ISSN 2225-7551

О.О. Акимов, канд. техн. наук

Чернігівський державний технологічний університет, м. Чернігів, Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ КІНЕТОСТАТИКИ МЕХАНІЗМУ ПРИТИСКУВАННЯ БОБІНОТРИМАЧА ДО ФРИКЦІЙНОГО ЦИЛІНДРА В НАМОТУВАЛЬНОМУ МЕХАНІЗМІ ВАЖІЛЬНОГО ТИПУ

Наведено результати дослідження впливу параметрів механізму на силу притискування. Розглянуто рекомендації щодо вибору кінетостатичних параметрів механізму притискування для забезпечення заданого закону сили притискування бобінотримача до фрикційного циліндра.

Постановка проблеми. У виробництві хімічних волокон широко застосовуються намотувальні механізми важільного типу з притискуванням бобінотримача до фрикційного циліндра різноманітними способами: гравітаційним, пружинним, пневмопритискуванням [4; 3].

Одним із основних завдань, що вирішується під час розробки намотувальних механізмів – отримання якісних пакувань зі стабільними властивостями, які залежать від натягу нитки та закону сили притискування бобінотримача до фрикційного циліндра.

Дослідженню підлягає механізм для намотування текстильної нитки, в якому притискування здійснюється пневмоциліндром.

Механізм складається з таких основних вузлів: бобінотримач, фрикційний циліндр, механізм розкладки, пневмоциліндр, система роликів і важелів.

Для одержання якісної структури пакування необхідно забезпечити певний закон зміни зусилля притискання бобінотримача до фрикційного циліндра за весь час намотування тіла намотування, а також компенсувати гравітаційний момент від бобінотримача з пакуванням.

На силу притискання можуть впливати майже всі конструктивні параметри механізму, отже прийти до певного закону зміни сили притискання, як функції від товщини тіла намотки, можна за допомогою змін у конструкції намотувального механізму багатьох параметрів.

Методи та результати. Для отримання закону зміни сили притискування, як функції від товщини тіла намотування, наведені дві розрахункові схеми (рис. 1, 2).

На вигляді спереду – умовно зображено розташування фрикційного циліндра і бобінотримача відносно осі обертання важеля бобінотримача О, кути початковий αн, конст­рукційний αк, поточний αт, сили діючі на систему: сила притискування Рпр бобінотримача до фрикційного циліндра і гравітаційні від мас бобінотримача, важеля та бобіни Gр, Gб, а також плече сили притискування ht (рис. 1).

На вигляді ззаду – вісь обертання важеля бобінотримача О, кути φн, φк, φт, а також сила Рц, яка через систему важелів і ролик та сектор утворює компенсаційний момент Мк, рівний сумі моменту від сили притиску Мпр і моменту гравітаційному Мg (рис. 2).

Дослідженню підлягають кінетостатичні процеси, які відбуваються в механізмі притискування бобінотримача до фрикційного циліндра в намотувальному механізмі за весь цикл намотування пакування (збільшення товщини тіла намотування t).

Описание: Фрагмент1 Описание: Фрагмент2

 

Рис. 1. Схема механізму Рис. 2. Схема механізму прижиму

(вигляд спереду) (вигляд ззаду)

Для встановлення залежності між параметрами механізму та величиною сили притискування використані такі залежності:

- поточна маса тіла намотування (пакування) :

, (1)

де – поточний зовнішній діаметр тіла намотування; – зовнішній діаметр бобіни; – довжина розкладки нитки; ρ густина намотки;

- кут повороту важеля бобінотримача визначається за виразом:

, (2)

де t – товщина тіла намотування; – довжина важеля бобінотримача; – відстань від осі важеля до осі фрикційного циліндра; – діаметр фрикційного циліндра.

Плече сили реакції фрикційного циліндравизначається за виразом:

, (3)

де , – координати точки ; , – координати точки .

На рисунку 3 наведена залежність плеча сили притискування бобінотримача до фрикційного циліндра за цикл намотування.

Рис. 3. Графік залежності зміни плеча сили притиснення від товщини тіла намотки hТ = f(Δ)

Гравітаційний момент від сили ваги бобінотримача з важелем визначається за виразом:

, (4)

де – плече сили ваги бобінотримача; – маса бобінотримача; – число пакувань бобінотримача; – маса важеля бобінотримача; – плече сили ваги важеля.

Залежність гравітаційного моменту (моменту, що спрямований на відрив бобіно-тримача) від товщини тіла намотування наведена на рисунку 4.

Рис. 4. Залежність гравітаційного моменту від товщини тіла намотки

Плече компенсаційної сили, яка компенсує гравітаційний момент та створює силу притискування між роторами визначається за виразом:

, (5)

де , – координати точки А; , – координати точки А1 .

Величина компенсаційного моменту Мк визначається таким чином:

, (6)

де Pц – тиск у пневмоциліндрі; Fц – площа пневмоциліндра; R – радіус сектора; r – радіус ролика.

Закон зміни сили притискування Рпр визначається за виразом:

. (7)

Залежність зусилля притискання бобінотримача до фрикційного циліндра від товщини тіла намотування при різних початкових кутах нахилу важеля наведена на рисунку 5.

Рис. 5. Залежність зусилля притиску від товщини тіла намотування при різних початкових кутах нахилу важеля

Одним із законів, що може бути реалізованим на практиці, є закон, зображений на рисунку 5 ( крива 1). Змінюючи початковий кут нахилу важеля в межах (0,55–0,65) радіуса, можливо досягнення деякого приближення до заданого закону.

Зміна величини зусилля на штоку пневмоциліндра впливає на закон притискування бобінотримача до фрикційного циліндра таким чином:

Рис. 6. Залежність зусилля притиску від товщини тіла намотки Рпр = f(Δ)
та початкового кута

Для найбільш сприятливого зусилля на штоку циліндра (Рц = 67,7 Н, рис. 6) при різних кутах початкового кута нахилу важеля отримані радіуси змінних секторів, що забезпечують закон зміни зусилля притиску (рис. 7, крива 1).

Рис. 7. Залежність радіуса сектора від його кута повороту за час напрацювання пакування

Висновки. Розроблено алгоритм розрахунку параметрів механізму для забезпечення заданого закону сили притискування бобінотримача до фрикційного циліндра.

Проведено дослідження впливу параметрів механізму на силу притискування за весь цикл намотування, визначені оптимальні параметри механізму притискування.

Список використаних джерел

1. Коритысский Я. И. Колебания в текстильных машинах / Я. И. Коритысский. – М.: Машиностроение, 1973. – 320 с.

2. Матюшев И. И. Высокоскоростные приемно-намоточные механизмы для химических нитей / И. И. Матюшев, В. А. Климов. – М.: Легпромбытиздат, 1991. – 228 с.

3. Машины для формования химических и минеральных волокон / под ред. проф. Х. З. Регельмана. – М.: Машиностроение, 1972. – 264 с.

4. Прошков А. Ф. Расчет и конструрование машин для производства химических волокон / А. Ф. Прошков. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 402 с.