Кинематический анализ механизма транспортирования ткани

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

У = 1 ... 299 (1...49—отсутствие средств автоматизация, фрикционный привод;

50 ...99 — автоматический останов машины в заданном положении, подъем и

опускание лапки и обрезка ниток; 100 ,..149—то же, что и 50... 99, и

автоматическое выполнение закрепки в начале и конце строчки; свыше 150—то

же, что и 100 ...149, и программное выполнение сложной строчки; при

обозначениях наборов более 50 на машинах устанавливается регулируемый

привод);

Z=300 ...699 (301 — изготовление отделочных складок на мужских сорочках,

302 — обработка пояса женского плаща, 303—притачивание манжет к рукавам

мужской сорочки).

Для продвижения труднотранспортируемых материалов, в первую очередь с малым

коэффициентом трения, требуется более четкая фиксация их слоев в процессе

продвижения. Для пошива таких материалов используются машины (классы 31-

41+3, 31-42+3, 31-43+3), в которых материал в процессе продвижения

зажимается между нижней и верхней рейками (вертикальный дифференциал).

Нижняя рейка Q2 (рис.2.1) получает движение по эллипсообразной траектории

от механизма традиционной структуры, используемого в базовой машине. На

распределительном валу О2, получающего вращение от главного вала О7 с

помощью зубчато-ременной передачи, установлены два эксцентрика — 27 и 28.

От эксцентрика 27 с помощью звеньев 23, 24, 25 и 26 сообщаются

колебательные движения коромыслу 21, а следовательно, и валу О5

продвижения. Коромысло 22 передает эти движения державке 33, обеспечивая

горизонтальные перемещения рейке Q2 на длину стежка, которая зависит от

положения подвижной опоры O6. Эксцентрик 28 с помощью звеньев 29,30,31,32 и

вала O8 обеспечивает перемещение рейки Q2 по вертикали.

Верхняя рейка Q1 также движется по эллипсообразной траектории. Движения по

горизонтали нижней Q2 и верхней Q1 реек должны быть синхронными. Это

обеспечивается тем, что кинематическая цепь горизонтального перемещения

верхней рейки Q1 получает движение от вала О5 продвижения нижней рейки Q2.

На валу О5 установлено коромысло 21, которое с помощью звеньев 20, 19, 18,

17, 11 и валов O4 и О3 обеспечивает горизонтальные перемещения державке 9 с

закрепленной на ней рейкой Q1.

Державка 9 с одной стороны шарнирно связана с подвеской 6, а с другой имеет

кронштейн 4, передающий движение с помощью ползуна 7 и кулисы 8 на

горизонтальное плечо рычага 5. Подвеска 6 шарнирно соединена с кронштейном

3 штанги 2, несущей на себе лапку 38.

Вертикальное плечо рычага 5 через кулисное звено 13, а также через звенья

12, 14, 15 и ось O1 связано с установленным на главном валу О2

эксцентриком 16. Таким образом, за один оборот главного вала О7 рычаг 5

совершает возвратное движение по вертикали. Пружина 35 обеспечивает

прижатие к материалу соответственно верхней рейки Q1 или лапки 38.

При работе такого механизма могут иметь место два режима продвижения

материала. При пошиве тонких материалов лапка 38 постоянно прижимает

материал к игольной пластине P (см. рис. 2.2), а рейки Q1 и Q2 при их

сближении имеют между собой зазор, величина которого достаточна для

надежного захвата материала М и перемещения его относительно лапки.

При пошиве толстых, а особенно рыхлых материалов, необходима более четкая

фиксация материала. Для этого траекторию верхней рейки Q1 (см.

штрихпунктирные линии) опускают ниже игольной пластины P. Тогда после

соприкосновения рейки Q1 с материалом рычаг 5 (см. рис 2.1), продолжая

поворот по часовой стрелке, поднимает через кронштейн 3 штангу 1 и

закрепленную на ней лапку 38. Продвижение материала М (см. рис. 2.2)

производится рейками Q1 и Q2 при поднятой лапке Л. При подъеме рейки Q1

лапка Л опускается на материал и фиксирует его на игольной пластине. Такой

режим в производственном обиходе называется «переплясом».

Конструктивно механизм верхней рейки выполнен путем установки

дополнительных звеньев как внутри рукава машины, так и на его тыльной

стороне. В рукаве машины дополнительно установлены валы 14 (рис. 2.3) и 23,

а на приливах тыльной стороны рукава машины — оси 7 и 8. На штанге 50

винтом 49 закреплена лапка 46. Сквозь штангу пропущен шток 11, через палец

2 опирающийся на державку 51. На державке закреплена верхняя рейка 47,

взаимодействующая при продвижении материала с нижней рейкой 48. Державка 51

подвеской 52 шарнирно соединена с кронштейном штанги 50. На штангу 50

сверху действует пластинчатая пружина 20, а на шток 11 — аналогичная

пружина 15.

