. Оси враще-
отклонение и тем самым не снижает вели- ния барабанов расположены на одной вы-
чину сил зажима прядей. Однако следует соте, и точка зажима пряди в ремнях нахо-
заметить, что контакт стенки 8 русла с бо- дится на одинаковом расстоянии H от цен-
ковой поверхностью верхнего ремня 1 тров вращения барабанов О1 и О2. Из схе-
увеличивает силы трения, препятствую- мы видно:
щие продольному движению транспорти-
рующего ремня. Это приводит к снижению tgmax R cos max L ,
его срока службы и увеличению затрат H R sin max
электроэнергии. Следует заметить, что
теоретического обоснования различий в где Н – расстояние от оси барабана до точ-
конструктивном исполнении трепальных ки зажима пряди по вертикали; R – радиус
машин нами не обнаружено. В связи с трепального барабана; L – расстояние от
этим становится актуальной задача прове- точки зажима пряди до центра оси враще-
дения такого исследования. ния левого трепального барабана первой
секции трепальной машины, измеренного
Анализируя рассмотренные конструк- по горизонтали.
ции, можно сделать вывод о том, что нега-
тивные явления, присутствующие в каж- В результате несложных преобразова-
дом из вариантов исполнения зажимных ний получим формулу для определения
170 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
максимального угла отклонения пряди для необходимо, чтобы межосевое расстояние
трепальной машины МТ-530-Л: О1О2 и расстояние ОК от точки зажима пря-
ди до линии, соединяющей оси вращения
'max arcsin( R ) , (1) трепальной машины МТ-100-Л, соответ-
L2 H2 ствовали параметрам механизма машины
МТ-530-Л, то есть О1О2=2L, а ОК=Н.
где arctg L .
H В этом случае получим:
На рис. 2-а показаны трепальные бара- L2 H2 (R )2 ,
баны и зажимной механизм в момент
нанесения удара по пряди билом левого где – зазор между траекторией движения
барабана 1 первой трепальной секции ма- кромки бильной планки и точкой зажима
шины МТ-100-Л. Оси вращения барабанов пряди. Тогда:
расположены на разной высоте. Точка за-
жима пряди в ремнях находится на рассто- L1 Lcos H sin , (3)
янии L1 от центра вращения левого бара- L2 Lcos H sin , (4)
бана первой трепальной секции машины,
измеренного по горизонтали. где arcsin h .
2L
Рассмотрев схемы конструктивного ис-
полнения для двух типов трепальных ма- Анализируя эти формулы, можно сде-
шин, видим, что угол αmax определяется лать вывод о том, что увеличение угла
расположением левого барабана и точкой
зажима пряди. Учитывая, что правый ба- приводит к уменьшению расстояния L1 и
рабан не влияет на угол отклонения пряди,
и проведя аналогичные рассуждения, по- увеличению угла ''max . Это, в свою оче-
лучим формулу для определения макси-
мального угла отклонения пряди для тре- редь, приводит к увеличению горизонталь-
пальной машины МТ-100-Л: ной составляющей силы натяжения пряди,
которая приводит либо к отклонению боко-
''max arcsin( R ) , (2) вой поверхности ремня (при отсутствии
L12 H12 опоры), либо к увеличению силы трения и
износу ремня (при наличии опоры).
где arctg L1 .
H1 Следует отметить, что изменение угла
Анализируя полученные результаты, приводит к изменению габаритов машины.
можно сделать вывод о том, что для меха- Используя полученные зависимости, можно
низма машины МТ-530-Л угол αmax будет определить параметры, которые определяют
меньше, чем для механизма машины МТ- габариты машины по вертикали:
100-Л, то есть 'max < ''max . Это объясня- H1 H cos Lsin
ется тем, что L1 < L, и это приводит к то- и по горизонтали:
му, что в формуле (1) первое слагаемое
меньше, чем аналогичное в формуле (2), а L1 L2 2Lcos .
второе больше. При этом α''max будет тем
больше, чем меньше L1 и чем больше h. Увеличение угла приводит к увели-
чению габаритов машины по высоте и
Заметим, что схема механизма машины уменьшению по ширине.
МТ-100-Л получается из схемы механизма
машины МТ-530-Л за счет поворота отрезка ВЫВОДЫ
О1О2 относительно точки О1 против часовой
стрелки на угол . Для того, чтобы эффек- 1. Анализ конструкций трепальных
машин позволил установить, что увеличе-
тивность обработки в обоих случаях остава- ние высоты подъема оси правого барабана
лась одинаковой у обоих типов машин, по отношению к оси левого барабана при-
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 171
водит к увеличению угла отклонения пря- 9. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
ди от вертикали. Моделирование напряженно-деформированного
состояния моделей транспортирующих ремней
2. В конструкциях трепальных машин с трепальной машины // Изв. вузов. Технология
расположением осей трепальных бараба- текстильной промышленности. – 2010, №5.
нов на одной высоте сила натяжения мо-
жет приводить к уменьшению силы зажи- 10. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
ма пряди на вертикальном участке верхне- Моделирование некоторых параметров нажимного
го ремня за счет его отклонения, что при- устройства трепальной машины // Вестник
водит к выпадению ценного длинного во- Костромского гос. технолог. ун-та. – Кострома,
локна в отходы трепания. 2010, №23.
3. В конструкциях трепальных машин с 11. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
расположением осей трепальных бараба- Моделирование взаимодействия элементов
нов на разной высоте увеличение угла от- транспортирующего механизма трепальной
клонения пряди может приводить к уве- машины // Изв. вузов. Технология текстильной
личению сил трения о боковую поверх- промышленности. – 2011, №5.
ность верхнего ремня, что приводит к уве-
личению износа ремня. 12. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Буров М.С.,
Коржев В.Н. Компьютерное моделирование
ЛИТЕРАТУРА транспортирующих ремней зажимного механизма
трепальной машины // Изв. вузов. Технология
1. Коваленко Н.И. Совершенствование текстильной промышленности. – 2012, №4.
транспортирующего механизма трепальной
машины: Дис….канд. техн. наук. – Кострома, 2005. 13. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Буров М.С.
Математическое моделирование зажима слоя в
2. Коваленко Н.И., Разин С.Н. Определение транспортирующих ремнях трепальной машины //
силы зажима пряди произвольной длины в Изв. вузов. Технология текстильной промышлен-
транспортирующих ремнях трепальной машины // ности. – 2012, №5.
Вестник Костромского гос. технолог. ун-та. –
Кострома, 2006, №13. 14. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Буров М.С.
Имитационное моделирование слоя стеблей льна
3. Разин С.Н., Гришин А.Г., Коваленко Н.И. при его обработке в трепальной машине //Изв.
Проверка формулы Эйлера при исследовании вузов. Технология текстильной промышленности. –
взаимодействия гибкой нити с шероховатым 2012, №6.
цилиндром // Изв. вузов. Технология текстильной
промышленности. – 2006, №4С. 15. Разин С.Н., Коваленко Н.И., Буров М.С.
Моделирование процесса взаимодействия слоя
4. Коваленко Н.И., Разин С.Н. Возможности льна с рабочими органами трепальной машины //
снижения сил натяжения прядей льна вблизи их Изв. вузов. Технология текстильной промыш-
зажима при трепании // Вестник ВНИИЛК. – ленности. – 2013, №1.
Кострома, 2007, №3.
16. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
5. Коваленко Н.И. Анализ конструктивных Влияние расстояния между нажимными роликами
решений транспортирующих ремней трепальных на силу зажима слоя в ремнях трепальной
машин на основе их компьютерного машины// Изв. вузов. Технология текстильной
моделирования // Изв. вузов. Технология промышленности. – 2013, №2.
текстильной промышленности. – 2007, №6С.
17. Коваленко Н.И., Разин С.Н. Моделирование
6. Коваленко Н.И., Разин С.Н. Компьютерное напряженно-деформированного состояния транс-
моделирование процесса взаимодействия гибкой портирующих ремней трепальной машины
нити с шероховатой поверхностью. – Деп. в поляризационно-оптическим методом// Изв. вузов.
ВИНИТИ. – №432-В2008. – М., 2008. Технология текстильной промышленности. – 2013,
№3.
7. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Балабаев П.С.,
Соколов А.В. Экспериментальное определение 18. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
жесткости транспортирующих ремней трепальной Исследование влияния диаметра нажимных роли-
машины // Изв. вузов. Технология текстильной ков на силу зажима слоя в ремнях трепальной
промышленности. – 2009, №4С. машины // Изв. вузов. Технология текстильной
промышленности. – 2013, №5.
8. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Соколов А.В.
Направления исследования и совершенствования 19. Коваленко Н.И., Разин С.Н., Буров М.С. Си-
расчетов элементов транспортирующего механизма стема автоматизированного расчета сил трения
трепальной машины для льна // Вестник слоя льняного волокна о поверхности ремней за-
Костромского гос. технолог. ун-та. – Кострома, жимного устройства// Изв. вузов. Технология
2009, №21. текстильной промышленности. – 2013, №5.
20. Соколов А.В. Совершенствование зажимно-
го механизма трепальных машин для льна:
Дис….канд. техн. наук. – Кострома, 2012.
172 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
REFERENCES Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
2011, №5.
1. Kovalenko N.I. Sovershenstvovanie 12. Kovalenko N.I., Razin S.N., Burov M.S.,
transportirujushhego mehanizma trepal'noj mashiny: Korzhev V.N. Komp'juternoe modelirovanie
Dis….kand. tehn. nauk. – Kostroma, 2005.
transportirujushhih remnej zazhimnogo mehanizma
2. Kovalenko N.I., Razin S.N. Opredelenie sily trepal'noj mashiny // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj
promyshlennosti. – 2012, №4.
zazhima prjadi proizvol'noj dliny v transportirujushhih
remnjah trepal'noj mashiny // Vestnik Kostromskogo 13. Kovalenko N.I., Razin S.N., Burov M.S.
gos. tehnolog. un-ta. – Kostroma, 2006, №13.
Matematicheskoe modelirovanie zazhima sloja v
3. Razin S.N., Grishin A.G., Kovalenko N.I. transportirujushhih remnjah trepal'noj mashiny // Izv.
vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
Proverka formuly Jejlera pri issledovanii 2012, №5.
vzaimodejstvija gibkoj niti s sherohovatym cilindrom // 14. Kovalenko N.I., Razin S.N., Burov M.S.
Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
2006, №4S. Imitacionnoe modelirovanie sloja steblej l'na pri ego
4. Kovalenko N.I., Razin S.N. Vozmozhnosti obrabotke v trepal'noj mashine //Izv. vuzov.
Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2012, №6.
snizhenija sil natjazhenija prjadej l'na vblizi ih zazhima
pri trepanii // Vestnik VNIILK. – Kostroma, 2007, №3. 15. Razin S.N., Kovalenko N.I., Burov M.S.
5. Kovalenko N.I. Analiz konstruktivnyh reshenij Modelirovanie processa vzaimodejstvija sloja l'na s
transportirujushhih remnej trepal'nyh mashin na osnove rabochimi organami trepal'noj mashiny // Izv. vuzov.
Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2013, №1.
ih komp'juternogo modelirovanija // Izv. vuzov.
Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2007, №6S. 16. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V.
6. Kovalenko N.I., Razin S.N. Komp'juternoe Vlijanie rasstojanija mezhdu nazhimnymi rolikami na
modelirovanie processa vzaimodejstvija gibkoj niti s silu zazhima sloja v remnjah trepal'noj mashiny// Izv.
sherohovatoj poverhnost'ju. – Dep. v VINITI. – №432- vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
V2008. – M., 2008. 2013, №2.
