Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
41
КИЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ
УДК 677.055
Параска Георгій Борисович
НАУКОВІ ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ СТАБІЛІ3АЦІЇ
НАТЯГУ НИТОК ОСНОВИ В'ЯЗАЛЬНИХ МАШИН
Спеціальність 05.05.10 - машини легкої промисловості
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Київ - 2000
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Київському Державному університетi технологій та дизайну Міністерства освіти та науки України
Науковий консультант - доктор технічних наук, професор
Хомяк Олег Миколайович, Київський Державний університет технологій та дизайну, проректор з навчальної роботи
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, провідний науковий співробітник Масленніков Юрій Іванович, Акцеонерне товариство закритого типу “Український науково-дослідний інститут переробки волокон”;
доктор технічних наук, професор
Орловський Броніслав Вікентiйович, Київський Державний університет технологій та дизайну, завідувач кафедри “Машини легкої промисловості”;
доктор технічних наук, професор Ройзман Вілен Петрович, Технологічний університет Поділля (м.Хмельницький), завідувач кафедри прикладної механіки
Провідна установа:
Чернігівський технолгічний університет Міністерства освіти та науки України
Захист відбудетьея 16 лютого 2000 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 у Київському Державному університеті технологій та дизайну (КДУТД) за адресою: м. Київ-11, вулиця Немировича-Данченко, 2
3 дисертацією можна ознайомитися у 6і6ліотеці КДУТД за адресою: м. Київ-11, вулиця Немировича-Данченко, 2
Автореферат розісланий . 5 січня 2000 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Розвиток легкої промисловості України пов’язаний з розробкою високоефективного, конкурентного обладнання, що забезпечує високу якість продукції, постійне розширення і оновлення асортименту продукції при скороченні витрат сировини.
Особливо швидкого росту об’ємів високоякісної продукції досягнуто в області основов’язального виробництва з використанням основов’язальних (ОВМ) і в’язально-прошивних машин (ВПМ). Швидкість в’язання деяких видів сучасних основов’язальних машин досягає 3000 петельних рядів за хвилину, а завдяки практично необмежених технологічних можливостей і області використання, ОВМ і ВПМ зайняли провідні місця в трикотажній промисловості, забезпечуючи третину світового виробництва трикотажних матеріалів.
Вдосконалення ОВМ і ВПМ направлені в основному на зменшення обривності ниток основи, яка є достатньо високою, і підвищення рівномірності петельної структури, яка порушується при перехідних процесах, викликаних зупинкою машин, та спрацюванні навоїв.
Дослідження вітчизняних і закордонних вчених, практика експлуатації основов’язального обладнання показали, що найбільш ефективним напрямком зменшення обривності ниток основи, підвищення рівномірності петельної структури є стабілізація натягу ниток основи.
Вирішення проблеми стабілізації натягу ниток основи стримується відсутністю наукових основ і інженерних методів проектування пристроїв, що забезпечують ефективну стабілізацію натягу ниток основи для існуючого в’язального обладнання і обладнання, що проектується. В даний час на вітчизняних і закордонних підприємствах зберігається тенденція пасивної боротьби з обривністю ниток основи - зменшення робочих швидкостей в’язання.
Зв’язок роботи з науковими планами. Дисертаційна робота відповідає науковому напрямку наукових досліджень Київського Державного університету технологій та дизайну (КДУТД) (напрямок “Обладнання, системи управління технологічними процесами та контролю якості виробів”).
Мета і задачі досліджень. Метою досліджень є розробка наукових основ та інженерних методів проектування нових і вдосконалення існуючих пристроїв стабілізації натягу ниток основи в’язальних машин (ВМ), спрямованих на підвищення ефективності їх роботи (підвищення продуктивності і якості полотна та виробів).
Для досягнення поставленої мети були визначені і вирішені такі задачі:
- визначити умови взаємодії пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ з нитками основи, що забезпечують сталість середнього (міжциклового) натягу ниток основи і мінімізацію динамічного натягу ниток основи;
- розробити багаторівневу класифікацію пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ з врахуванням особливостей розвитку технічних систем;
- розробити показники для оцінки ефективності роботи пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ; розробити установку для комплексних експериментальних досліджень пристроїв стабілізації натягу ниток основи в умовах, максимально наближених до виробничих;
- розробити наукові основи і методику проектування високоефективних пристроїв стабілізації динамічного натягу ниток основи;
- розробити наукові основи і методику проектування високоефективних пристроїв стабілізації середнього натягу ниток основи;
- розробити принципово нові конструкції пристроїв стабілізації натягу ниток основи, що забезпечують сталість середнього (міжциклового) натягу ниток основи і мінімізацію їх динамічного натягу;
- дослідити перспективні напрямки створення високоефективних пристроїв стабілізації натягу ниток основи;
- виконати експериментальні дослідження і виробничу перевірку працездатності та ефективності використання запропонованих технічних рішень для підвищення ефективності роботи ВМ.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:
- розроблено математичну модель натягу ниток основи ВМ, на основі якої встановлено оптимальні умови взаємодії пристроїв натягу ниток основи з нитками основи, що забезпечують сталість середнього натягу ниток основи і мінімізацію їх динамічного натягу;
- на основі закономірностей розвитку технічних систем розроблена класифікація пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ з позиції функціонального призначення, принципу дії і конструктивних особливостей;
- розроблені і апробовані критерії оцінки ефективності роботи пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ; розроблено установку для комплексних експериментальних досліджень пристроїв стабілізації натягу ниток основи в умовах, максимально наближених до виробничих;
- розроблено універсальну математичну модель пасивних пристроїв стабілізації натягу ниток основи з врахуванням високочастотних і низькочастотних складових; встановлено перспективні напрямки удосконалення пасивних пристроїв стабілізації натягу ниток основи;
- обгрунтовано і апробовано напрямок автоматизації проектування і дослідження пристроїв стабілізації натягу ниток основи в пружній системі заправки ниток основи ВМ;
- розроблено наукові основи проектування принципово нових високочастотних пасивних пристроїв стабілізації натягу ниток основи;
- розроблено наукові основи проектування високоефективних вагових пристроїв стабілізації середнього натягу ниток основи;
- розроблено наукові основи проектування комбінованих пристроїв стабілізації натягу ниток основи;
- на основі аналітичних і експериментальних досліджень виконана оцінка перспективних напрямків розробки пристроїв стабілізації динамічного натягу ниток основи - пневматичних, гідравлічних, ротаційних, електромеханічних.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:
- розроблено принципово нові конструкції пасивних пристроїв стабілізації натягу ниток основи ( А.с. СССР № 1716834, № 1770477, №1788799, №1807131, патент Російської Федерації 2076911) та методи їх проектування, що забезпечують за рахунок підвищення степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи зменшення їх обривності, підвищення якості готових виробів;
- розроблено принципово нову конструкцію вагового пристрою стабілізації середнього натягу ниток основи (позитивне рішення по заявці України №93005982) та метод його проектування, що забезпечує підвищення якості готових виробів;
- розроблено принципово нові конструкції комбінованих пристроїв стабілізації натягу ниток основі (патент України №12611А та інші) та методи їх проектування, що забезпечують підвищення ефективності роботи ВМ (підвищення продуктивності і якості полотна та виробів);
- розроблено принципово нові перспективні конструкції пневматичних (А.с. СССР №1730261, патент Російської Федерації 2023081), гідравлічних (А.с. СССР № 1839506, №1832777, патент Російської Федерації 2051998), електромеханічних (А.с. СССР № 1711509), та ротаційних (А.с. СССР №1427895, №1737048) пристроїв стабілізації динамічного натягу ниток основи, працездатність яких перевірена на експериментальних зразках;
- працездатність і ефективність нових конструкцій пристроїв стабілізації натягу ниток основи, інженерних методик проектування перевірена в наукових лабораторіях КДУТД, Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький) і на виробничих підприємствах (Державне підприємство “Чернівцілегмаш”, Рівненська фабрика нетканих матеріалів, Мукачівське трикотажне об’єднання).