Для перемещения державки 51 с верхней рейкой 47 по горизонтали предусмотрен

специальный механизм, аналогичный

механизму горизонтального перемещения нижней рейки 48. На распределительном

валу 41 установлен эксцентрик 39, от которого с помощью шатуна 40 и звена

42 регулятора сообщаются колебательные движения коромыслу 43 и валу 54,

расположенному внутри вала продвижения 53. Коромысло 43 шатуном 38 связано

с коромыслом 24, закрепленным с помощью клеммы на валу 14. На передней

части вала также клеммой закреплено коромысло 13 через тягу 12, сообщающее

колебательные движения оси 8 коромыслу 4. От коромысла 4 через звено 1

получает движение по горизонтали державка 51 с верхней рейкой 47.

На главном валу 21 установлен эксцентрик 17, который с помощью шатуна 19,

коромысла 22, вала 23, коромысла 10, шатуна 9, оси 7, коромысла 6 и шатуна

5 сообщает колебательные движения угловому рычагу 3, горизонтальное плечо

которого поднимает и опускает державку 51 с верхней рейкой 47. Таким

образом, верхняя рейка 47 совершает движение по эллипсообразной траектории.

Стойки 45 и 44 механизмов регулировки горизонтального перемещения нижней 48

и верхней 47 реек установлены на телескопических (друг в друге) валах. На

правых концах валов установлены коромысла 36 и 34, связанные через тяги 33

и 32 с рычагами регулятора длины стежка. Установленные на коромыслах ролики

35 и 37 опираются на толкатели, установленные под крышкой стола машины.

Величины перемещения нижней и верхней реек могут регулироваться независимо

с помощью гаек 30, 29 и шкалы 28. Нажимом на рукоятку 27 обеспечивается

реверс. Нижнее крайнее положение рукоятки 27 обеспечивается упором 31,

устанавливаемым рамкой 25 с помощью гайки 26.

Регулировка усилия зажатия материала между рейками в процессе продвижения

обеспечивается винтом 16, а усилие прижатия материала к игольной пластине

винтом 18.

2. Алгоритм кинематического анализа движения нижней рейки механизма

транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса.

Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма привода

нижней рейки швейной машины 131-42+3 класса. На рис. 2.4 представлена

структурная схема механизма привода нижней рейки швейной машины.

Разобьём механизм на кинематические цепи подачи, подъёма и узел рейки. На

рисунке 2.4 приведены кинематические схемы указаных узлов.

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

вращения O1.

Обозначим [pic] как обобщённая координата механизма.

([pic]= * t; = const).

С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.

Для узла подачи обозначим [pic] , [pic], [pic], [pic], [pic] - как угловые

координаты поворота звеньев 2, 3, 4, 5, 6 соответственно, а [pic] угловая

координата поворота звена 5.

Для узла подъёма обозначим [pic], [pic] - как угловые координаты поворота

звеньев 7, 8 соответственно Для узла рейки обозначим [pic] , [pic] - как

угловые координаты поворота звеньев 9, 10 соответственно.

В ходе кинематического анализа указанных кинематических цепей необходимо

определить угол координаты [pic] , i= 1…2[pic], определить координаты x ,

y , x ,y , x , y точек E, M и Q соответственно в системе координат

O1XY. Обобщённая координата [pic] изменяется в пределах от 0 до 2 … ,

поэтому [pic] , i= 1…2[pic] , x , y , x , y , x , y .

являются функциями угла [pic]. Также необходимо определить скорости и

ускорения (первую и вторую передаточные функции указанных координат).

Для определения указанных величин разобьём кинематические цепи подачи,

подъёма и рейки на структурные группы Ассура.

Кинематический центр подачи представляет собой кривошип O1A, к которому

присоединена структурная группа ABD (см. рисунок 2.5). К структурной

группе ABD присоединена группа BCO3. Угол [pic] задан (параметр

регулирования шага транспортирования), поэтому координаты точки B известны.

Узел подъёма рейки также разобьём на структурные группы. Он состоит из

кривошипа O1F и структурной группы FKO4 (см. рис. 2.6). Узел рейки

представляет собой структурную группу ENM (см. рис. 2.7).

Как следует из проведённого анализа структуры механизма, механизм имеет

кривошипы O1A и O1F., 4 структурных группы первой модификации:ABD, BCO3,

FKO4, ENM.

Блок-схемы алгоритмов кинематического анализа указанных структурных групп

приведены в п.п. 1.3.1, 1.3.2 и 1.3.3. Математические модели для

определения этих параметров приведены в [88]. Воспользовавшись

результатами указанной работы приведём алгоритм кинематического анализа

механизма привода нижней рейки. Блок- схема указанного алгоритма приведена

на рисунке 2.8.