7. Kovalenko N.I., Razin S.N., Balabaev P.S., 17. Kovalenko N.I., Razin S.N. Modelirovanie
Sokolov A.V. Jeksperimental'noe opredelenie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija
zhestkosti transportirujushhih remnej trepal'noj transportirujushhih remnej trepal'noj mashiny
mashiny // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj poljarizacionno-opticheskim metodom// Izv. vuzov.
promyshlennosti. – 2009, №4S. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2013, №3.
8. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V. 18. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V.
Napravlenija issledovanija i sovershenstvovanija Issledovanie vlijanija diametra nazhimnyh rolikov na
raschetov jelementov transportirujushhego mehanizma silu zazhima sloja v remnjah trepal'noj mashiny // Izv.
vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
trepal'noj mashiny dlja l'na // Vestnik Kostromskogo 2013, №5.
gos. tehnolog. un-ta. – Kostroma, 2009, №21.
9. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V. 19. Kovalenko N.I., Razin S.N., Burov M.S.
Modelirovanie naprjazhenno-deformirovannogo Sistema avtomatizirovannogo rascheta sil trenija sloja
sostojanija modelej transportirujushhih remnej l'njanogo volokna o poverhnosti remnej zazhimnogo
trepal'noj mashiny // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj ustrojstva// Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj
promyshlennosti. – 2010, №5. promyshlennosti. – 2013, №5.
10. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V. 20. Sokolov A.V. Sovershenstvovanie zazhimnogo
mehanizma trepal'nyh mashin dlja l'na: Dis….kand.
Modelirovanie nekotoryh parametrov nazhimnogo tehn. nauk. – Kostroma, 2012.
ustrojstva trepal'noj mashiny // Vestnik Kostromskogo
gos. tehnolog. un-ta. – Kostroma, 2010, №23.
11. Kovalenko N.I., Razin S.N., Sokolov A.V. Рекомендована кафедрой информационных
технологий и защиты информации. Поступила
Modelirovanie vzaimodejstvija jelementov
30.09.15.
transportirujushhego mehanizma trepal'noj mashiny //
_______________
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 173
677.057.121:519.612
АЛГОРИТМЫ ЧИСЛЕННОГО СТАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВАЛОВ
ВАЛКОВЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАШИН
NUMERICAL ALGORITHMS FOR STATIC ANALYSIS OF SHAFTS
FOR ROLLER TEXTILE MACHINES.
В.А.МАРТЫШЕНКО, А.В. ПОДЪЯЧЕВ
V.A. MARTYSHENKO, A.V. POD'YACHEV
(Военная академия радиационной, химической
и бактериологической защиты им. Маршала С.К. Тимошенко,
Костромской государственный технологический университет)
(Military Academy of Radiation, Chemical
and Bacteriological Protection Named after Marshal S.K. Timoshenko,
Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]; [email protected]
В статье изложены вопросы статического анализа валов валковых
текстильных машин с использованием численного метода. Приведен
алгоритм решения задачи без и с учетом сил собственного веса.
The article presents the issues of static analysis of roller shafts for textile ma-
chinery using numerical method. The algorithm of solving the problem without
and with the force of its own weight.
Ключевые слова: валковый модуль, краевые условия, численный
метод, дифференциальные уравнения.
Keywords: roller module, boundary conditions, numerical method, differen-
tial equations.
Ранее были рассмотрены вопросы где EIn – изгибная жесткость участка n-го
статического анализа двухвалкового [1] и
трехвалкового [2] модулей аналитическим вала; (n-1)(n) – коэффициент упругости ос-
способом. Использование численного мето- нования между участками n-го и (n-1)-го
да для решения задачи статического анализа вала; vn – прогиб участка n-го вала.
валковых модулей текстильных машин
позволяет оптимизировать процедуру авто- Краевые кинематические и статические
матизированного построения уравнений условия представлены выражениями (2) и
состояния рассматриваемого объекта. (3) соответственно:
В зависимости от количества валов (v1)z=0 = V2(1); -(dv1/dz)z=0 = 2(1);
валковый модуль относится к многоточеч-
ной краевой задаче (4 точки – для двух- (v1)z=l = V1(1); -(dv1/dz)z=l = 1(1);
валкового модуля, 6 точек – для трехвал-
кового модуля и т.д.) и описываемой си- (v2)z=0 = V4(2); -(dv2/dz)z=0 = 4(2); (2)
стемой n-дифференциальных уравнений (v2)z=l = V3(2); -(dv2/dz)z=l = 3(2);
четвертого порядка: …………………………
EI1v1IV + 12( v1 – v2) = 0; (vn)z=0 = V2n(n);-(dvn/dz)z=0 = 2n(n);
EI2v2IV + 12( v2 – v1) + 23( v2 – v3) = IV0;
EI3v3IV + 23( v3 – v2) + 34( v3 – v4) = 0; (1) (vn)z=l = V2n-1(n);-(dvn/dz)z=l = 2n-1(n),
…………………………………..
EInvnIV + (n-1)(n)( vn – vn-1) = 0, где vn – прогиб участка n-го вала; V2n(n),
V2n-1(n) – узловые линейные перемещения в
концевых сечениях участка n-го вала;
2n(n), 2n-1(n) – узловые угловые перемеще-
ния в концевых сечениях участка n-го ва-
ла.
174 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
(EI1d3v1/dz3)z=0 = Fy2(1); (EI1d2v1/dz2)z=0 = Mx2(1); (3)
- (EI1d3v1/dz3)z=l = Fy1(1); - (EI1d2v1/dz2)z=l = Mx1(1);
(EI2d3v2/dz3)z=0 = Fy4(2); (EI2d2v2/dz2)z=0 = Mx4(2);
- (EI2d3v2/dz3)z=l = Fy3(2); - (EI2d2v2/dz2)z=l = Mx3(2);
……………………………………………………..
(EInd3vn/dz3)z=0 = F2n(n); (EInd2vn/dz2)z=0 = M2n(n);
- (EInd3vn/dz3)z=l = F2n-1(n); - (EInd2vn/dz2)z=l = M2n-1(n),
где F2n(n), F2n-1(n) – узловые поперечные си- Введем новые безразмерные перемен-
лы в концевых сечениях n-го вала; M2n(n), ные X, связанные с функциями V1 … Vn и
M2n-1(n) – узловые изгибающие моменты в их производными соотношениями:
концевых сечениях n-го вала.
X2i-1 = Vi/l0; X2i = dX2i-1/d; X2i+2n = Ii/I0 dX2i/d; X2i+(2n-1) = dX2i+4/d, (4)
где i – номер вала; n – количество валов в А= А11 А12 , (6)
А21 А22
валковом модуле; X2i = - i; X2i+(2n-1) =
Mil0/(E0I0); X2i+2n = Fil02/(E0I0); (i =1 … n); где А11 = А22Т, а ненулевые элементы мат-
E0, I0, l0 – нормирующие множители. риц А11 и А12 имеют значения A11[2i-1,2i] =
Уравнения (4) и (1) образуют систему 1; A12[2i,2i] = I0/I1; i =(1,2,3).
линейных однородных дифференциальных
уравнений первого порядка:
dX/d = A X, (5) A21 = -r0 r0 r0
r0 -(+)r0 r0
где X = [X1, X2, … X4n]т – вектор кинема- r0
тических и статических начальных пара-
метров. где ro = ℓ04/(E0I0).
Собственный вес валов валкового
После интегрирования уравнения на
модуля достигает нескольких сот
интервале 0 <= <=1 и выполнения ли- килограммов, что при определенных
нейных преобразований получаем матрицу технологических режимах составляет
состояния К. заметную часть от усилия прижима одного
вала к другому валу. В связи с этим
Матрица связи А для сэндвич-элемента систему однородных дифференциальных
двухвалкового модуля имеет вид уравнений для статического анализа (1)
дополним неоднородными членами:
1
I0/I1
1 EI1v1IV + 12( v1 – v2) = g1;
EI2v2IV + 12(v2 – v1) + 23(v2 – v3) = g2;
А = -r r I0/I2 , EI3v3IV + 23(v3 – v2) + 34(v3 – v4) = g3; (7)
…………………………………..
1 EInvnIV + (n-1)(n)( vn – vn-1) = gn,
r -r где gn – собственный погонный вес валов.
Уравнения (4) и (7) образуют систему
1
линейных неоднородных дифференциаль-
где r = (n-1)(n)l04/(E0I0). ных уравнений первого порядка вида (5):
Для трехвалкового модуля матрица А
представлена блочными квадратными мат-
рицами шестого порядка
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 175
dX/d = A X + В G, (8) V1 и V2 в один вектор V= [V1, V2]T, а
векторы F1 и F2 – в вектор F= [F1, F2]T.
где G = [0, 0, … 0, -g1, 0, … -gn, 0]т – вектор
свободных членов. Количество нулевых После выполнения соответствующих
элементов в первой части вектора равно матричных операций над (10) в итоге по-
2n, количество пар -gi, 0 равно n. лучаем:
Решение системы уравнений (8) F = K V + H G , (11)
находим в виде суммы общего и частного или:
решения.
F1 = K11 K12 · V1 + H1 · G, (12)
Для нахождения общего решения рас- F2 K21 K22 V2 H2
сматриваем систему (8) последовательно
4n раз при нулевом векторе G на интервале где F = [F1, F2]T; V= [V1, V2]Т; K11, K12, K21,
интегрирования (0; z). Первый раз реше- K22, H1, H2 – матрицы, полученные при
ние выполняем при векторе начальных преобразовании (10).
краевых условий (1, 0, … , 0), второй раз –
(0,1, … ,0), и, наконец, 4n-й раз – (0,0,…,1). Далее уравнения состояния для отдель-
ных элементов автоматизировано собира-
Численное интегрирование системы ются в одно уравнение состояния всего
уравнений n раз дает соответственно n валкового модуля с помощью матрицы то-
векторов, являющихся столбцами матрицы пологии. Решение системы линейных ал-
А. В левой части равенства получаем зна- гебраических уравнений позволяет опре-
чения кинематических и статических па- делить узловые перемещения, а обратный
раметров в правом сечении: переход к уравнениям состояния отдель-
ных элементов – узловые силовые факту-
V2 = A11 A12 · V1 , (9) ры по всем отдельным элементам.
F2 A21 A22 F1
где V1, V2 – векторы узловых перемеще- ВЫВОДЫ
ний в левом и правом сечении соответ-
ственно; F1, F2 – векторы узловых силовых Представленные алгоритмы примене-
факторов в левом и правом сечении соот- ния численного метода для статического
ветственно. анализа валов валковых модулей тек-
стильных машин позволяют проводить
Нахождение частного решения прово- расчеты валковых модулей с произволь-
дим при нулевом векторе начальных пара- ным количеством валов с учетом тополо-
метров. При первом интегрировании при- гии структуры их соединения в модуле.
нимаем G со значением 1 на месте g1, на
месте g2, и так до n. В итоге получаем n ЛИТЕРАТУРА
векторов матрицы В размерностью 4n*n. С
учетом частного решения уравнение (9) 1. Мартышенко В.А., Подъячев А.В. Алго-
окончательно принимает вид: ритмы расчета удельных нагрузок в жале валов
двухвалковых механизмов // Изв. вузов. Техноло-
V2 A11 A12 · V1 + B1 · G (10) гия текстильной промышленности. – 1988, №3.