Особистий внесок здобувача полягає у постановці ідеї та теми дисертаційної роботи, у постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач. Під керівництвом та за безпосередньою участю автора розроблено методики дослідження, наукові основи та інженерні методи проектування нових пристроїв стабілізації натягу ниток основи, що забезпечують підвищення ефективності роботи ВМ. Автору належать основні ідеї опублікованих робіт та винаходів, а також аналіз та узагальнення результатів роботи.
Апробація дисертації. Основні положення і результати роботи доповідались і отримали позитивну оцінку на:
- наукових конференціях професорсько-викладацького складу ДАЛПУ (1990-1998 рр.);
- наукових конференціях професорсько-викладацького складу ТУП (м.Хмельницький, 1996-1998 рр.);
- всесоюзній науково-технічній конференції “Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий легкой промышленности”(м.Іваново, 1987 р.);
- всесоюзній науково-технічній конференції “Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности”(м.Іваново, 1989 р.);
- всесоюзній науково-технічній конференції “Научно-технический прогресс в текстильной и трикотажной промышленности”(м.Херсон, 1990 р.);
- науково-технічній конференції “Качество и надежность узлов трения”(м.Хмельницький, 1992 р.);
- міжнародній науково-технічній конференції “Вдосконалення обладнання легкої промисловості та складної побутової техніки”(м.Хмельницький, 1993 р.);
- II науково-технічній конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва”(м.Хмельницький, 1993 р.);
- III науково-технічній конференції “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва”(м.Хмельницький, 1995 р.);
- науково-практичній конференції “Технологічний університет в системі реформування освітньої та наукової діяльності Подільського регіону”(м.Хмельницький, 1995 р.);
- міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні технології та машини”(м.Хмельницький, 1998 р.).
Дисертаційна робота доповідалась повністю і одержала позитивну оцінку на:
- засіданні кафедри машин та апаратів виробництв хімічних волокон і текстильної промисловості Чернігівського технологічного інституту (м.Чернігів, 1999 р.);
- розширеному засіданні науково технічної ради Технологічного університету Поділля (м.Хмельницький, 1999 р.);
- міжкафедральному науковому семінарі на базі кафедри машин і апаратів легкої промисловості ДАЛПУ (м.Київ, 1999 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 70 робіт, серед яких 23 наукові статті в журналах, 18 тез наукових конференцій, 7 депонованих наукових статей, 5 звітів з науково-дослідних робіт і 16 авторських свідоцтв СРСР, патентів України та Російської Федерації на винаходи. Список опублікованих основних праць автора за темою дисертації наведено в авторефераті нижче.
На захист автор виносить: наукове обгрунтування та розв’язок важливої науково-технічної проблеми - розробка наукових основ проектування пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ на основі встановлення оптимальних умов взаємодії пристроїв стабілізації натягу ниток основи ВМ з нитками основи, що забезпечують сталість середнього натягу ниток основи і мінімізацію динамічного натягу ниток основи; науково обгрунтовані розробки нових та вдосконалення існуючих пристроїв стабілізації натягу ниток основи, які забезпечують розв’язання значної прикладної проблеми трикотажного машинобудування - підвищення продуктивності ВМ і якості трикотажного полотна та готових виробів.
Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, восьми розділів, висновків, списку літературних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації 428 сторінки, із них 64 сторінок займають ілюстрації, 4 сторінки - таблиці, 58 сторінок - додатки, 32 сторінки - літературні джерела з 335 найменувань. Обсяг основної частини дисертації становить 270 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, поставлено мету та сформульовано задачі досліджень.
Перший розділ присвячено огляду досліджень щодо підвищення ефективності переробки ниток основи на ВМ.
Встановлено, що стабілізація середнього і динамічного натягу ниток основи дозволяє суттєво зменшити їх обривність і підвищити продуктивність обладнання, крім цього, стабілізація середнього натягу ниток основи веде до підвищення рівномірності петельної структури і якості готових виробів.
Спеціальні пристрої, що одержали в різних літературних джерелах різні назви - скало, нитконатяжний пристрій, компенсатор натягу ниток основи, регулятор натягу ниток основи, стабілізатор натягу ниток основи, призначені для стабілізації натягу ниток основи ВМ. В дисертаційній роботі для перерахованих пристроїв використано загальну назву - стабілізатор натягу ниток основи (СННО), що найбільш повно відповідає їх призначенню.
