Исследование и разработка методик расчета функциональной нагрузки основных механизмов на заправку ткацкой машины

Число прокидок утка в минуту и соответственно производительность ткацких машин за последнее десятилетие существенно увеличились. На выставке «Инлегмаш — 2006» японская фирма Toyota сделала презентацию последней разработки пневматической ткацкой машины. При ширине заправки 180 см на ней осуществлялось 1200 прокидок утка в минуту.

Естественно, что при таких высоких скоростях возрастает напряженность процесса ткачества вследствие увеличения функционального воздействия рабочих органов зевообразовательного и батанного механизмов, товарного и основного регуляторов на систему ткань-основа заправки ткацкой машины.

В связи с этим появляется необходимость в разработке методик определения функциональной нагрузки на систему ткань-основа с учетом технологических параметров заправки и конструктивных, кинематических и динамических параметров основных механизмов ткацкой машины, которая позволит найти наиболее эффективный режим эксплуатации оборудования с учетом приемлемого уровня обрывности нитей основы.

Объектом исследования является пневматическая ткацкая машина СТП-190 разработки ВНИИЛТЕКМАШа и СКБТО (г. Климовск, Московская область). СТП-190 разработан на базе станка АТПР. Механизм прокидки утка: головные форсунки и эстафетные сопла с электронным управлением были приобретены у фирмы Те Streik (Голландия). Аналогом этого станка является станок ПАТ-190 фирмы Пиканоль (Бельгия). Ткацкая машина СТП-190 была успешно продемонстрирована на ITMA-92 в г. Ганновере (ФРГ).

Механизм привода ремизок ткацкой машины СТП-190 выполнен в 2 вариантах:

1. жесткие звенья в передаче движения ремизкам в сочетании с кинематическим замыканием кулачков и роликов в приводе зевообразовательного — механизма;

2. гибкие звенья в виде тросиков в сочетании с силовым замыканием в приводе зевообразовательного механизма.

Японские фирмы экспериментируют с карбоновыми материалами (композитами) для звеньев для изготовления механизма ремизного движения, что может существенно уменьшить их массу и реализоваться в еще один вариант механизма ремизного движения. Одновременно на Чебоксарском ОАО «Текстильмаш» (ООО «Завод текстильного оборудования») также проводятся работы по созданию пневматической ткацкой машины на базе СТБ-250 — это МТП-250 с установкой механизма прокидки утка голландской фирмы Те Streik.

Внимание отечественных разработчиков к созданию пневматической ткацкой машины объясняется ее высокой производительностью (почти на 40% выше по сравнению с ткацкой машиной СТБУ1−180) и большими ассортиментными возможностями: 4 головные форсунки на 4 утка, возможность установки скоростных ремизоподъемных кареток и машин Жаккарда, при этом эффективность пневматической ткацкой машины, определяемой коэффициентом цена-качество, повышается.

Конструкция батанного механизма, товарного и основного регуляторов аналогична конструкции данных механизмов ткацкой машины АТПР. В настоящее время в КБ ООО «Завод текстильного оборудования» (г. Чебоксары) продолжены НИОКР по созданию пневматической ткацкой машины.

Актуальность темы

С повышением рабочих скоростей современных ткацких машин возрастает нагрузка на систему ткань-основа рабочих органов зевообразовательного, батанного механизмов, товарного и основного регуляторов, которая может привести к росту обрывности основы и утка и, в результате, — к простоям оборудования. Зная технологические параметры вырабатываемой ткани, конструктивные, кинематические и динамические параметры механизмов ткацкой машины, с помощью разработанных методик можно определить оптимальный скоростной режим ткацкой машины с минимальным числом обрывов утка и основы, т. е. с максимальным КПВ.

Таким образом, разработанные методики расчета функциональной нагрузки основных механизмов на систему ткань-основа заправки позволяет определить оптимальный скоростной режим ткацкой машины.

Существенное значение имеет разработанная классификация зевообра-зовательных механизмов (ЗОМ) с гибкими звеньями, которая позволяет обоснованно подойти к выбору ЗОМ для ткацкой машины с пневматическим способом прокладки утка.