=
F2 A21 A22 F1 B2 2. Мартышенко В.А., Подъячев А.В. Матема-
тическая модель статического анализа 3-валкового
где G = [-g1, -gn]Т. модуля // Изв. вузов. Технология текстильной про-
Уравнение (10) неудобно для решения мышленности. – 1997, №5.
задач, содержащих последовательно REFERENCES
расположенные участки, каждый из
которых описывается уравнением (10). 1. Martyshenko V.A., Pod''jachev A.V.
Для получения уравнения состояния
элемента необходимо объединить векторы Algoritmy rascheta udel'nyh nagruzok v zhale valov
dvuhvalkovyh mehanizmov // Izv. vuzov. Tehnologija
tekstil'noj promyshlennosti. – 1988, №3.
176 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
2. Martyshenko V.A., Pod''jachev A.V. Ma- Рекомендована кафедрой инженерной графики,
теоретической и прикладной механики КГТУ. По-
tematicheskaja model' staticheskogo analiza 3- ступила 30.09.15.
valkоvogo modulja // Izv. vuzov. Tehnologija
tekstil'noj promyshlennosti. – 1997, №5. _______________
УДК 677.051
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ВОЛОКНООЧИСТИТЕЛЯ
DEVELOPMENT OF A CONCEPTUAL MODEL OF THE FIBER CLEANER
Д.А. ЛЕБЕДЕВ
D.A. LEBEDEV
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]
В работе рассматриваются вопросы методологии проектирования во-
локноочистительных машин.
The paper discusses issues in the design methodology of cleaning machines.
Ключевые слова: волокноочиститель, проектирование машин, хлопок,
короткоштапельное льняное волокно, текстильное машиностроение.
Keywords: fibercleaner, design of machines, cotton, short-staple linen fibre,
textile mechanical engineering.
Важной задачей для совершенствова- Рис. 1
ния современной очистительной техники,
снижения ее энергоемкости, создания гиб-
ких и адаптивных производственных си-
стем является разработка обобщенной ме-
тодологии проектирования волокноочи-
стителей, поскольку технический и функ-
циональный уровень будущей машины в
значительной степени определяется про-
ектными решениями, которые принимают-
ся еще на ранних стадиях проектирования.
Содержание и последовательность ра-
бот на ранних стадиях проектирования, в
целом определяемых как концептуальное
проектирование, в графической форме
представлены на рис. 1.
Работа выполнена под руководством проф., докт. техн. наук А.Р. Корабельникова. 177
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
В работе [1] были рассмотрены общие перейти к решению поставленной задачи и
вопросы методологии проектирования во- лежит в основе концептуальной модели
локноочистительных машин, основные волокноочистителя.
этапы проектирования и решаемые при
этом задачи. Концептуальная модель волокноочи-
стителя позволяет воспроизвести логику
Задачей ключевых этапов концепту- функционирования исследуемой техниче-
ального проектирования, относящихся к ской системы, ее структуру и свойства
макроуровню, является выбор и обоснова- элементов, образующих эту систему, то
ние функциональной структуры очисти- есть причинно-следственные связи, при-
тельной машины, а также принципов дей- сущие системе и существенные для до-
ствия или способов, на основе которых бу- стижения цели моделирования. При этом
дут реализованы функции, предусмотрен- нет необходимости для проникновения в
ные при выборе структуры машины. Свя- суть механизма явлений, происходящих
зующим звеном этих этапов проектирова- как в самой машине, так и в обрабатывае-
ния должна выступить концептуальная мом волокнистом материале [4], [5].
модель волокноочистителя, определяющая
структуру проектируемой системы, свой- При построении модели волокноочи-
ства ее элементов и причинно- ститель будем рассматривать как целост-
следственные связи. ную систему, которую расчленим на от-
дельные подсистемы или элементы. Части
На основе результатов анализа иссле- системы необходимо связать структурны-
дований в области волокноочистки и ана- ми отношениями, описывающими подчи-
лиза способов ее реализации [2], [3] нами ненность и логическую последователь-
определена совокупность технологических ность решения задач. Для такого рода ана-
функций и соответствующих им подси- лиза будем использовать понятие "черного
стем, то есть устройств в их взаимосвязи, ящика". Концептуальная модель волокно-
образующих функциональную структуру очистителя представлена на рис. 2.
очистительной машины [1]. Это позволяет
Рис. 2
Совокупность факторов, воздействую- будет определяться следующими входны-
щих на систему и оказывающих влияние ми параметрами.
на эффективность ее функционирования,
178 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Свойства волокнистого материала Х1 – Динамические параметры Х8 – динами-
вид волокна (хлопковое или короткошта- ческие параметры рабочих органов очи-
пельное льняное волокно), линейная плот- стительного устройства: например, масса,
ность, штапельная длина, влажность, со- момент инерции, жесткость вала пильного
держание пороков и сорных примесей в цилиндра.
волокне до очистки (исходная засорен-
ность) и распределение сорных примесей Геометрия, компоновка Х9 – геометри-
по фракциям в зависимости от степени ческие характеристики рабочих органов
связи с волокном. выводящего устройства: например, диа-
метр и рабочая ширина щеточного бараба-
Геометрия, компоновка Х2 – геометри- на, количество и размеры щеток; компо-
ческие характеристики рабочих органов новка устройства.
питающего устройства: например, диамет-
ры питающих валиков, рабочая ширина Кинематические параметры Х10 – ки-
валиков; компоновка устройства. нематические параметры выводящего
устройства: например, окружная и угловая
Кинематические параметры Х3 – кине- скорость щеточного барабана.
матические параметры питающего устрой-
ства: например, окружная и угловая ско- Динамические параметры Х11 – дина-
рость питающих валиков. мические параметры рабочих органов вы-
водящего устройства: например, масса,
Динамические параметры Х4 – динами- момент инерции, жесткость вала щеточно-
ческие параметры рабочих органов пита- го барабана.
ющего устройства: например, массы, мо-
менты инерции, жесткость питающих ва- Геометрия, компоновка Х12 – геомет-
ликов. рические характеристики устройства вы-
вода сора: например, форма и размеры
Нагрузка Х5 – нагрузки, присутствую- угарной камеры, параметры жалюзийной
щие в питающем устройстве: например, решетки; компоновка устройства.
общее усилие питающей валковой пары,
приходящееся на создание удельной Входные параметры очистительного
нагрузки, необходимой для сжатия волок- устройства Xoi, которые одновременно яв-
нистого материала, и давления вдоль зоны ляются и выходными параметрами пита-
контакта валков и волокнистого материа- ющего устройстваYпi.
ла, необходимого для создания сдвига во-
локнистых слоев, направленного на интен- Свойства волокнистого материала Xo1
сификацию процесса миграции сорных (Yп1) – объемная плотность волокнистой
примесей [6]. массы, линейная плотность волокна, шта-
пельная длина, влажность, распределение
Геометрия, компоновка Х6 – геометри- сорных примесей по фракциям в зависи-
ческие характеристики рабочих органов мости от степени связи с волокном, сте-
очистительного устройства: например, пень параллелизации волокон.
диаметр и рабочая ширина пильного ци-
линдра, расстояние между пильными дис- Скорость питания Xo2 (Yп2) – скорость
ками, параметры зуба пилы, толщина пи- подачи волокнистого материала на рабо-
лы, угол установки колосников, расстоя- чий орган очистительного устройства.
ние между колосниками, форма попереч-
ного сечения колосников, угол и радиус Равномерность питания Xo3 (Yп3) – рав-
скругления рабочей кромки колосника, ве- номерность подачи волокнистого материа-
личина технологической разводки и др.; ла на рабочий орган очистительного
компоновка устройства. устройства.
Кинематические параметры Х7 – кине- Воздушный напор Xo4 (Yп4) – характе-
матические параметры очистительного ристики воздушного потока при прямо-
устройства: например, окружная и угловая точном питании.
скорость пильного цилиндра.
Распределение напряжений Xo5 (Yп5) –
закон распределения нормальных и каса-
тельных напряжений в волокне в зоне кон-
такта питающих валков.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 179
Входные параметры устройства вывода жание сорных примесей и пороков волок-
волокна Xвi, которые одновременно явля- на после очистки, то есть очистительный
ются и выходными параметрами очисти- эффект на волокноочистителе Y2.
тельного устройстваYоi.
Ко второй группе выходных парамет-
Свойства волокнистого материала Xв1 ров, направленных на повышение техниче-
(Yо1) – объемная плотность волокнистого ского и функционального уровня очисти-
материала, линейная плотность волокна, тельной машины, следует отнести: произ-
штапельная длина, влажность, распределе- водительность волокноочистителя Y3; ма-
ние сорных примесей по фракциям в зави- териало- и энергоемкость очистительной
симости от степени связи с волокном. машины Y4; потери волокнистого матери-
ала, то есть волокнистость отходов Y5.
Скорость съема Xв2 (Yо2) – скорость
съема волокнистого материала с рабочего Выходные параметры в своей совокуп-
органа очистительного устройства. ности формируют общие качественные и
количественные показатели процесса
Равномерность съема Xв3 (Yо3) – рав- очистки Y, характеризующие выполнение
номерность съема волокнистого материала соответствующих требований.
с рабочего органа очистительного устрой-
ства. Заключительные этапы работ, относя-
щихся к стадиям проектирования, вклю-
Инерционные нагрузки Xв4 (Yо4) – ха- чают поиск и обоснование вариантов кон-
рактеристика инерционных нагрузок, дей- структивного решения в соответствии с
ствующих на волокнистый материал и принятой концепцией очистительной ма-
сорные примеси, находящиеся на откры- шины с их сравнительными оценками,
той поверхности волокна, при очистке в предварительной конструктивной прора-
свободном состоянии в зоне взаимодей- боткой, включая общую компоновку очи-
ствия с рабочим органом и при очистке стительной машины и, кроме того, расчеты
аэродинамическими потоками [7], [8]. основных параметров. Сформированная же
нами концептуальная модель волокноочи-
Миграция сорных примесей Xв5 (Yо5) – стителя без усложнения и излишней на
характеристика нагрузок, действующих на данном этапе постановки задачи детализа-
отдельные слои волокнистого материала и ции системы воспроизводит логику функ-
глубокозалегающие в массе волокна сор- ционирования рассматриваемой техниче-
ные примеси при сдвигании слоев, разре- ской системы и дает возможность перейти
жении и обработке в зажатом состоянии, и к дальнейшему решению поставленных
являющихся причиной миграции сорных задач проектирования.
примесей и ослабления их связей с волок-
ном [9]. ЛИТЕРАТУРА
Входные параметры устройства вывода 1. Лебедев Д.А. Общий подход к
сора Xсi, которые одновременно являются проектированию волокноочистителей // Изв. вузов.
и выходными параметрами очистительно- Технология текстильной промышленности. – 2014,
го устройстваYоi. № 5. С. 112…116.
Воздушные потоки Xс1 (Yо7) – характе- 2. Лебедев Д.А., Корабельников А.Р. Развитие
ристики воздушных потоков, формируе- теории процессов и машин для очистки
мых вращающимся рабочим органом очи- натуральных волокон. – Кострома: Издательство
стительного устройства. Костромского государственного технологического
университета, 2013.
К первой группе выходных параметров
волокноочистителя, направленных на 3. Корабельников Р.В., Корабельников А.Р.,
улучшение качественных характеристик Лебедев Д.А. Основы выбора операций при очистке
волокнистого материала, относятся: свой- короткоштапельного волокна (хлопка, льна) // Изв.