Аналіз існуючих схем класифікації СННО показав, що найбільш повною є трирівнева схема класифікації СННО, на першому рівні якої СННО розділені за призначенням на стабілізатори динамічного натягу ниток основи (СДННО) та стабілізатори середнього натягу ниток основи (ССННО). На другому рівні класифікації СННО розділені за принципом дії на активні і пасивні, а на третьому - за конструктивними особливостями, при цьому враховано тенденції розвитку технічних систем. Запропонована класифікація дозволяє намітити тенденції удосконалення СННО і розширити поле конструктивних рішень.
На основі аналізу конструкцій відомих СДННО і ССННО встановлено основні тенденції їх удосконалення. Для пасивних СДННО, як найбільш розповсюджених, це перш за все зменшення приведеної до скала маси рухомих елементів при незмінній приведеній жорсткості та максимально можливе зменшення кількості елементів і оптимізація їх взаємодії. Для пасивних ССННО це перш за все розширення конструктивних можливостей регулювання силової дії на нитки основи та можливість регулювання основних динамічних параметрів.
Аналіз досліджень і методик проектування СННО показав, що:
- при наявності ряду досліджень взаємодії в пружній системі заправки СННО з нитками основи відсутня узагальнена модель, на основі якої можна встановити оптимальні умови взаємодій, що забезпечують стабілізацію натягу ниток основи - мінімізацію динамічного натягу ниток основи і постійність середнього натягу ниток основи;
- найбільш повно і глибоко, з використанням експериментально-аналітичних методів, проведено дослідження пасивних СДННО, при цьому математичні моделі описують тільки окремі конструкції пристроїв і їм притаманні суттєві недоліки - досліджуються тільки сталі режими роботи, досліджуються тільки динамічні системи з одним ступенем вільності;
- відсутні критерії оцінки ефективності роботи СННО різного принципу дії і різних конструкцій;
- при наявності наукового і практичного підтвердження перспективності пасивних високочастотних СДННО відсутні наукові основи проектування таких стабілізаторів;
- при наявності наукового підтвердження перспективності пасивних вагових СДННО відсутні наукові основи проектування таких стабілізаторів, що обмежує їх впровадження;
- відомі методики не передбачають можливість автоматизації процесів проектування і дослідження СННО;
- практично відсутні дослідження можливостей перспективних конструкцій СННО, представлених у трирівневій класифікації з врахуванням тенденцій розвитку технічних систем.
На основі аналізу літературних джерел та тенденцій розвитку текстильної промисловості визначені задачі досліджень, виконання яких дозволить створити наукові основи і інженерні методи проектування і удосконалення існуючих СННО, направлених на підвищення ефективності роботи ВМ.
В другому розділі наведено дослідження умов взаємодії СННО з нитками основи з метою їх оптимізації.
В процесі досліджень розроблено математичну модель натягу ниток основи ВМ, запропоновано критерії оцінки ефективності роботи СДННО і ССННО. Для перевірки результатів аналітичних досліджень і оцінки можливостей перспективних конструкцій СННО розроблено універсальний стенд для експериментальних досліджень СННО в умовах, максимально наближених до виробничих.
При розробці математичної моделі натягу ниток основи ВМ використано розрахункову схему пружної системи заправки ВМ (рис.1), що враховує особливості заправки ниток основи відомих ОВМ, ВПМ і їх перспективні конструкції.
Рис.1. Розрахункова схема пружної системи заправки ВМ: 1-нитки основи; 2- навій; 3- робоча зона ССННО; 4- робоча зона СДННО; 5- готове полотно, 6-відтяжний вал
В результаті математичного моделювання одержано вираз для натягу ниток основи в зоні петлетворення:
(1)
де - швидкість сходу ниток основи з навою;
- початковий натяг ниток основи в навої;
- коефіцієнт жорсткості метрового відрізка ниток основи;
- швидкість подачі ниток основи скалом ССННО;
- швидкість подачі ниток основи скалом СДННО;
- приведена швидкість вживання ниток основи в зоні петлетворення;
- швидкість деформації ниток основи.
В процесі аналізу виразу натягу ниток основи в зоні петлетворення (1) виділено дві його складові - середній натяг ниток основи і динамічний натяг ниток основи , при цьому:
; (2)
; (3)
. (4)
В основу вибору оптимальних умов взаємодії ССННО з нитками основи покладено необхідність виконання вимоги - підтримання постійного значення середнього натягу ниток основи при спрацюванні навою, а також при відхиленні подачі ниток основи в перехідних режимах роботи ВМ.
В результаті аналізу математичної моделі встановлена швидкість подачі ниток основи ССННО, що забезпечує постійне значення середнього натягу ниток основи:
, (5)
де - відхилення реальної швидкості подачі ниток основи від необхідної.
В основу вибору оптимальних умов взаємодії СДННО з нитками основи покладена необхідність усунення коливань натягу ниток основи всередині кожного циклу петлетворення. Для цього необхідно забезпечувати виконання раніше визначеної вимоги - функція подачі ниток основи скалом СДННО повинна відповідати приведеній функції споживання ниток основи в зоні петлетворення.
Для оцінки ефективності роботи ССННО використано показник - степінь стабілізації середнього натягу ниток основи:
(6)
де - абсолютне максимальне відхилення поточного середнього натягу ниток основи від заданого (заправного) при відсутності ССННО та при заданому відхиленні величини подачі ниток основи;
- абсолютне максимальне відхилення поточного середнього натягу ниток основи від заданого (заправного) при встановленні ССННО та при заданому відхиленні величини подачі ниток основи.
За рахунок вибору різних варіантів відхилення величини подачі ниток основи можливе проведення досліджень як при перехідних, так і сталих режимах роботи ВМ.
Для оцінки ефективності роботи СДННО використано раніше апробований показник - степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи:
(7) де - величина розмаху коливань натягу ниток основи при відсутності СДННО;
- величина розмаху коливань натягу ниток основи при використанні СДННО;
- номер значущого розмаху коливань натягу ниток основи (за один цикл петлетворення).
Запропонована конструкція універсального стенда для експериментальних досліджень СННО в умовах, максимально наближених до виробничих дозволяє:
- відтворювати практично будь-який закон споживання ниток основи петлетворними органами при необмежених для ВМ швидкісних режимах роботи;
- моделювати процеси зміни величини подачі основи при спрацюванні навою та в перехідні режими (пуск, зупинка);
- дозволяє проводити дослідження СННО принципово різних конструкцій - механічних, гідравлічних, пневматичних, електромеханічних.