Научная новизна. В работе впервые:

— разработаны методики автоматизированного расчёта функциональной нагрузки ЗОМ, батанного механизма, товарного и основного регуляторов на систему основа-ткань в заправке ткацкой машины;

— в соответствии с разработанными методиками созданы соответствующие подпрограммы автоматизированного расчета;

— разработана 3-х массовая динамическая модель взаимодействия ЗОМ и заправки ткацкой машины;

— разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями;

— разработана методика оптимизации кинематических, технологических и динамических параметров заправки и основных механизмов пневматической ткацкой машины.

Полученные данные в результате оптимизации являются исходными данными для расчета кинематических и динамических параметров указанных механизмов, позволяющих минимизировать их действие на заправку ткацкой машины.

Задачи и цели исследования. Целью исследования является разработка комплексной методики определения функциональной нагрузки с учетом технологических параметров заправки и конструктивных, кинематических и динамических параметров основных механизмов ткацкой машины, которая позволит найти наиболее эффективный режим эксплуатации оборудования с минимальным уровнем обрывности основы и уточных нитей.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Разработка 3-х массовой динамической модели взаимодействия систем ткань-основа заправки с ремизной рамкой;

2. Разработка с использованием динамической модели Кельвина-Фойгта модели взаимодействия берда батана с системой ткань-основа;

3. Разработка динамической модели определения натяжения основы в результате несинхронной работы основного и товарного регуляторов;

4. Разработка пакета прикладных программ для реализации указанных моделей;

5. Разработка методики системного проектирования ЗОМ пневматического станка и программного продукта для ее реализации;

6. Проведение оптимизации входных параметров ЗОМ и заправки ткацт кой машины, которая позволит определить оптимальный скоростной режим, соотношение длин передней и задней частей зева, массы скала, жесткости пружин скала. Целевая функция оптимизации — минимум максимального натяжения основы;

7. Разработка классификации ЗОМ с гибкими звеньями. Гибкие звенья более чем на 60% снижают массу механизма ремизного движения, включающего жесткие звенья;

8. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.

Практическая ценность.

1. Разработаны методики автоматизированного расчета функциональной нагрузки ЗОМ, батанного механизмов, товарного и основного регуляторов на систему основа-ткань в заправке ткацкой машины, которые существенно сокращают время проектирования указанных механизмов и позволяют определить оптимальный скоростной режим эксплуатации ткацкой машины;

2. В соответствии с разработанными методиками созданы соответствующие подпрограммы автоматизированного расчета;

3. Разработана 3-х массовая динамическая модель взаимодействия ЗОМ и заправки ткацкой машины;

4. Разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями, которая позволяет обоснованно выбрать схему ЗОМ пневматической ткацкой машины;

5. Подпрограмма системного проектирования ЗОМ пневматической ткацкой машины зарегистрирована в Федеральном агентстве по образованию ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий» Отраслевой фонд алгоритмов и программ. Данная программа передана КБ ООО «Завод текстильного оборудования» для исследования в НИОКР.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Обзор научно-технической литературы и патентов показал, что для прогнозирования скоростного режима с приемлемым уровнем обрывности основных нитей современных ткацких машин необходимо иметь методики определения функциональной нагрузки основных механизмов на систему ткань-основа.

2. Разработана классификация ЗОМ с гибкими звеньями ткацких машин со струйным способом прокладки утка.

3. Разработана трехмассовая динамическая модель взаимодействия ремизок ЗОМ с системой ткань-основа заправки ткацкой машины.

4. Разработана с использованием модели Кельвина-Фойгта модель взаимодействия берда батана с системой ткань-основа.

5. Разработана динамическая модель определения натяжения основы в результате несинхронной работы основного и товарного регуляторов.

6. Разработаны пакеты прикладных программ для реализации указанных моделей.

7. Разработана методика системного проектирования ЗОМ пневматической ткацкой машины и программный продукт для ее реализации.

8. Определены оптимальные параметры ЗОМ и заправки пневматической ткацкой машины при скоростном режиме 400−550 об/мин главного вала.

9. Полученное отличие экспериментальных и теоретических значений натяжения основы находилось в пределах 8,7−9,8%, что показывает удовлетворительное соответствие разработанных моделей и реальных условий процесса ткачества.