ства волокна, что определяется величиной вузов. Технология текстильной промышленности. –
относительной разрывной нагрузки волок- 2010, № 1. С. 24…27.
на после обработки, а также средней шта-
пельной длиной волокна и процентным 4. Калинин Е.Н. Концептуальная модель
содержанием коротких волокон Y1; содер- процесса взаимодействия валкового устройства с
текстильным материалом // Изв. вузов. Технология
текстильной промышленности. – 2000, №2.
180 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
5. Ершов С.В., Калинин Е.Н. Концептуальная 3. Korabel'nikov R.V., Korabel'nikov A.R.,
модель процесса механического воздействия на Lebedev D.A. Osnovy vybora operacij pri ochistke
текстильный материал в валковом устройстве с
динамическим режимом нагружения // Изв. вузов. korotkoshtapel'nogo volokna (hlopka, l'na) // Izv.
Технология текстильной промышленности. – 2011, vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
№7. С. 118…120. 2010, № 1. S. 24…27.
6. Корабельников Р.В., Корабельников А.Р., 4. Kalinin E.N. Konceptual'naja model' processa
Лебедев Д.А., Чигасов А.Е. Особенности
воздействия на сорные частицы в волокнистой vzaimodejstvija valkovogo ustrojstva s tekstil'nym
массе при обработке ее в вальцах // Изв. вузов. materialom // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj
Технология текстильной промышленности.– 2010, promyshlennosti. – 2000, №2.
№6.
5. Ershov S.V., Kalinin E.N. Konceptual'naja
7. Лебедев Д.А., Корабельников А.Р., Ширяев
К.Е., Корабельников Р.В. Нелинейная модель model' processa mehanicheskogo vozdejstvija na
воздействия на сорную частицу при очистке
волокна // Изв. вузов. Технология текстильной tekstil'nyj material v valkovom ustrojstve s
промышленности. – 2009, №5. dinamicheskim rezhimom nagruzhenija // Izv. vuzov.
Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2011, №7.
8. Корабельников А.Р., Лебедев Д.А., Шутова S. 118…120.
А.Г. Выделение сорных примесей с поверхности
слоя волокнистого материала // Изв. вузов. 6. Korabel'nikov R.V., Korabel'nikov A.R.,
Технология текстильной промышленности. – 2012,
№4. Lebedev D.A., Chigasov A.E. Osobennosti
9. Корабельников А.Р., Корабельников Р.В., vozdejstvija na sornye chasticy v voloknistoj masse pri
Лебедев Д.А. Теоретические аспекты механизма obrabotke ee v val'cah // Izv. vuzov. Tehnologija
выделения сорных частиц из волокнистого tekstil'noj promyshlennosti.– 2010, №6.
материала при сдвигании слоев (разрежении) //
Изв. вузов. Технология текстильной 7. Lebedev D.A., Korabel'nikov A.R., Shirjaev
промышленности. – 2010, №8.
K.E., Korabel'nikov R.V. Nelinejnaja model'
REFERENCES
vozdejstvija na sornuju chasticu pri ochistke volokna //
1. Lebedev D.A. Obshhij podhod k Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
2009, №5.
proektirovaniju voloknoochistitelej // Izv. vuzov.
Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2014, № 5. 8. Korabel'nikov A.R., Lebedev D.A., Shutova
S. 112…116.
A.G. Vydelenie sornyh primesej s poverhnosti sloja
2. Lebedev D.A., Korabel'nikov A.R. Razvitie
voloknistogo materiala // Izv. vuzov. Tehnologija
teorii processov i mashin dlja ochistki natural'nyh tekstil'noj promyshlennosti. – 2012, №4.
volokon. – Kostroma: Izdatel'stvo Kostromskogo
9. Korabel'nikov A.R., Korabel'nikov R.V.,
gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta, Lebedev D.A. Teoreticheskie aspekty mehanizma
2013. vydelenija sornyh chastic iz voloknistogo materiala pri
sdviganii sloev (razrezhenii) // Izv. vuzov. Tehnologija
tekstil'noj promyshlennosti. – 2010, №8.
Рекомендована кафедрой теории механизмов и
машин, деталей машин и проектирования техноло-
гических машин. Поступила 30.09.15.
_______________
УДК 677.022.001
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ
БЛОКА ВИХРЕВЫХ КАМЕР
ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СК-ПРЯЖИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ
TECHNICAL DECISION ABOUT MODERNISATION
OF VORTEX CHAMBERS UNIT
TO FORM SELF-TWISTED YARN OFINCREASED STRENGH
Н.А. ЕЛИСЕЕВА, А.А. ТЕЛИЦЫН, И.А. ДЕЛЕКТОРСКАЯ
N.A. ELISEEVA, A.A. TELITSYN, I.A. DELEKTORSKAYA
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]
В статье установлена связь между частотой импульсов сжатого воз-
духа, подаваемого в сопловые каналы реверсивных вьюрков, и прочностью
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 181
самокрученой пряжи, выработанной на серийной машине ПСК-225-ШГ2.
Предложена и обоснована компоновка модернизированного блока вихревых
камер с использованием нереверсивных вьюрков. Статья предназначена в
первую очередь для специалистов-технологов производств, эксплуатирую-
щих прядильное самокруточное оборудование.
The paper establisher a connection between freguency of compressed air puls-
es, supplied to the nozzle channels of the reversed air-jet nozzle and strength of the
self-twisted yarn, produced on a serial machine ПСК-225-ШГ-2. The authors pro-
pose and justify the arrangement of the upgraded unit of vortex chambers using ir-
reversible of air-jet. In the first instance the article is intended for professionals –
engineer technologists operating spinning self-twisting eguipment.
Ключевые слова: самокруточный способ формирования, вьюрок,
асимметричная схема расположения, частота импульсов сжатого воздуха.
Keywords: self-twisted (ST) method of formation, air-jet nozzle, chart of the
asymmetric torsion device, сhart of the asymmetric torsion device.
В работе [1] было экспериментально Из табл. 1 следует, что уменьшение
зафиксировано существенное снижение длины периода крутки позволяет умень-
прочности самокрученой (СК) пряжи при шить среднюю длину нулевых зон и уве-
уменьшении длины периода крутки со 180 личить долю потенциально разрываемых
до 100 мм. Для объяснения этого результа- волокон [2]. Это, в свою очередь, должно
та составим табл. 1 (влияние частоты им- бы привести к росту прочности СК-пряжи
пульсов на прочность СК-пряжи). Введем [3]. Однако из табл. 1 видно, что проч-
в нее дополнительный параметр, соответ- ность пряжи не растет, а уменьшается.
ствующий количеству импульсов сжатого Введенный нами в [1] параметр "удельная
воздуха, поступающих от пневмопереклю- крутка", соответствующий среднему числу
чателя в каждый сопловой канал вихревых кручений, приходящемуся на 1 см длины
камер за 1 секунду при формировании ис- участков S- и Z- крутки, позволил объяс-
следуемой пряжи. Назовем его "частота нить причину этого парадокса. Она заклю-
импульсов сжатого воздуха". Исследо- чается в снижении интенсивности круче-
вались образцы СК-пряжи линейной плот- ния, которую может обеспечить суще-
ности 29×2 текс из полиакрилонит- ствующая конструкция узла "пневматиче-
рильных (ПАН) волокон, выработанные ский переключатель – блок вихревых ка-
со скоростью выпуска 150 метров в ми- мер" при увеличении частоты импульсов
нуту на лабораторном образце машины сжатого воздуха, то есть при выработке
ПСК-225-ШГ2. СК-пряжи с длиной периода крутки выше
принятой на производстве (180 мм).
Наименование показателей Таблица 1
Длина периода крутки пряжи, мм
Частота импульсов сжатого воздуха , 1/c
Средняя длина нулевой зоны, мм 180 150 120 100
Доля потенциально разрываемых волокон, %
Фактическая относительная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс 14 17 21 25
Удельная крутка пряжи, кручений на 1 см
24 20 17 14
45,5 47,5 52,0 57,0
10,5 10,0 8,9 6,7
2,80 2,48 2,26 2,08
Рассуждаем далее. Любое текстильное пряжу на технологически максимально
предприятие заинтересовано производить возможной скорости выпуска. Однако при
182 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
увеличении скорости выпуска пряжи в пряжи, полученной в условиях действую-
нашем случае пропорционально растет и щего производства ЗАО "Сейм" (г. Курск)
частота импульсов сжатого воздуха, пода- при различной скорости выпуска. Резуль-
ваемого в каждый сопловой канал вихре- таты наработки образцов самокрученой
вых камер. Проанализируем физико- ПАН-пряжи 29×2 текс с длиной периода
механические показатели самокрученой крутки 180 мм приведены в табл. 2 и 3.
Рис. 1 Рис. 2
В табл. 2 приведены результаты испы- лось добиться повышения крутильной спо-
таний СК-пряжи, полученной с примене- собности существующего узла "пневмопе-
нием вьюрков, расположенных по схеме 1 реключатель – блок вихревых камер", то
(рис.1), в табл. 3 – с применением вьюр- это не только позволило бы повысить
ков, расположенных по схеме 2 (рис. 2). прочность СК-пряжи за счет уменьшения
Обе эти схемы получили широкое про- длины периода крутки, но и повысить
мышленное внедрение [4]. Анализ резуль- производительность машины за счет по-
татов, приведенных в табл. 2 и 3, позволя- вышения технологически допустимой ско-
ет сделать вывод о том, что если бы уда- рости выпуска пряжи.
Наименование показателей Таблица 2
Скорость выпуска пряжи, м/мин
Частота импульсов сжатого воздуха, 1/с 100 150 200 250 270
Фактическая относительная разрывная нагрузка, сН/текс 9 14 19 23 25
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 10,1 9,6 9,2 8,6 6,3
Удлинение при разрыве, % 13,3 15,6 17,7 21,4 30,3
Крутка сдвоенной структуры, кручений на метр 7,3 7,1 6,9 6,2 5,2
Коэффициент вариации по крутке, % 187 178 166 135 110
14,7 17,0 18,4 22,6 28,4
В работе [5] авторами было дано теоре- ми камерами, обеспечивающими сообще-
тическое обоснование перспективности ние прядям знакопеременной крутки.
применения в конструкции блоков вихре- Вьюрок 3, называемый на практике "со-
вых камер (БВК) нереверсивных вьюрков. единительная камера", выполняет вспомо-
Рассмотрим варианты расположения гательную функцию и может быть практи-
вьюрков по схемам 1 и 2. На рис. 1 ревер- чески без потери качества пряжи отключен
сивные вьюрки обозначены позицией 2 и и играть роль пассивного нитесоедините-
3. Вьюрки 2 являются основными рабочи- ля. Позицией 1 на рис. 1 обозначены эжек-
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 183
торы, служащие для проброса прядей че- зицией 1, а соединительная камера – пози-
рез вьюрки при заправке, а позицией 4 цией 3. Позицией 2 обозначен направитель
узел крепления вьюрков к плите. На рис. 2 прядей. Особенностью БВК, показанного
реверсивные вьюрки, являющиеся основ- на рис. 2, является то, что эжекторы в нем
ными рабочими камерами, обозначены по- совмещены с вьюрками 1.