В третьому розділі наведено дослідження щодо автоматизації схемотех-нічного проектування та дослідження СННО.
На основі аналізу відомих програмних комплексів, систем моделювання, пакетів прикладних програм (ППП) зроблено висновок, що для систем пружних заправок ниток основи ВМ, як динамічних систем, найбільш прийнятною формою представлення є ланцюг. В цьому випадку ССННО, СДННО, петлетворні органи, механізм відтяжки полотна та інші елементи можна представити як окремі ланцюги, які взаємодіють з нитками основи, створюючи разом загальний ланцюг.
В якості ППП вибрана вітчизняна система ПРАНС-ПК, що розроблена в Національному технічному університеті України. Суттєвою перевагою системи є можливість автоматизованого виконання всього комплексу робіт схемотехнічного проектування та дослідження динамічних систем з різнорідними за фізичним складом елементами. ППП ПРАНС-ПК дає можливість розглядати об’єкт, що проектується, з врахуванням всієї його складності і різноманітності внутрішніх та зовнішніх зв’язків. При цьому пакет побудовано таким чином, що проектується або досліджується безпосередньо динамічна система, а не його математична або інша модель. Пакет дозволяє на схемотехнічному етапі виконувати розрахунки часових, статичних та частотних характеристик, оцінку гіршого випадку, розрахунок коефіцієнтів чутливості, параметричну оптимізацію, розрахунок оптимальних допусків, статистичний аналіз, спектральний аналіз, моделювання типових режимів роботи об’єкта, багатоваріантний аналіз та інші операції.
Для оцінки достовірності результатів проектування і дослідження СННО в системі ПРАНС-ПК було виконано цикл експериментально-аналітичних досліджень. Об’єктом досліджень вибрано складові пружних систем заправки ОВМ - активна подача ниток основи при відсутності СННО та система: пасивний СДННО - нитки основи.
В результаті досліджень системи активної подачі ниток основи при відсутності СННО з використанням ППП ПРАНС-ПК визначені значення натягу ниток основи в сталому режимі. При порівнянні одержаних результатів з результатами аналітичних досліджень В.А.Радзієвського, В.М.Бондаря, А.Я.Мільмана встановлено, що максимальна відносна різниця між одержаними результатами при однакових початкових умовах не перевищує 0,29%.
При дослідженні системи: пасивний СДННО - нитки основи з використанням ППП ПРАНС-ПК визначені значення максимальних розмахів коливань натягу ниток основи в сталому режимі роботи ОВМ. При порівнянні одержаних результатів з результатами експериментальних досліджень встановлено, що максимальна відносна різниця між одержаними результатами при однакових початкових умовах не перевищує 3,57%.
На основі результатів досліджень зроблено висновок про доцільність використання ППП ПРАНС-ПК при проектуванні і дослідженні СННО.
В четвертому розділі наведено дослідження щодо підвищення ефективності роботи пасивних СННО. Метою дослідження є створення наукових основ та інженерних методів проектування пасивних СННО, що широко використовуються на сучасних ОВМ та ВПМ.
Враховуючи, що на ОВМ і ВПМ використовують пасивні СННО з одним і двома ступенями вільності, при відсутності доказів їх переваги, в роботі було поставлено і вирішено завдання одержання універсальної моделі пасивних СДННО з одним і двома ступенями вільності, яка б враховувала перехідний і сталий режим роботи ВМ. При розробці моделі були прийняті припущення: в нитках виникають тільки пружні деформації, маса ниток не впливає на їх деформацію, нитки однорідні і ідеально гнучкі.
Розрахункова схема пасивного СННО з двома ступенями вільності представлена на рис.2. Особливістю схеми є те, що в ній виділено високочастотну і низькочастотну складові, які виконують функції СДННО та ССННО відповідно. У випадку, коли приведена жорсткість низькочастотної складової на кілька порядків більша приведеної жорсткості ниток основи , запропоновану схему можна розглядати як систему з одним ступенем вільності.
Рис.2. Розрахункова схема пасивного СННО: і - приведені маси високочастотної і низькочастотної складових СННО; ,- приведені жорсткості ниток основи, пружних елементів високочастотної і низькочастотної складових СННО відповідно; - коефіцієнти в’язкого тертя, що характеризують демпферні процеси у високочастотній і низькочастотній складових СННО; - переміщення приведених мас високочастотної і низькочастотної складових СННО; - переміщення кінця ниток основи, викликане технологічним процесом
Рівняння руху мас і представлено в вигляді системи двох диференціальних рівнянь другого порядку з постійними коефіцієнтами:
(8)
Початкові умови:
(9)
Функція збурення , що задається таблично, в аналітичному представленні має вигляд:
(10)
де
В результаті розв’язку системи диференціальних рівнянь (8) при початкових умовах (9) одержано:
. (11)
Диференціюючи двічі вираз (11), і підставивши результати в перше рівняння системи (8), одержимо диференціальне рівняння відносно :
(12)
де
Загальний розв’язок рівняння (12) для одного з варіантів співвідношення дискримінант набуває вигляду:
. (13)
Продиференціювавши два рази за часом вираз (13) і підставивши одержані результати у вираз (11) знайдемо закон руху маси високочастотної складової:
(14)
Методики визначення сталих та інших невідомих наведені в дисертаційній роботі.
Одержана математична модель і розроблена на її основі програма розрахунків дозволяють проводити дослідження пасивних СННО з одним і двома ступенями вільності.
Виконаний аналіз впливу основних робочих параметрів пасивних СННО на ефективність стабілізації середнього і динамічного натягу ниток основи показав можливості пасивних СННО з одним і двома ступенями вільності та напрямки їх удосконалення. При цьому зроблено такі висновки:
- в більшості варіантах степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи пасивного СННО з двома ступенями вільності на 2-3% менша степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи пасивного СННО з одним ступенем вільності і при швидкості в’язання 3000 петельних рядів за хвилину може досягати рівня 30%;
- значення приведеної до скала маси рухомих елементів високочастотної складової пасивних СННО з двома ступенями вільності суттєво впливає на степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи; так, з її зменшенням степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи збільшується, однак при умові, коли кг/нитку<<кг/нитку спостерігаються випадки зворотної залежності;
- суттєвий вплив на ефективність роботи СННО як СДННО має величина коефіцієнта в’язкого тертя в системі високочастотної складової СННО, при цьому визначено бажані границі його значень - 5 Нс/м<<20 Нс/м;
- встановлені можливі робочі параметри пасивних СННО з двома ступенями вільності, що забезпечують вибірковість їх роботи - високочастотна складова виконує функції СДННО та ССННО, а низькочастотна тільки функції ССННО;
- пасивні СННО з двома ступенями вільності забезпечують степінь стабілізації середнього натягу ниток основи на рівні 66-67%, що на 15-16% більше в порівнянні з СННО з одним ступенем вільності, при цьому для досягнення максимально можливого 100% рівня існує суттєвий резерв.