Согласно приведённому алгоритму в блоке 2 происходит ввод исходных данных.

С блока 3 начинается цикл, в котором изменяется обобщённая координата [pic]

от 0 до 2… . В цикле в блоках 4,5.6.7.8 производится кинематический анализ

узла горизонтальных перемещений рейки. В блоках 9,10.11 производится

кинематический анализ узла вертикальных перемещений рейки. В блоках 12 и 13

производится кинематический анализ узла рейки. При кинематическом анализе

кривошипов O1A и O1F см. блоки 4 и 9 происходит обращение к подпрограмме

анализа кривошипа, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.2. При

кинематическом анализе структурных групп ABD, BCO3, FKO4 и ENM см. блоки 5

,6 ,10 и 12 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной группы

Ассура первой модификации, алгоритм которого приведён на рис. . 1.3.4. При

определении функций положений , первой и второй передаточной функций

координат шарниров E,N и M и среднего зуба рейки Q1 происходит обращение к

подпрограмме анализа звена механизма, блок- схема которой приведена на

рисунке 1.3.7.

Алгоритм кинематического анализа движения верхней рейки механизма

транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса

Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма привода

верхней рейки швейной машины 131-42+3 класса.

Разобьём механизм на кинематические цепи узла горизонтальных перемещений

верхней рейки, узла вертикальных перемещений верхней рейки, и узел верхней

рейки. Следует отметить, что горизонтальное перемещение верхней рейки

передаётся от шарнира C узла горизонтальных перемещений нижней рейки,

алгоритм анализа которого был преведён выше (см. п.п. 2.2), поэтому

координаты шарнира C будем считать известными.

На рисунке 3.1 приведены кинематические схемы указанных узлов.

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

вращения O1.

Обозначим [pic] как обобщённая координата механизма.

([pic]= * t; = const).

С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.

Для узла горизонтальных перемещений обозначим [pic] , [pic], [pic], [pic]

- как угловые координаты поворота звеньев 17, 18,19, 20, соответственно.

Для узла вертикальных перемещений обозначим [pic], [pic] - как угловые

координаты поворота звеньев 12, 13 соответственно Для узла рейки обозначим

[pic], [pic],[pic],[pic],[pic],[pic] - как угловые координаты поворота

звеньев 14,15,16,21,22,23 соответственно.

В ходе кинематического анализа указанных кинематических цепей необходимо

определить угол координаты [pic] , i= 1…2[pic], определить координаты x ,

y , x ,y , x , y точек I, W и Q2 соответственно в системе координат

O1XY. Обобщённая координата [pic] изменяется в пределах от 0 до 2 … ,

поэтому [pic] , i= 1…2[pic] , x , y , x , y , x , y .

являются функциями угла [pic]. Также необходимо определить скорости и

ускорения (первую и вторую передаточные функции указанных координат).

Для определения указанных величин разобьём кинематические цепи узла

горизонтальных перемещений, узла вертикальных перемещений и узел рейки на

структурные группы Ассура.

Кинематический узел горизонтальных перемещений представляет собой

структурную группу СRO6 (см. рис. 3.3). К структурной группе CRO6

присоединена группа SVO8. Угол [pic] задан (параметр регулирования шага

транспортирования), поэтому координаты точки С известны.

Узел вертикальных перемещений рейки также разобьём на структурные группы.

Он состоит из кривошипа O6A2 и структурной группы А2НO7 (см. рис. 3.4).

При кинематическом анализе узла рейки будем исходить из того, что верхняя

рейка движется независимо от нижней, т.е. она может опускаться ниже уровння

игольной пластины, т.е. перепляс отсутствует, прижимная лапка (звено 24)

неподвижно. В этом случае узел рейки будет иметь структуру, показанную на

рис. 3.5.

Узел рейки представляет собой структурную группу O9LW (см. рис. 3.5),

присоединённую к ней структурную группу O10YI, а также структурную группу

LY16.

Как следует из проведённого анализа структуры механизма, механизм имеет

кривошип O6A2, 5 структурных групп первой модификации: СRO6, SVO8, А2НO7,

O9LW, O10YI, а также 1 структурную группу третей модификации LY16.

Блок-схемы алгоритмов кинематического анализа указанных структурных групп

приведены в п.п. 1.3.1, 1.3.2, 1.3.3 и 1.3.5. Математические модели для

определения этих параметров приведены в [88]. Воспользовавшись

результатами указанной работы приведём алгоритм кинематического анализа

механизма привода нижней рейки. Блок- схема указанного алгоритма приведена

на рисунке 3.6.