Таблица 3
Скорость выпуска пряжи, м/мин
Наименование показателей 100 150 200 250 270
Частота импульсов сжатого воздуха, 1/с 9 14 19 23 25
Фактическая относительная разрывная нагрузка, сН/текс 8,8 8,2 7,9 7,3 *
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 10,2 12,8 13,9 16,7 *
Удлинение при разрыве, % 7,4 6,7 6,2 5,9 *
Крутка сдвоенной структуры, кручений на метр 208 198 186 161 *
Коэффициент вариации по крутке,% 10,2 10,7 11,9 14,1 *
_______________________________________
П р и м е ч а н и е. Знак * означает, что процесс при данных условиях нестабилен.
Обоснуем техническое решение, позво- ВЫВОДЫ
ляющее скомпоновать новый БВК, осна-
щенный нереверсивными вьюрками, ис- 1. Использование в аэродинамических
пользуя находящиеся в эксплуатации ра-
бочие вихревые камеры. Во-первых, выбе- прядильных самокруточных машинах бло-
рем схему расположения вьюрков. Оче-
видно, что если ставится задача повыше- ков вихревых камер, оснащенных неревер-
ния прочности СК-пряжи, то это должна
быть схема 1. Это следует из сравнения сивными вьюрками, может явиться техни-
показателей прочности пряжи, приведен-
ных в табл. 2 и 3. Из таблиц видно, что ческим решением, которое позволит ре-
значения фактической относительной раз-
рывной нагрузки пряжи, полученной при шить задачу производства СК- пряжи для
помощи БВК, выполненного по схеме 1,
стабильно выше, чем выполненного по ткачества [6] за счет уменьшения длины
схеме 2. Это можно объяснить в том числе
и тем, что получившие первичную крутку периода крутки.
одиночные пряди транспортируются к
точке соединения по прямолинейной тра- 2. Использование нереверсивных
ектории. Далее поступаем следующим об-
разом. На плиту БВК, выполненного по вьюрков может дать резерв повышения
схеме1 (рис. 1), вместо эжекторов поз. 1
устанавливаем крутильные камеры 1 скорости формирования СК-пряжи, при-
(рис. 2), предварительно разделив их и
фрезерованием уменьшив размеры их кор- годной для использования в трикотажном
пусов из условия помещаемости на плите.
Основные рабочие камеры 2 на рис. 1 производстве.
оставляем без изменений. Соединитель-
ную камеру 3 на рис. 1 отключаем от 3. Найдено техническое решение, поз-
пневмосистемы и используем в качестве
пассивного нитесоединителя. После этого воляющее в действующем производстве
путем отключения соответствующих
сопловых каналов "превращаем" ревер- изготовить модернизированный БВК,
сивные вьюрки в нереверсивные согласно
рекомендациям [5]. оснащенный нереверсивными вьюрками,
используя имеющиеся рабочие вихревые
камеры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Елисеева Н.А., Телицын А.А., Делектор-
ская И.А. Оценка технологических возможностей
крутильного устройства прядильной самокруточ-
ной машины// Изв. вузов. Технология текстильной
промышленности. – 2013, №3. С. 55…60.
2. Елисеева Н.А., Телицын А.А., Делекторская
И.А. Экспериментальная проверка третьей гипоте-
зы прочности самокрученой пряжи // Изв. вузов.
Технология текстильной промышленности. – 2012,
№4. С.72…74.
3. Елисеева Н.А., Телицын А.А., Делекторская
И.А. Прогнозирование прочности самокрученой
пряжи с уменьшенной длиной периода крутки //
Вестник Костромского гос. технолог. ун-та. – 2012,
№2. С. 25…27.
184 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
4. Телицын А.А., Филатова Н.И., Делекторская Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 2012, №4.
И.А. Конструирование самокруточного оборудова- S.72…74.
ния второго поколения. – Кострома: Изд-во Ко-
стромского гос. технолог. ун-та, 2014. 3. Eliseeva N.A., Telicyn A.A., Delektorskaja I.A.
5. Телицын А.А., Елисеева Н.А., Делекторская Prognozirovanie prochnosti samokruchenoj prjazhi s
И.А. Использование нереверсивных вьюрков для
формирования самокрученого продукта // Изв. ву- umen'shennoj dlinoj perioda krutki // Vestnik Ko-
зов. Технология текстильной промышленности. – stromskogo gos. tehnolog. un-ta. – 2012, №2. S.
2014, №5. С.124…128. 25…27.
6. Елисеева Н.А., Телицын А.А. К вопросу по- 4. Telicyn A.A., Filatova N.I., Delektorskaja I.A.
вышения прочности пряжи самокрученой структу-
ры // Изв. вузов. Технология текстильной промыш- Konstruirovanie samokrutochnogo oborudovanija
ленности. – 2011, №5. С. 111…115. vtorogo pokolenija. – Kostroma: Izd-vo Kostromskogo
REFERENCES gos. tehnolog. un-ta, 2014.
1. Eliseeva N.A., Telicyn A.A., Delektorskaja 5. Telicyn A.A., Eliseeva N.A., Delektorskaja I.A.
I.A. Ocenka tehnologicheskih vozmozhnostej kru- Ispol'zovanie nereversivnyh v'jurkov dlja formirovanija
til'nogo ustrojstva prjadil'noj samokrutochnoj
mashiny// Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj promysh- samokruchenogo produkta // Izv. vuzov. Tehnologija
lennosti. – 2013, №3. S. 55…60. tekstil'noj promyshlennosti. – 2014, №5. S.124…128.
2. Eliseeva N.A., Telicyn A.A., Delektorskaja 6. Eliseeva N.A., Telicyn A.A. K voprosu pov-
I.A. Jeksperimental'naja proverka tret'ej gipotezy
prochnosti samokruchenoj prjazhi // Izv. vuzov. yshenija prochnosti prjazhi samokruchenoj struktury //
Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. –
2011, №5. S. 111…115.
Рекомендована кафедрой теории механизмов и
машин, деталей машин и проектирования техноло-
гических машин. Поступила 30.09.15.
_______________
УДК 62-526
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ
ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
CONTROL SYSTEMS OF INDUSTRIAL ROBOTS
FOR A TEXTILE INDUSTRY
В. В. РОМАНОВ, А.Б. БРУТ-БРУЛЯКО
V.V. ROMANOV, A.B. BRUT-BRULYAKO
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail:[email protected]
В статье рассматриваются системы управления промышленными ро-
ботами, предназначенными для текстильной промышленности. Перспек-
тивным направлением можно считать применение роботов с параллель-
ной структурой и приводами с цифровым управлением.
In clause the questions of system engineering of management of industrial ro-
bots intended for a textile industry are considered. As a perspective direction it is
possible to count application of robots with parallel structure and drives with digi-
tal management.
Ключевые слова: промышленные роботы, системы управления, драй-
веры.
Keywords: industrial robots, control systems, drivers.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 185
В настоящее время в составе робото- вания крупногабаритными объектами ци-
технических комплексов (РТК) на пред- линдрической формы (тазами для пряжи);
приятиях текстильной и легкой промыш- роботы ТУР-10, МУП-1 и МУП-2 входят
ленности используются промышленные в состав РТК для установки паковок и па-
роботы устаревших моделей [1]. В пря- кетирования наработанных бобин. Кине-
дильном производстве применяются робо- матические схемы роботов показаны на
ты ЭМУ-Э1 для съема паковок; роботы рис.1-а и б.
ЭМУ-Э2 предназначены для манипулиро-
Рис. 1
Решение проблемы конкурентоспособ- не позволяют достичь требуемых динами-
ности отечественной текстильной и легкой
промышленности тесно связано с внедре- ческих характеристик электромеханиче-
нием современных робототехнических си-
стем для комплексной автоматизации про- ских систем – минимальной ошибки отра-
изводства [2]. Одной из основных мировых
тенденций современной робототехники ботки заданной траектории движения при
является использование пространственных
манипуляционных механизмов параллель- максимальном быстродействии и ограни-
ной структуры, именуемых "триподами" и
"гексаподами" (рис. 1-в), отсутствующих чениях на скорость движения и ускорение.
до настоящего времени на предприятиях
текстильной и легкой промышленности. В С целью разработки и исследования пер-
работе [2] предложены конструктивные
решения, которые могли бы применяться в спективных алгоритмов управления дви-
текстильной и легкой промышленности,
без рассмотрения систем управления ими. жением исполнительных электроприводов
Манипуляторы параллельной структуры
имеют недостаток, обусловленный дина- следящих электромеханических систем на
мической взаимосвязанностью приводов,
что существенно усложняет задачу управ- кафедре технологии машиностроения
ления.
КГТУ разработан программно-аппаратный
В ряде случаев классические законы
управления следящими электроприводами комплекс. В основе комплекса лежит прог-
раммный сервоконтроллер с открытой ар-
хитектурой. Систему управления техноло-
гическим оборудованием можно реализо-
вать по двум вариантам: с использованием
обратной связи по положению или, что
значительно проще, без такой связи. Для
второго случая передаточная функция од-
ного сочленения манипулятора, связыва-
ющая прикладываемое напряжение с
угловым перемещением сочленения ,
представлена уравнением (1) [4]:
186 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
. (1) – суммарный эффективный момент инер-
ции двигателя и нагрузки, приведенной к
Здесь и далее – заданное угловое валу двигателя; – суммар-
перемещение, рад; – действительное ный коэффициент вязкого трения двигате-
угловое перемещение, рад; Va – напряже- ля и нагрузки, приведенной к валу двига-
ние якоря, В; Ra – сопротивление якоря, теля; – передаточный ко-
Ом; Jm – момент инерции двигателя, при- эффициент двигателя; –
веденный к валу двигателя, Нмс2/рад; fm – постоянная времени двигателя.
При наличии обратной связи с учетом
коэффициент вязкого трения двигателя,
возмущающих воздействий от сил ве-
приведенный к валу двигателя, Нмс/рад;
са и центробежных сил D(s), харак-
KV – коэффициент передачи обратной терных для промышленных роботов, опре-
связи по производной от ошибки; KP – ко- делено действительное перемещение со-
эффициент передачи обратной связи по членения в виде уравнения (2) [5].
положению, В/рад; T – момент, развивае-
мый двигателем, Н·м; m – угловое пере- . (2)
мещение вала двигателя, рад; L – угловое Блок-схема системы управления с об-
перемещение вала нагрузки, рад; n – пере- ратной связью при наличии возмущений
представлена на рис. 2.
даточное отношение, связывающее L и
m; Ka – коэффициент пропорционально-
сти, имеющий размерность Нм/A; Kb – ко-
эффициент пропорциональности, имею-
щий размерность Bc/рад;
Рис. 2 Рис. 3
По модели (2) выполнена система
управления механизмом типа "трипод",
приведенная в работе [3] и представленная
на рис. 3. Ее особенности: применение
специальной многофункциональной ин-
терфейсной платы управления движением
АТ6450, включающей цифроаналоговые
преобразователи (по числу сочленений),
блок оцифровки показаний энкодеров (фо-
тоимпульсных датчиков) и блок входных
сигналов для анализа предельных состоя-
ний подвижных элементов. Стоимость та-
кой платы составляет более 1000$. Весьма
дорогостоящими являются тиристорные
приводы для каждого сочленения. Управ-
ление движением осуществляется аналого-
выми сигналами, чувствительными к воз-
мущающим воздействиям.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 187
В разработанном в КГТУ комплексе стота настройки и обслуживания, отсут-
используются драйверы с цифровым ствие специальных интерфейсных плат со-
управлением, работающие на принципах пряжения. Управление осуществляется че-
Step/Dir (рис.4) [5]. рез стандартный Lpt-порт (порт принтера).