В п’ятому розділі наведено дослідження щодо розробки наукових основ проектування високочастотних пасивних СДННО.
На основі аналізу тенденцій удосконалення пасивних СДННО запропоновано новий напрямок створення високочастотних СДННО, що полягає у виконанні на поверхні пружних консольних монопластин наскрізних вирізів. Мета виконання наскрізних вирізів полягає в максимально можливому зменшенні приведеної до скала маси при мінімально можливому зменшені приведеної до скала жорсткості СДННО. Аналіз можливих форм наскрізних вирізів показав, що бажаного результату можна досягти за рахунок трикутних вирізів, в яких висота повернута до місця кріплення пластин, а основа паралельна скалу (рис.3).
Рис.3. Високочастотний СДННО: 1-нитки основи; 2-пружна монопластина; 3-скало; 4-наскрізні трикутні вирізи
З метою оцінки можливостей підвищення частоти власних коливань пасивних СДННО за рахунок наскрізних вирізів було виконано цикл експериментально-аналітичних досліджень.
Для розробки математичної моделі була запропонована розрахункова схема високочастотного СДННО з наскрізними вирізами (рис.4), при цьому прийняті наступні позначення: ширина пластини - 2, довжина (виліт) - і товщина - . На пластині виконано наскрізних трикутних вирізів, що розміщені симетрично відносно середини пластин (осі ординат).
Рис.4. Розрахункова схема високочастотного СДННО: 1-пружна монопластина; 2-наскрізні трикутні вирізи
У вибраній декартовій системі координат диференціальне рівняння руху пластини, що коливається, має вигляд:
(15)
де - відхилення точки з координатами () від положення рівноваги;
- щільність матеріалу пластини;
- циліндрична жорсткість пластини;
- модуль Юнга;
- коефіцієнт Пуасcона матеріалу пластини;
- інтенсивність зовнішнього навантаження.
У випадку вільних коливань .
Точні розв’язки по визначенню частоти власних коливань відомі для досить вузького класу задач, до якого дана задача не входить, тому для її розв’язання використано метод Рітца, згідно якого кінетична і потенційна енергії пластини при її коливаннях повинні задовольнити оптимальній умові:
(16)
Потенційна енергія пластини визначена за формулою:
(17)
де - область, що займає пластина.
Кінетична енергія пластини визначена за формулою:
(18)
Переміщення точок пластини знайдено у вигляді розкладення в подвійний ряд:
(19)
де
З врахуванням виразів для потенційної (17) і кінетичної (18) енергій пластини, а також виразу (19) для переміщення точок пластини з рівності (16) одержано:
(20)
Підставляючи вирази для і у рівність (20), після перетворень одержано рівняння для визначення частоти власних коливань пластини:
(21)
Методика визначення невідомих постійних та інших наведена в дисертаційній роботі.
Одержана математична модель і розроблена на її основі програма розрахунків дозволили оцінити ефективність виконання наскрізних вирізів при розробці високочастотного пасивного СДННО.
В процесі чисельного аналізу впливу наскрізних трикутних вирізів на частоту власних коливань пасивного СДННО встановлено, що:
- виконання наскрізних трикутних вирізів в пружній монопластині дозволяє суттєво збільшити частоту власних коливань пасивного СДННО, при цьому в області рівного опору пластин, коли кут при вершині трикутніх вирізів дорівнює 90 - “кут розкриття”, збільшення частоти власних коливань перевищує рівень 40%;
- починаючи зі значень “кута розкриття”при вершині трикутних вирізів, близьких 60, подальше його збільшення не приводить до значного збільшення частоти власних коливань пасивного СДННО з наскрізними вирізами;
- значення величини ширини смуги для формування скала суттєво впливає на частоту власних коливань пасивного СДННО з наскрізними вирізами, при цьому бажано максимально зменшити ширину смуги для формування скала з врахуванням умов забезпечення достатньої жорсткості скала.
Достовірність результатів аналітичних досліджень перевірена циклом експериментальних досліджень, в результаті яких встановлено, що максимальна відносна похибка результатів аналітичних досліджень не перевищує 2,86%.
В шостому розділі наведено дослідження щодо розробки наукових основ проектування пасивних вагових ССННО.
Розроблена за призначенням, принципом дії, конструктивними особливостями та з врахуванням тенденцій розвитку технічних систем трирівнева класифікація СННО в’язальних машин, показала можливість створення високоефективних вагових пасивних ССННО.
Запропонована принципова схема вагового ССННО зображена на рис.5. Встановлений між навоєм 1 і скалом 2 стабілізатор середнього натягу ниток основи включає вал 3, на кінцях якого закріплено диски 4, а ближче до кінців вала 3 закріплено важелі 5 з дисками 6 на кінцях і важіль 7, що функціонально зв’язує вал 3 через датчик 8 з механізмом подачі ниток основи. На валу 3, рівномірно по всій довжині, закріплено кронштейни 9, на вільних кінцях яких, з можливістю обертатися, встановлено роликове скало 10, що огинається нитками основи 11. Робоча (активна) зона стабілізатора обмежена нитконапрямними балочками 12 і 13, які жорстко або з можливістю обертатися встановлені на станині в’язальної машини.
Рис.5. Ваговий ССННО: 1-навій; 2-скало СДННО; 3-вал; 4, 6-диски; 5, 7-важилі; 8-дитчик; 9-кронштейни; 10-скало ССННО; 11-нитки основи; 12, 13-напрямні балочки
Працює ваговий ССННО наступним чином. При зміні з навою 1 величини подачі ниток основи 11 скало 10 під дією натягу ниток основи, з одного боку, і сили від обертового моменту, що створюється ваговими дисками 6, з іншого боку, переміщується, компенсуючи зміни подачі ниток основи, при цьому вагові диски 6 закріплені кронштейнами 9 на валу 3 так, що в різних положеннях скала 10 сила дії обертового моменту змінюється таким чином, що натяг ниток основи не змінюється.