Согласно приведённому алгоритму в блоке 2 происходит ввод исходных данных.

С блока 3 начинается цикл, в котором изменяется обобщённая координата [pic]

от 0 до 2[pic]. В цикле в блоках 4,5.6.7 производится кинематический анализ

узла горизонтальных перемещений рейки. В блоках 8,9,10 производится

кинематический анализ узла вертикальных перемещений рейки. В блоках 11, 12,

13, 14 и 15 производится кинематический анализ узла рейки. При

кинематическом анализе кривошипа O6A2 см. блок 8 происходит обращение к

подпрограмме анализа кривошипа, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.2.

При кинематическом анализе структурных групп СRO6, SVO8, А2НO7, O9LW и

O10YI см. блоки 4, 6, 9, 11 и 12 происходит обращение к подпрограмме

анализа структурной группы Ассура первой модификации, алгоритм которого

приведён на рис. . 1.3.4. При кинематическом анализе структурной группы

LY19 см. блок 14 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной

группы Ассура третей модификации, алгоритм которого приведён на рис.

1.3.12. При определении функций положений, первой и второй передаточной

функций координат среднего зуба рейки Q2 происходит обращение к

подпрограмме анализа звена механизма, блок- схема которой приведена на

рисунке 1.3.7.

4. Разработка алгоритмического обеспечения и исследование кинематики

верхней и нижней рейки машины 131-42+3 класса.

Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма

транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса с нижней и верхней

рейкой, при этом будем исходить из существенного допущения заключающегося

в том, что верхняя и нижняя рейка не соприкасаются друг с другом, то есть

работают раздельно. В этом случае кинематическая схема механизма

транспортирования рейки будет иметь вид представленный ни рис. 4.1. Число

подвижных звеньев для этого механизма равно n == 24, количество

кинематических пар равно p5 =35, определим число степеней свободы по

формуле Чебышева [1], получим

W=3n-2p = 3*24-2*35=2 (3.1)

W = 2 соответствует двум входным звеньям.

Данную структурную схему можно разделить на две группы- механизм нижней

рейки, который включает в себя звенья 1-10 и механизм верхней рейки

(звенья 11 - 23).

Чтобы произвести кинематический анализ механизма транспортирования на ЭВМ с

использованием разработанных выше подпрограмм кинематического анализа

отдельных структурных групп, необходимо объединить указанные подпрограммы в

единой программе - головном модуле. Головной модуль должен выполнять

следующие задачи: ввод необходимых для кинематического анализа механизма

исходных данных, кинематический анализ механизма, вывод результатов счета.

Исходными данными для кинематического анализа механизма являются его

структурная схема, геометрические размеры звеньев и координаты неподвижных

опор. Кинематический анализ производится головным модулем путем вызова на

выполнение подпрограмм анализа

отдельных структурных групп в установленной согласно структурной схеме

анализируемого механизма последовательности.

Вывод данных, полученных в результате анализа удобнее всего производить в

форме таблиц и графиков.

Основной и наиболее ответственной частью головного модуля является

непосредственно кинематический анализ механизма. При анализе данного

механизма следует учитывать существенное допущение - траектория движения

верхней лапки пересекает игольную пластину и траекторию движения нижней

рейки. Это обусловлено тем, что в процессе транспортирования ткани звенья

верхней лапки испытывают упругую деформацию, а также нагружают

компенсатор, расположенный звене узла вертикальных перемещений верхней

лапки. Анализ этих процессов выходит за границы кинематического анализа

механизма транспортирования- задачи данного дипломной работы.

На рисунке 4.2 представлена блок-схема кинематического анализа механизма

транспортирования ткани машины 131-42+3. В блоке 2 производится описание

используемых в программе переменных и ввод исходных данных. В блоке 3

производится анализ кинематической цепи узла нижней рейки, алгоритм

которого описан в п.2 (см. рис. 2.8). Выходные параметры, определяющие шаг

транспортирования нижней рейки блока 3 являются одновременно входными

параметрами для блока 4, в котором производится анализ кинематической цепи

верхней рейки, структура которого приведена в п.3. В блоке 5 производится

вывод функций положений, первой и второй передаточной функций координат

средних зубьев рейки Q1 и Q2.

На основании разработанного алгоритма программы исследования верхней и

нижней реек механизма транспортирования ткани машины 131-42+3 была написана

программа на языке программирования С. Текст программы приводится в

приложении 1.

Исходными данными для программы послужили денные о механизме

транспортирования швейной машины 131-42+3, представленные в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Размеры звеньев механизма транспортирования швейной машины

131-42+3 класса.

|Обозначение параметра |Размерность |Обозначение в |Значение |

| | |программе | |

|XO1 |мм |Xo1 |285 |

|YO1 |мм |Yo1 |350 |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8