Обратная связь осуществляется драйвером
Рис. 4 аппаратно. Программно-реализованный
алгоритм управления представляет собой
Приводы данного типа отличают деше- цифровое корректирующее устройство за-
визна, надежность, точность, сравнительно дающих сигналов для следящего электро-
высокая мощность, малые размеры, про- привода [6]. Дискретная передаточная
функция ЦКУ имеет вид:
, (3)
где α1, α2, α3 – коэффициенты ЦКУ, опре-
деляемые по выражениям:
(4)
где T – период дискретизации в цифровом ного при преобразовании передаточной
функции объекта управления из непре-
контуре положения; KH =KM/KC – коэффи- рывной области в Z-область; A, B, M1, N1 –
циент передачи непрерывной части систе- полиномы, полученные в результате пре-
образования передаточной функции си-
мы; KM – коэффициент передачи механиз- стемы по ошибке.
ма; KC – коэффициент обратной связи по Результаты экспериментов на станках с
ЧПУ модели МС12-250, а также на модер-
скорости; ; TPC – постоянная низированных промышленных роботах
РМ-01, свидетельствующие об эффектив-
времени интегрирования ПИ-регулятора ности разработанного программно-
аппаратного обеспечения, представлены в
скорости; T1 — постоянная времени вход- табл.1.
ного фильтра контура скорости, оптимизи-
рующего реакцию системы на входное
воздействие; a, b – вещественная и мнимая
части комплексно-сопряженных корней
характеристического уравнения, получен-
Порядок Максимальная скоростная ошибка Таблица 1
ЦКУ
— Разгон Торможение Максимальная координатная ошибка
1 42 мкм/с (100%) -41 мкм/с (100%) 30 мкм (100%)
9,8 мкм (32,6%)
2 19 мкм/с (45,2%) -21 мкм/с (51,2%) 9,5 мкм (31,6%)
9,3 мкм (31%)
3 16 мкм/с (38%) -19 мкм/с (46,3%)
15 мкм/с (35,7%) -16 мкм/с (39%)
Экспериментальная проверка позволяет управления для использования в РТК тек-
рекомендовать разработанную систему стильной промышленности.
188 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
ВЫВОДЫ 6. Букреев В., Гусев Н., Коваленко М. Про-
граммно-аппаратный комплекс для исследования
1. Экспериментально установлено, алгоритмов интерполяции траекторий движения
что разработанный программно- многокоординатных электроприводов // СТА. –
аппаратный комплекс может быть ис- 2007, №1. с. 46...53.
пользован для управления следящими
электроприводами манипуляторов с точ- REFERENCES
ностью позиционирования 10 мкм.
1. Klimov V.A. Robototehnicheskie sistemy v
2. Основными конкурентными пре- tekstil'noj i legkoj promyshlennosti. – M.: Legprom-
имуществами комплекса являются полная bytizdat, 1991.
открытость программного кода системы
управления, простота технической реали- 2. Hejlo S.V. Razrabotka nauchnyh osnov soz-
зации системы управления, незначитель- danija manipuljacionnyh mehanizmov parallel'noj
ные капиталовложения. struktury dlja robototehnicheskih sistem predprijatij
tekstil'noj i legkoj promyshlennosti: Dis…. dokt. tehn.
ЛИТЕРАТУРА nauk. M., 2014.
1. Климов В.А. Робототехнические системы в 3. Shomlo Ja., Poduraev Ju.V., Lukanin B.C.,
текстильной и легкой промышленности. – М.: Лег- Sokolov A.G. Avtomaticheskoe planirovanie i uprav-
промбытиздат, 1991. lenie konturnymi dvizhenijami manipuljacionnyh ro-
botov // Mehatronika. – 2001, №3. S.28…33.
2. Хейло С.В. Разработка научных основ со-
здания манипуляционных механизмов параллель- 4. Shan'gin E.S. Upravlenie robotami i roboto-
ной структуры для робототехнических систем tehnicheskimi sistemami. – Ufa, 2005.
предприятий текстильной и легкой промышленно-
сти: Дис…. докт. техн. наук. М., 2014. 5. Rezhim dostupa: http://www.cnccontrollers.ru
6. Bukreev V., Gusev N., Kovalenko M. Pro-
3. Шомло Я., Подураев Ю.В., Луканин B.C., grammno-apparatnyj kompleks dlja issledovanija algo-
Соколов А.Г. Автоматическое планирование и ritmov interpoljacii traektorij dvizhenija mnog-
управление контурными движениями манипуляци- okoordinatnyh jelektroprivodov // STA. – 2007, №1. s.
онных роботов // Мехатроника. 2001, №3. 46...53.
С.28…33.
Рекомендована кафедрой технологии машино-
4. Шаньгин Е.С. Управление роботами и ро- строения. Поступила 30.09.15.
бототехническими системами. Уфа, 2005.
_______________
5. Режим доступа: http://www.cnccontrollers.ru
УДК 677.054
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
НАЧАЛЬНОГО ПЕРИОДА ИЗНАШИВАНИЯ
СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ТОРМОЗА
УТОЧНОЙ НИТИ СТАНКА СТБ
MATHEMATICAL MODEL
OF THE INITIAL PERIOD OF WEAR
OF STEEL PLATE MACHINE WEFT THREAD BRAKE STB
Е.В. КРИВОШЕИНА, Г.К. БУКАЛОВ
E.V. KRIVOSHEINA, G.K. BUKALOV
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]
В ранее предложенных математических моделях изнашивания ните-
проводящих деталей движущейся нитью не учитывалось существующее в
ряде случаев случайное поперечное перемещение нитей по поверхности
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 189
контакта. Предложена математическая модель изнашивания нитепрово-
дящих деталей продольно движущейся нитью, совершающей случайное
поперечное перемещение.
In previous mathematical models, the wear of the moving parts thread guide
has not been taken into account in a number of cases, a random cross travel yarns
on the contact surface. The model of wear of parts longitudinally moving thread
guide engages in random cross travel.
Ключевые слова: пряжа, нитепроводник, случайное поперечное пере-
мещение, изнашивание.
Keywords: yarn, thread guide, random cross travel, wear.
Продольно движущаяся уточная нить щей цилиндрический участок ситалловой
совершает поперечное перемещение меж- накладки лапки тормоза [1]. Выделим уча-
ду шероховатыми поверхностями лапки сток контакта пряжи со стальной пласти-
уточного тормоза и стальной пластины. ной и ситалловой накладкой длиной ds→0,
Неровности рельефа поверхностей ните- (рис. 1 – схема взаимодействия нити с де-
проводящих деталей влияют на равномер- талями уточного тормоза: φ – угол охвата
ность поперечного движения нити. стальной пластиной ситалловой накладки
тормоза; Т0 – натяжение стальной пласти-
Рассмотрим контакт пряжи со стальной ны в зоне набегания на ситалловую
пластиной тормоза уточной нити, к кото- накладку; Т1 – натяжение стальной пла-
рой она периодически прижимается лап- стины в зоне сбегания с ситалловой
кой тормоза. накладки; ds – элементарный участок кон-
такта нити со стальной пластиной, ds→0; v
В начальный период изнашивания по- – скорость продольного движения нити; S
верхности стальной пластины тормоза – длина дуги контакта нити с нитепровод-
уточной нити пряжа движется продольно, ником; R – текущий радиус кривизны
совершая одновременно поперечное коле- стальной пластины) и положим, что эпюра
бательное перемещение со значительной нормальных давлений в контакте пряжи и
амплитудой. Ширина контакта пряжи со стальной пластины описывается следую-
стальной пластиной, полагаем, величина щей зависимостью (рис. 2 – схемы образо-
постоянная. Стальную пластину тормоза вания канавок изнашивания на стальной
принимаем приближенно абсолютно гиб- пластине тормоза уточной нити при раз-
ким телом, так как ее толщина менее 0,1 мм личных вариантах распределения вероят-
значительно меньше ее длины 90 мм. ности нахождения нити на данном участке:
а) – начальный период изнашивания; б) –
образование одной канавки изнашивания;
в) – образование 2 канавок изнашивания):
p = p(x), (1)
Рис. 1 где p(х) – величина нормального давления
в зоне контакта; p = const для данного
Рассмотрим контакт стальной пластины участка контакта; dн –ширина площадки
тормоза уточной нити с пряжей, огибаю- номинального контакта пряжи с нитепро-
водником; полагаем dн – равняется при-
ближенно диаметру нити.
190 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
а) б) в)
Рис. 2
Далее рассматриваем случайное попе- Полагаем, с целью упрощения, dн =const. С
речное перемещение нити по стальной учетом предыдущей формулы получим:
пластине тормоза на участке контакта ds.
Ширина контакта нити со стальной пла- , = 1. (2)
стиной значительно превышает диаметр
нити, потому что кроме продольного пе- Переходя к бесконечно малым, то есть
ремещения нить совершает поперечное dн →0, получаем:
колебательное перемещение [4] (рис. 2).
.
Так как нас интересует изнашивание
стальной пластины тормоза, то для упро- Учитывая, что износ нитепроводящих
щения будем рассматривать только кон- деталей имеет абразивный характер, вели-
такт во время прижима нити лапкой тор- чина абразивного износа стальной пласти-
моза к стальной пластине, поскольку в это ны Ui на какой-то i-й площадке контакта,
время изнашивание стальной пластины будет выражаться формулой:
происходит наиболее интенсивно.
Ui =n vi qi Т/(Rdн), (3)
Положим, что ширина площадки кон-
такта нити со стальной пластиной тормоза где n – коэффициент износа; T/R – нор-
уточной нити c учетом случайного попе- мальное погонное давление в зоне контак-
речного движения – b, b >> dн, где dн – та нити и стальной пластины тормоза на
диаметр нити (рис. 2). Положим, что веро- участке ds; полагаем, что величина нор-
ятность рi нахождения нити в какой-то мального погонного давления по всей ши-
зоне контакта со стальной пластиной рас- рине контакта b постоянна, то есть
считывается по следующей формуле: R=const. Отметим, что ранее [5] при рас-
смотрении взаимодействия пластины тор-
рi =qi/Q, моза уточной нити с другими деталями
тормоза стальная пластина принималась
где qi – время нахождения нити в данной гибкой связью; T – натяжение пластины на
зоне контакта с пластиной является функ- участке ds, Т=const; R – радиус кривизны
цией от координаты положения в зоне поверхности стальной пластины тормоза
контакта, то есть qi=q(x) при хϵ [0, b]. Со- на данном участке в плоскости, проходя-
ответственно pi=p(x) при хϵ [0, b]; Q – об- щей через ось нити и нормальной к по-
щее время контакта нити с пластиной в верхности стальной пластины тормоза.
период прижима нити к стальной пластине Для определенности полагаем R по всей
лапкой тормоза. ширине контакта от 0 до b – постоянным,
то есть R = const. Пренебрегая толщиной
Известно, что ширина канавки износа нити, полагаем, что R равен радиусу кри-
нитепроводника и соответственно ширина визны поверхности ситалловой накладки
фиксированного контакта нити с нитепро- лапки тормоза на данном участке ds;
водником примерно равна диаметру нити
dн [2], [3]. Для удобства рассмотрения
разобьем ширину контакта нити с пласти-
ной на k площадок контакта шириной dн.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 191
T/(Rdн) – величина нормального давления ЛИТЕРАТУРА
в зоне контакта.