Для оцінки ефективності стабілізації середнього натягу ниток основи запропонованим ССННО виконано послідовно цикл досліджень - статичних, динамічних, експериментальних.
В процесі статичних досліджень виконана оптимізація робочих параметрів ССННО (без врахування інерційних сил), що забезпечують мінімальне коливання середнього натягу ниток основи при встановлених відхиленнях в подачі основи.
Запропонована розрахункова схема вагового стабілізатора середнього натягу ниток основи представлена на рис.6 у вигляді плоскої моделі, що включає скало 1, закріплене з можливістю обертатися на кронштейнах 2, балочки 3 і 4, що огинаються нитками основи 5.
Рис.6. Розрахункова схема вагового ССННО: 1, 3 - направляючі балочки; 2 - нитки основи; 4 - скало; 5 - кронштейн скала; 6 - кронштейн вагових дисків
При цьому прийнято наступні припущення:
- нитки основи сприймають тільки пружні деформації;
- вага скала 1 і кронштейнів 2 врівноважені противагами;
- коефіцієнт тертя в підшипниках стабілізатора наближається до 0.
В процесі математичного моделювання натягу ниток основи, що формується ваговим ССННО одержано його вираз для -го положення скала:
, (22)
де робоча довжина важеля кріплення дисків;
кількість ниток в заправці;
площа поперечного перерізу і щільність важеля кріплення дисків.
робоча довжина кронштейна кріплення скала.
Використовуючи аналітичні залежності, розроблена комп’ютерна програма оптимізації конструктивних параметрів вагового ССННО.
В результаті числового моделювання доведена можливість в статичному режимі досягти значення показника степеня стабілізації середнього натягу ниток основи вище 99%, при умові “нечутливості”вагового ССННО до циклових коливань натягу ниток основи.
В результаті динамічних досліджень виконано числове моделювання роботи ССННО в режимі циклових і міжциклових коливань натягу ниток основи. Дослідження проведено в системі ПРАНС-ПК.
На рис.7 представлена схема заміщення вагового ССННО в пружній системі заправки ОВМ.
Рис.7. Схема заміщення вагового ССННО: EVR- залежне джерело швидкості подачі основи ССННО; JR-джерело сили дії основи на скало ССННО; GN-механічне демпфірування (моделює дисипацію енергії нитками основи); LN- механічна пружність (моделює податливість ниток основи); GR- механічне демпфірування (дисипація енергії ССННО); CR- маса (приведена маса ССННО); JM-джерело сили ваги дисків; EVK, EПК- джерела швидкості та переміщення (моделюють нелінійну складову функції вживання ниток основи; JИ1, JИ2, JИ3, JЖ, СИ1, СИ2, СИ3- інтегратори
В результаті числового моделювання роботи ССННО в режимі циклових коливань натягу ниток основи визначені робочі параметри вагового ССННО, що забезпечують його “нечутливість”до циклових коливань натягу ниток основи. На рис.8 представлено графіки (надруковані в системі ПРАНС-ПК) циклових коливань деформації ниток основи і викликані ними коливання скала вагового ССННО, що відображають “нечутливість”ССННО.
В результаті числового моделювання роботи ССННО в режимі міжциклових коливань натягу ниток основи визначені робочі параметри вагового ССННО, що забезпечують 95-96% рівень степеня стабілізації середнього натягу ниток основи в перехідні режими роботи і рівень вище 99% в сталому режимі роботи, що перевищує рівень кращих світових зразків ОВМ і ВПМ. На рис.9 представлено графіки, що відображають роботу ССННО при відхиленнях в подачі ниток основи.
Рис.8. Результати числового моделювання ССННО в режимі циклових коливань натягу ниток основи: 1-нелінійна складова функції вживання ниток основи; 2- переміщення скала ССННО (відображає “нечутливість”ССННО)
Рис.9. Результати числового моделювання ССННО в режимі міжциклових коливань натягу ниток основи: 1- відхилення в подачі ниток основи в перехідному режимі; 2-переміщення скала ССННО; 3-деформація (натяг) ниток основи
Експериментальна перевірка результатів числового моделювання виконана на універсальному стенді. Встановлено, що різниця між результатами числового моделювання і експериментальних досліджень при визначенні степеня стабілізації середнього натягу ниток основи не перевищує 1%.
мому розділі наведено дослідження щодо розробки наукових основ проектування комбінованих СННО.
Аналіз тенденцій удосконалення СННО показав перспективність комбінованих конструкцій, що одночасно виконують функції ССННО та СДННО.
В основу запропонованої конструкції комбінованого СННО покладена високочастотна складова СННО з двома ступенями вільності з приєднаним до неї, в якості низькочастотної складової, вагового ССННО. На рис.10 зображено принципову схему комбінованого СННО з клиноподібними пружними пластинами, в якому скало 1, що охоплено нитками основи 2, закріплено на кінцях пружних клиноподібних пластин, які закріплені на валу 4. На валу 4, ближче до його кінців, закріплені важелі 6, на кінцях яких зафіксовано диски 7. Диски 8 закріплено на кінцях вала 4, а функціональний зв’язок з механізмом подачі ниток основи виконується через важіль 9 і датчик 10.
Рис.10. Комбінований СННО: 1-скало; 2-нитки основи; 3-пружні пластини; 4-вал; 5-навій; 6,9-важелі; 7,8-диски; 10-датчик
Комбінований СННО працює наступним чином. Диски 7 силою своєї ваги через важелі 6, вал 4, пластини 3 і скало 1 діють на нитки основи 2, створюючи в них натяг. При зміні величини подачі ниток основи 2, скало 1 під дією сили ваги дисків 7, з одного боку, і натягу ниток основи 2, з іншого, повертається разом з валом 4, компенсуючи тим самим зміну величини подачі ниток 2 з навою 5, що попереджує зміну значення середнього натягу ниток основи, при цьому через важіль 9 і датчик 10 подається сигнал механізмові подачі ниток основи для коректування величини подачі ниток основи. За рахунок закріплення дисків 8 на кінцях вала 4 частота власних коливань низькочастотної складової зменшується до рівня, коли вал 4 разом з дисками 7 і 8 практично не реагують на циклові коливання натягу ниток основи. Зменшення розмахів коливань динамічного натягу ниток основи виконується за рахунок коливань скала 1 під дією пружних пластин 3 при практично нерухомому валі 4. Таким чином, в запропонованій конструкції СННО одночасно і незалежно виконується два процеси - підтримання сталим середнього натягу ниток основи і зменшення розмахів коливань динамічного натягу ниток основи. Виходячи з незалежності процесів, аналітичні дослідження комбінованого СННО виконано в два етапи - статичні і динамічні дослідження.
Розрахункова схема комбінованого СННО представлена на рис.11 у вигляді плоскої моделі.
З врахуванням прийнятих припущень розроблено математичну модель комбінованого СННО в статичному режимі, згідно якої натяг ниток основи на ділянці між скалом і зоною петлетворення в -му положенні скала дорівнює:
, (23)
де робоча довжина важеля кріплення дисків;
кількість ниток в заправці;
робоча довжина кронштейна кріплення скала;
площа поперечного перерізу і щільність важеля кріплення дисків.
Рис.11. Розрахункова схема комбінованого СННО: 1 - скало; 2 - кронштейн скала; 3, 4 - напрямні балочки; 5- нитки основи; 6 - кронштейн вагових дисків
На основі математичної моделі розроблено комп’ютерну програму оптимізації робочих параметрів низькочастотної складової комбінованого СННО, цільовою функцією якої визначено умову мінімізації коливань середнього натягу ниток основи при можливих змінах величини подачі ниток основи з навою.
В результаті числового моделювання доведена можливість в статичному режимі досягти значення показника степеня стабілізації середнього натягу ниток основи вище 99% при умові “нечутливості”низькочастотної складової комбінованого СННО до циклових коливань натягу ниток основи.
Динамічні дослідження проведено з використанням ППП ПРАНС-ПК. Схема заміщення комбінованого СННО в пружній системі заправки ОВМ представлена на рис.12.
Рис.12. Схема заміщення комбінованого СННО: EVS- залежне джерело швидкості подачі основи СННО; JS-джерело сили дії основи на скало СННО; GN-механічне демпфірування (моделює дисипацію енергії нитками основи; LN- механічна пружність (моделює податливість ниток основи); GS- механічне демпфірування (дисипація енергії високочастотної складової СННО); CS- маса (приведена маса високочастотної складової СННО); GR- механічне демпфірування (дисипація енергії низькочастотної складової СННО); CR- маса (приведена маса низькочастотної складової СННО); JM-джерело сили ваги дисків; EVK, EПК- джерела швидкості та переміщення (моделюють нелінійну складову функції вживання ниток основи); JИ1, JИ2, JИ3, СИ1, СИ2, СИ3- інтегратори
В результаті числового моделювання роботи комбінованого СННО в режимі циклових коливань натягу ниток основи визначені робочі параметри вагового ССННО, що забезпечують його “нечутливість”до циклових коливань натягу ниток основи. Підтверджена також достовірність результатів аналітичних досліджень СННО з двома ступенями вільності про можливість використання пасивних СДННО для забезпечення степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи на рівні 50% при швидкостях в’язання сучасного основов’язального обладнання. На рис.13 представлено графіки, що відображають “нечутливості”низькочастотної складової комбінованого СННО до циклових коливань натягу ниток основи - переміщення низькочастотної складової, та процес стабілізації динамічного натягу ниток основи - функція збурення, переміщення скала, деформація ниток основи при швидкості в’язання 1800 петельних рядків за хвилину.
Рис.13. Результати числового моделювання комбінованого СННО в режимі циклових коливань натягу ниток основи: 1-нелінійна складова функції вживання ниток основи; 2-переміщення скала СННО; 3-переміщення низькочастотної складової (приведені до скала); 4-деформація ниток основи
В результаті числового моделювання роботи комбінованого СННО в режимі міжциклових коливань натягу ниток основи визначені його робочі параметри, що забезпечують 95-96% рівень степеня стабілізації середнього натягу ниток основи в перехідні режими роботи ВМ і рівень вище 99% в сталому режимі роботи.
В результаті експериментальних досліджень доведена достовірність результатів числового моделювання - максимальна відносна різниця результатів числового моделювання і експерименту не перевищує 1%.
У восьмому розділі представлено дослідження щодо можливостей перспективних конструкцій СДННО.
Необхідність досліджень мотивована тим, що в області стабілізації середнього натягу ниток основи в лабораторних та виробничих умовах досягнуто рівня степеня стабілізації середнього натягу ниток основи на рівні 99% і вище при максимально можливому 100% рівні, при цьому в області стабілізації динамічного натягу ниток основи досягнуто тільки рівня 50-60% степеня стабілізації при максимально можливому 100% рівні.
В роботі на основі аналізу відомих конструкцій, з врахуванням тенденцій розвитку технічних систем, запропоновано ряд принципово нових перспективних конструкцій СДННО. Виконаний цикл експериментально-аналітичних досліджень дозволив в цілому оцінити можливості запропонованих конструкцій СДННО.
Комп’ютерне моделювання відомої конструкції ротаційного СДННО, показало можливість підвищення степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи з 75-78% до 90%, а запропоновані принципово нові конструкції ротаційних СДННО ( А.с. СССР №1427895, №1737048) дозволяють розширити технологічні можливості таких пристроїв в сторону підвищення рівномірності петельної структури по ширині заправки.
Запропонована схема гідравлічного СДННО передбачає можливість використання в ній лопатевих (А.с. СССР №1832777), поршневих (патент Російської Федерації №2051998) і пластинчатих (А.с. СССР № 1839506) гідродвигунів.
Можливість гідравлічних СДННО була оцінена в процесі експериментальних досліджень на універсальному стенді. При використанні лопатевого гідродвигуна доведена можливість досягнення 80-85% рівня степені стабілізації динамічного натягу ниток основи при швидкостях в’язання 1800-2800 петельних рядків за хвилину. На рис.14 зображено осцилограми коливань натягу ниток основи при використанні відомих пасивних СДННО і запропонованого гідравлічного СДННО при швидкості в’язання 2800 петельних рядків за хвилину.