1. Кривошеина Е.В., Букалов Г.К. Анализ изна-
Как было показано ранее [2], [3], ши- шивания пластин уточного тормоза различными
рина контакта пряжи с деталью, соверша- нитевидными продуктами при работе на станке
ющей только продольное перемещение, СТБ [Электронный ресурс] // Электронный журнал
примерно равна диаметру нити dн. Для "Научный вестник КГТУ". – 2013, № 1. – URL: http:
определенности полагаем, что контакт по //vestnik.kstu.edu
всей ширине постоянный, то есть T/(Rdн) =
= const; vi – скорость продольного движе- 2. Балыш В.П. Исследование изнашивания де-
ния нити на данном участке контакта. По- талей льняной пряжей: Дис. ... канд. техн. наук. –
лагаем, что vi по всей ширине контакта от Кострома, 1966.
0 до b постоянная, то есть vi = v = const.
3. Балыш В.П. Изнашивание нитенаправляю-
Из формул (2), (3) следует, что величи- щих деталей льняной нитью // Изв. вузов. Техноло-
на линейного износа стальной пластины гия текстильной промышленности. – 1965, № 4.
тормоза уточной нити прямо пропорцио- С.145…151.
нальна вероятности нахождения нити на
4. Андреева В.С., Ефремов Е.Д. О тормозе
данном участке пластины. уточной нити ткацкого станка СТБ // Изв. вузов.
Переходя к бесконечно малым, то есть Технология текстильной промышленности. – 1974,
№ 1. С. 65…68.
qi→0,⇒ qi =dQ, получаем:
5. Кривошеина Е.В., Букалов Г.К., Булатов В.В.,
U= dQ = Q. (4) Сусоева И.В. Анализ изнашивания пластин тормоза
уточной нити станка СТБ // Изв. вузов. Технология
Из формулы (4) следует, что величина текстильной промышленности. – 2013, № 3.
линейного износа стальной пластины тор- С.139…141.
моза уточной нити на участке контакта
шириной от 0 до b прямо пропорциональна REFERENCES
общему времени контакта нити с пласти-
ной в период прижима нити к стальной 1. Krivosheina E.V., Bukalov G.K. Analiz
пластине лапкой тормоза Q, натяжению iznashivanija plastin utochnogo tormoza razlichnymi
нити Т, скорости продольного движения nitevidnymi produktami pri rabote na stanke STB [Jel-
нити v, и обратно пропорциональна радиу- ektronnyj resurs] // Jelektronnyj zhurnal "Nauchnyj
су кривизны поверхности стальной пла- vestnik KGTU". – 2013, № 1. – URL: http:
стины в плоскости, проходящей через ось //vestnik.kstu.edu
нити и нормальной к поверхности сталь-
ной пластины тормоза. 2. Balysh V.P. Issledovanie iznashivanija detalej
l'njanoj prjazhej: Dis. ... kand. tehn. nauk. – Kostroma,
ВЫВОДЫ 1966.
Разработана математическая модель 3. Balysh V.P. Iznashivanie nitenapravljajushhih
начального периода изнашивания стальной detalej l'njanoj nit'ju // Izv. vuzov. Tehnologija
пластины тормоза уточной нити станка tekstil'noj promyshlennosti. – 1965, № 4. S. 145…151.
СТБ, которая необходима для расчета
формы ситалловой накладки, обеспечива- 4. Andreeva V.S., Efremov E.D. O tormoze
ющей повышение износостойкости пла- utochnoj niti tkackogo stanka STB // Izv. vuzov.
стины. Tehnologija tekstil'noj promyshlennosti. – 1974, № 1.
S. 65…68.
5. Krivosheina E.V., Bukalov G.K., Bulatov V.V.,
Susoeva I.V. Analiz iznashivanija plastin tormoza
utochnoj niti stanka STB // Izv. vuzov. Tehnologija
tekstil'noj promyshlennosti. – 2013, № 3. S.139…141.
Рекомендована кафедрой промышленной эко-
логии и безопасности. Поступила 30.09.15.
_______________
192 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
УДК 677.6:658.52.011.56
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ
В ПОСТРОЕНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 3D ПРЕФОРМ
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
NONWOVEN MATERIALS BREAKING LOAD PREDICTION
ON BASIS OF THEIR GEOMETRIC STRUCTURE
MATHEMATICAL MODELING
А.М. КИСЕЛЕВ
A.M. KISELYOV
(Костромской государственный технологический университет)
(Kostroma State Technological University)
E-mail: [email protected]
На основе современных направлений развития индустрии композицион-
ных материалов разработана концептуальная модель построения авто-
матизированных систем прогнозирования их физико-механических
свойств. Приведено описание возможной реализации предлагаемого подхо-
да. Приведены результаты моделирования геометрической структуры для
тканых и нетканых материалов, доказывающие возможность практиче-
ского применения разработанной концепции моделирования структур раз-
личных материалов как на уровне нити, так и на уровне волокон.
Based on current trends in the development of composite materials industry de-
veloped a conceptual model for building automated systems predict their physical
and mechanical properties. The description of possible implementation of the pro-
posed approach. Simulation results for the geometric structure of woven and
nonwoven materials, indicating the possibility of practical application of the devel-
oped concept of modeling structures of various materials at the level of the thread
and at the level of the fibers.
Ключевые слова: композиционные материалы, прогнозирование, ма-
тематическое моделирование, программное обеспечение.
Keywords: descriptive information, composite materials, forecasting, simu-
lation, software.
Любое направление деятельности, осо- следующих принципиально новых пре-
бенно инновационной, начинается с обос- имуществах композиционных материалов.
нования актуальности решаемой задачи. В
данном аспекте развития технологий про- - Предел прочности стали 45 состав-
изводства композиционных материалов ляет 0,6 ГПа, высокопрочного чугуна до 1
актуальность задачи подтверждена Прези- ГПа, предел прочности неорганических
дентом РФ. Если говорить об актуальности волокон до 3…6 ГПа. Таким образом,
интенсификации индустрии композицион- прочностные свойства текстильных неор-
ных материалов с технической стороны, то ганических волокон приближены к меха-
на сегодняшний день можно говорить о ническим свойствам металлов и даже их
превосходят.
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 193
- Плотность текстильных неоргани- алов (ПКМ), углерод-углеродных компо-
ческих волокон 1,0…2,25 г/см3, плотность зиционных материалов (УУКМ) и углерод-
стали 45 составляет 7,8 г/см3. Значит, вес керамических композиционных материа-
изделия из неорганичнских волокон будет лов (УККМ)). Такая возможность откры-
весить до 8 раз легче, чем из металла. вает перспективу применения композици-
онных материалов практически в любой
- Существенно меняется технология отрасли промышленности для любых
получения заданной детали. В настоящее условий эксплуатации деталей из них.
время детали из композиционных матери-
алов получают по препреговой технологии Самой первой задачей, которая встает
(существует и множество других), которая при проектировании нового изделия, явля-
предусматривает 2 основные стадии изго- ется подбор необходимого состава компо-
товления детали – изготовление преформы зиционного материала для изготовления
(приближенное получение заданной фор- заданной детали и проверки ее работоспо-
мы детали из текстильных высокопрочных собности при заданных эксплуатационных
нитей по различным текстильным техно- нагрузках.
логиям) и последующей пропитки пре-
формы связующим элементом для форми- Объективные причины сложности мо-
рования заданных контуров детали. Впо- делирования реальной структуры тек-
следствии предусматривается размерная стильных материалов следующие.
лезвийная обработка пропитанной пре-
формы для получения заданных размеров 1. Фактор формы нитей и волокон (от-
детали. Данная технология обладает ношение L/D составляет > 103). Невоз-
огромным преимуществом вследствие ма- можно использовать CAD-системы в ре-
лого количества отходов при изготовлении жиме интерактива.
детали. Традиционная технология обра-
ботки детали из отливки лезвийным ин- 2. Необходимость учета материаловед-
струментом существенно дороже. Это об- ческих аспектов текстильных материалов
стоятельство существенно снижает цену (переменный диаметр по длине нити, раз-
продукции и повышает ее конкурентоспо- личные формы поперечного сечения, крут-
собность. ка нити и т.д.).
- Перспектива снижения цены на уг- 3. Многообразие технологий получения
леродное волокно на мировых рынках. текстильных материалов (ткачество, три-
Первое углеродное волокно стоило котаж, вязание, плетение и др.). Структура
300…400$ за кг, сейчас его стоимость до- текстильного материала будет определять-
ходит до 45$ за кг. Углеродное волокно ся технологией ее изготовления и будет
все-таки продукция элитная и применяется всегда различна
в большинстве случаев в оборонной и
авиационной промышленностях а также 4. Существенная зависимость структу-
для изготовления различных деталей ры будущего материала от режимов рабо-
элитных автомобилей. При существенном ты оборудования.
снижении цены на углеродное волокно его
применение будет носить массовый харак- 5. Применение комбинированных ни-
тер. тей для производства текстильного мате-
риала (совокупность нескольких нитей,
- Широкая возможность получения имеющих разные свойства).
заданных физико-механических потреби-
тельских свойств деталей из композицион- 6. Учет натяжения нитей структуры
ных материалов за счет применения раз- текстильного материала (предварительно
личного сочетания текстильных волокон и напряженная конструкция).
нитей, состава связующего и технологии
пропитки связующим. (Возможность по- 7. Вероятностный характер получения
лучения полимеркомпозиционных матери- структуры текстильного материала вслед-
ствие динамики системы станок-нить.
8. Случайный характер распределения
волокон в текстильном материале (нетка-
ные полотна).
9. Нестабильность физико-механиче-
ских свойств нити по длине.
194 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Кроме выработки перспективной кон- 1. Универсальность программной си-
цепции моделирования реальной структу- стемы для решения широкого круга муль-
тифизических и связанных задач с целью
ры композита необходимо учитывать и решения большинства задач в одном рас-
возможность его программной реализации, четном пакете.
в связи с тем что разработка оригинально- 2. Связь форматов выходных данных
выбранной системы проектирования с широ-
го ПО долгосрочный и дорогостоящий ко известными CAD/CAM/CAE-системами
процесс. Для этого проведем краткий об- для передачи в них промежуточных данных и
выполнения дальнейших расчетов.
зор имеющегося ПО в настоящее время по
данному вопросу. 3. Доступный уровень технической
поддержки выбранной системы.
Отечественное ПО на сегодняшний
4. Возможность ввода в систему но-
день неконкурентно по своим функцио- вых типов конечных элементов типа
нальным возможностям и не нашло широ-
UserDefine.
кого применения в промышленности. 5. Наличие в системе внутреннего
Отметим, что наиболее распространен-
языка описания объекта (ЯОО) для воз-
ными системами, которые моделируют можности формирования задачи пользова-
теля вне зависимости от основного про-
структуру и свойства композиционных ма- граммного модуля.
териалов и нашли широкое применение в
6. Четкое разграничение функцио-
авиационной и оборонной промышленно- нального назначения выбираемого ПО –
сти, являются: NX, MSCNASTRAN, производственное (PLM) или научное
Тeamcenter , CATIA, FIBERSIM и ANSYS.
Для моделирования структуры композита (Research).
7. Выбор производственной PLM-
представляет интерес ПО DIGIMAT компа-
системы зависит от большого числа фак-
нии CompMechLab® Ltd. Данный продукт торов и определяется подходами техноло-
позволяет моделировать структуру поли- гического форсайтинга.
мерного композита, армированного волок- Исходя из указанных выше требований
нами. Компания ANSYS разработала спе- в Костромском государственном техноло-
гическом университете разработаны мето-
циальный модуль CompositePrepPost для дики построения структуры текстильных
материалов, близких к реальной структуре
моделирования многослойных композитов. [1…5]. Методика построения структуры
Задача выбора программного обеспече- текстильных материалов, близких к реаль-
ной структуре, представлена на рис. 1.
ния проектирования и расчета композици-
онных материалов сложна и зависит от
множества факторов и вида производства,
однако можно сформулировать некоторые
основные принципы или рекомендации с
целью его выбора для композиционных
материалов.
Рис. 1 195
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
На рис. 2 представлены примеры моде- 2. Киселев М.В., Бенецкая В.В., Селиверстов
лирования сложной трехмерной структуры В.Ю., Киселев А.М., Рудовский П.Н. Моделирова-
на основе нити и нетканого материала ние структуры тканей // Изв. вузов. Технология
Холлофайбер Софт 70 г/м2 Р5190. текстильной промышленности. – 2013, № 3.
С.23…28.
Рис. 2
3. Бенецкая В.В., Киселев М.В., Киселев А.М.
Приведенные примеры моделирования Объектное представление модели 3D-ткани // Сб.
структуры реального материала доказыва- мат. Межвуз. научн.-техн. конф. аспирантов и сту-
ют широкую универсальность предлагае- дентов: Молодые ученые – развитию текстильной и
мых подходов как для материалов с регу- легкой промышленности (ПОИСК - 2013). Часть 1.
лярной упорядоченной структурой, состо- – Иваново: Текстильный институт ИВГПУ, 2013.
ящей из нитей, так и для материалов со
случайным распределением отдельных во- 4. Киселев М.В., Трещалин Ю.М. Конкуренто-
локон. способные композиты для оборонных и граждан-
ских секторов экономики России // Актуальные
ВЫВОДЫ проблемы социально-экономического развития
России. Научно-аналитический журнал. – 2012,
1. Разработана концепция построения №4. С. 31…34.
автоматизированных систем проектирова-
ния 3D-преформ и прогнозирования за- 5. Киселев М.В., Трещалин Ю.М. Создание и
данных свойств композиционных матери- исследование композиционных материалов на ос-
алов. нове нетканых полотен // Изв. вузов. Технология
текстильной промышленности. – 2013, №2.
2. Приведены примеры моделирова- С.95…100.
ния структур материалов, состоящих из
нитей с регулярной структурой и волокон REFERENCES
со случайным распределением по объему,
доказывающие возможность и перспек- 1. Kiselev A.M. Modelirovanie struktury i defor-
тивность предложенной концепции. macionnyh svojstv voloknistyh holstov: Dis….kand.
tehn. nauk. – Kostroma: KGTU, 2012.
ЛИТЕРАТУРА
2. Kiselev M.V., Beneckaja V.V., Seliverstov
1. Киселев А.М. Моделирование структуры и
деформационных свойств волокнистых холстов: V.Ju., Kiselev A.M., Rudovskij P.N. Modelirovanie
Дис….канд. техн. наук. – Кострома: КГТУ, 2012.
struktury tkanej // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj
promyshlennosti. – 2013, № 3. S.23…28.
3. Beneckaja V.V., Kiselev M.V., Kiselev A.M.
Ob''ektnoe predstavlenie modeli 3D-tkani // Sb. mat.
Mezhvuz. nauchn.-tehn. konf. aspirantov i studentov:
Molodye uchenye – razvitiju tekstil'noj i legkoj
promyshlennosti (POISK - 2013). Chast' 1. – Ivanovo:
Tekstil'nyj institut IVGPU, 2013.
4. Kiselev M.V., Treshhalin Ju.M. Konkuren-
tosposobnye kompozity dlja oboronnyh i grazhdanskih
sektorov jekonomiki Rossii // Aktual'nye problemy
social'no-jekonomicheskogo razvitija Rossii. Nauchno-
analiticheskij zhurnal. – 2012, № 4. S. 31…34.
5. Kiselev M.V., Treshhalin Ju.M. Sozdanie i is-
sledovanie kompozicionnyh materialov na osnove net-
kanyh poloten // Izv. vuzov. Tehnologija tekstil'noj
promyshlennosti. – 2013, №2. S. 95…100.
Рекомендована кафедрой теории механизмов и
машин, деталей машин и проектирования техноло-
гических машин. Поступила 30.09.15.
_______________
196 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
УДК 677.051.183
РАЗВЕРТЫВАНИЕ ФУНКЦИИ КАЧЕСТВА
ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ
ИГОЛЬНО-ПЛАНОЧНОЙ ГАРНИТУРЫ
THE DEPLOYMENT OF THE QUALITY FUNCTION
IN THE DESIGN NEEDLE-PLANE HEADSET
Г.М. ТРАВИН, А.В. ПРИВАЛОВ, Ю.В. КУЛЕМКИН
G.M. TRAVIN, A.V. PRIVALOV, YU.V. KULEMKIN
(Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова)
(Kostroma State University named after N.A. Nekrasov)
E-mail: [email protected]
Рассмотрено преобразование ожиданий потенциальных потребителей
игольно-планочной гарнитуры для чесания лубяных волокон в функцио-
нальные характеристики ее технического уровня при создании новых кон-
струкций. Объективная оценка степени значимости требований потре-
бителя и силы их связи с требованиями к конструкции, выполненной с по-
мощью построения систем матриц, отражающих развертывание функции
качества. Процесс последовательной реализации пожеланий потребите-
лей в конструкциях игольно-планочной гарнитуры прослежен с использо-
ванием ретроспективного анализа внедрения соответствующих кон-
структивных изменений, который позволил выделить их пять существен-
ных групп.
Considered converting the expectations of potential consumers needle-plane
headset for carding bast fibres in the functional characteristics of its technical lev-
el when creating new designs. Objective assessment of the degree of importance of
customer requirements and the strength of their connection with the design re-
quirements made by constructing systems of matrices, reflecting the deployment of
the quality function. The process of consistent implementation of customer designs
in needle-plane headset tracked using retrospective analysis of the implementation
of relevant structural changes, which allowed us to identify five significant groups.
Ключевые слова: игольно-планочная гарнитура, чесание волокон, раз-
вертывание функции качества.
Keywords: needle-plane headset, carding fibers, the function deployment
quality.
При адаптации льночесальных машин конструкции. Преобразование ожиданий
для переработки конопляных волокон тре- потребителей в функциональные характе-
буется модернизация гребенного поля как ристики технического уровня такой техно-
их главного рабочего органа [1] путем логической оснастки осуществляется с по-
применения специально создаваемых кон- мощью построения системы матриц, отра-
струкций игольно-планочной гарнитуры. жающих развертывание функции качества
При проектировании такой гарнитуры сле- [2]. Главная из этих матриц соотносит тре-
дует обратиться к пожеланиям потенци- бования потребителя с соответствующими
альных потребителей, которые могут слу- им техническими требованиями с учетом
жить обобщенными требованиями к ее их важности и значимости для потребите-
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015 197
ля, как это показано на рис. 1 (матрица шкале. Взаимодействие рейтинга потреби-
развертывания функции качества). Значи- тельских требований и силы его связи с
мость требования для потребителя учиты- требованиями к конструкции обеспечивает
валась по пятибалльной шкале, а степень объективную оценку степени значимости и
соответствия или сила его связи с требова- ранга рекомендуемого технического реше-
ниями к конструкции – по 3-балльной ния.
Рис. 1
Анализ матрицы позволяет утверждать, используя ретроспективный анализ внедре-
что наиболее значимым техническим тре- ния соответствующих конструктивных из-
бованием является прочность основания менений. Такой анализ позволил выделить
(рейтинговая оценка 23, ранг-1). Действи- 5 групп, или 5 этапов существенных кон-
тельно, опыт эксплуатации планок с дере- структивных изменений. К первой группе
вянным основанием при чесании длинного отнесены конструкции с деревянным (бу-
трепаного льна свидетельствует о низком ковым или фанерным) основанием, обли-
сроке их службы по причине поломок ос- цованным белой жестью согласно ТУ 17-
нования, не превышающем 1000 часов [2]. 307-69 и ТУ 17-40-162-75 (85).
Вторым по важности требованием высту-
пает необходимость использования плос- Планки 2-й группы характеризуются
кой иглы на последних переходах чесания, широким использованием плоской иглы в
что обеспечивает повышение чешущей сочетании с металлическим основанием
способности игольно-планочной гарниту- стальным гнутым, или штампосварным, а
ры. Далее следуют равные по рангу требо- также алюминиевым прессованным про-
вания упругой заделки иглы и разборности филем. При этом рассматриваются 2 вари-
планки. анта: с игольной полимерной вставкой,
вклеиваемой в основание, и заливкой игл,
Процесс последовательной реализации предварительно набранных в установоч-
пожеланий потребителей в конструкциях ную кассету, полимером. В этих конструк-
игольно-планочной гарнитуры для перера- циях усилие удержания иглы, препятству-
ботки лубяных волокон можно проследить, ющее ее расшатыванию и выпадению под
198 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
действием сил прокалывания и чесания вых поверхностях создаются радиальные
волокон, возникает после заливки иглы давления из-за неравномерной усадки по-
полимером, когда при остывании на боко- лимера и теплового сжатия иглы.
Таблица 1
Группа Конструкция Основание Соединение Игла Технические
(этап) иглы условия на
кон- А-А изготовление
струк- с основанием (патенты)
тивных
измене- а)цельноштампо- ТУ 7-09- ТУ 17-40-218–
ний ванное (гнутое) 1030-74. 76. Планки гре-
Иглы плоские бенные с ме-
2-я стальное чесальные таллическим
группа
б) штампованное основанием и
ВпоВслтсаитвпмакоеаврлкиниагамояилегьрочналатьаяняая стальное плоскими иг-
лами для льно-
А кронштейн чесальных ма-
шин Ч-302-Л
а) игольная встав-
ка вклеивается в
паз основания
Профиль U-образый б) иглы залиты
полимером непо-
средственно в паз
профиля
А
Б-Б
Б 199
Б
№ 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
Продолжение табл. 1
в) профиль алю- в) иглы залиты ТУ 7-09- ТУ 17-40-418-
миниевый прес- компаундом на
сованный основе эпоксид- 1030-74. 80. Планки
ных смол
Иглы плос- гребенные с
кие чесаль- алюминие-
3-я ные вым основа-
группа
B-B нием для по-
1 следних пяти
переходов
льночесаль-
2,5 ной машины
B Ч-302-Л
B профиль алюми- а) иглы запрес- Игла плос- ТУ17-40-753-
А-А ниевый прессо- сованы кая 87 ОП.
ванный б, в) иглы зали- ТУ17РФ32- Игольно-
ты полимером в 582-96. Иг- планочная
пазу основания лы техниче- гарнитура
ские, ОСТ усиленного
A типа,
27-09-396- ТУ17-40-187-
A Б 86. Планки
Б 78. гребенные и
Иглы плос- их детали
кие с зам- ТУ17РФ32-
ком
Игла круг- 985-96(2003).
лая, ТУ-17- Игольно-
планочная
40-582-87. гарнитура
Иглы тех- усиленного
нические типа
ВПО "Со-
юзлегком-
техоснаст-
ка", МЛП
СССР, М.:
1987.
Б Б
Б-Б
В
В
В-В
200 № 5 (359) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2015
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search