Рис.14. Осцилограми коливань натягу ниток основи при використанні звичайного пасивного СДННО (а) та гідравлічного СДННО (б)
При дослідженні можливостей пневматичних СДННО використана принципова схема гідравлічних СДННО з умовою використання в ній газоподібного робочого середовища, при цьому конструктивний ряд можливих пневмодвигунів розширено конструкцією мембранного двигуна (патент Російської Федерації №2023081).
В процесі експериментальних досліджень пневматичних СДННО встановлена суттєва залежність ефективності їх роботи від швидкості ВМ. Так, досягнення степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи на рівні гідравлічних - 80-82% можливе при швидкості в’язання 1200-1300 петельних рядків за хвилину. Подальше збільшення швидкості в’язання веде до різкого падіння степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи.
В принципово нових конструкціях електромеханічних СДННО, якості приводу запропоновано використовувати малоінерційні двигуни (А.с. СССР № 1711509). В результаті експериментальних досліджень електромеханічного СДННО встановлена можливість досягнення 60-70% степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи при частоті обертання головного вала в межах, що не перевищують 1400 - 1500 хв-1, при цьому відмічена суттєва залежність ефективності роботи СДННО від жорсткості підскальних пружин.
Порівняльна оцінка можливостей перспективних конструкцій СДННО відображена на рис.15.
Рис.15. Залежності степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи від частоти обертання головного вала ВМ для СДННО: 1-гідравлічних; 2-пневматичних; 3-ротаційних; 4-електромеханічних; 5-звичайних пасивних (ОВМ “Кокетт-Е2”)
В результаті виконаних досліджень встановлена перевага ротаційних та гідравлічних СДННО.
ВИСНОВКИ
1. Аналіз досліджень процесів переробки ниток основи в трикотажне полотно і неткані матеріали показав, що:
- стабілізація натягу ниток основи, як середнього так і динамічного, веде до зменшення їх обривності і підвищення продуктивності обладнання;
- стабілізація середнього натягу ниток основи веде до підвищення рівномірності петельної структури і якості готових виробів.
. Запропонована трирівнева класифікація пристроїв стабілізації натягу ниток основи (з позиції функціонального призначення, принципу дії та конструктивних особливостей), що дозволило розробити ряд принципово нових конструктивних рішень, 16 з яких захищені авторськими свідоцтвами і патентами.
. На основі розробленої математичної моделі натягу ниток основи пружної системи заправки ВМ визначено умови взаємодії пристроїв стабілізації натягу ниток основи з нитками основи, що забезпечують постійність середнього (міжциклового) натягу ниток основи та мінімізацію динамічного (циклового) натягу ниток основи.
. Розроблені та апробовані показники оцінки ефективності роботи пристроїв стабілізації динамічного і середнього натягу ниток основи.
. Запропонована універсальна математична модель пасивного СННО включає високочастотну і низькочастотну складові і описує перехідні і сталий режими роботи ВМ. Встановлено основні напрямки удосконалення пасивних СННО - зменшення приведеної до скала маси елементів високочастотної складової СННО та вибір оптимального значення коефіцієнта в’язкого тертя в системі: СННО - нитки основи.
. Запропоновано конструктивну концепцію високочастотних СННО, математичну модель та розроблено наукові основи їх проектування.
. В процесі числового моделювання високочастотних СННО встановлена можливість підвищення частоти власних коливань на 40% і більше відносно відомих конструкцій пасивних СННО, що дозволяє підвищити степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи.
. Доведена і використана можливість автоматизації схемотехнічного проектування і дослідження пружних систем заправки ВМ та СННО шляхом використання системи автоматизованого проектування приводів і динамічних систем ПРАНС-ПК.
. Розроблено наукові основи та інженерні методи проектування вагових ССННО, що забезпечують степінь стабілізації середнього натягу ниток основи на рівні 95-96% в перехідні режими роботи ВМ та 99% і вище в сталому режимі роботи при максимально можливому 100% рівні.
. Розроблено наукові основи та інженерні методи проектування комбінованих СННО, що підтримують степінь стабілізації динамічного натягу ниток основи при швидкостях в’язання сучасних ОВМ (до 2400 петельних рядків за хвилину) на рівні 50%, а степінь стабілізації середнього натягу ниток основи підвищують до рівня 95-96% в перехідні режими роботи ВМ та 99% і вище в сталому режимі роботи.
Розроблено і доведено до рівня алгоритму і комп’ютерної програми метод розрахунку ротаційних СДННО, що дозволяють досягнути 90% рівня степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи при перспективних швидкостях в’язання (3000 петельних рядків за хвилину).
. Запропонована перспективна конструктивна концепція гідравлічних СДННО, експериментальні дослідження якої довели можливість забезпечення при їх використанні 80-85% рівня степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи при перспективних швидкостях в’язання (до 2800 петельних рядків за хвилину).
. Запропонована перспективна конструктивна концепція пневматичних СДННО, експериментальні дослідження якої довели можливість забезпечення при їх використанні 80-82% рівня степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи при діючих швидкостях в’язання (до 1300 петельних рядків за хвилину).
. Запропонована перспективна конструктивна концепція електромеханічних СДННО, експериментальні дослідження якої довели можливість забезпечення при їх використанні 60-70% рівня степеня стабілізації динамічного натягу ниток основи при діючих швидкостях в’язання (до 1500 петельних рядків за хвилину).
. Працездатність і ефективність нових конструкцій СННО, інженерних методик їх проектування перевірена в наукових лабораторіях КДУТД, Технологічного університету Поділля (м.Хмельницький) і на виробничих підприємствах (Державне підприємство “Чернівцілегмаш”, Рівненська фабрика нетканих матеріалів, Мукачівське трикотажне об’єднання).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
За темою дисертації опубліковано 70 робіт. Нижче наведено список основних праць.
. Параска Г.Б. Компенсация натяжения нитей основы на текстильных машинах // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. - 1990. - №3. - С. 84-87.
. Моисеенко Ф.А., Тройникова О.К., Чабан В.В., Параска Г.Б. Экспериментальная функция необходимой подачи нитей основы на машине “Кокетт-2”// Изв. вузов. Технология легкой промышленности. - 1991. - №2. - С. 72-75.
. Хомяк О.Н., Чабан В.В., Параска Г.Б. Нитенатяжное устройство для основовязальной машины // Легка промисловість. - 1991. - №3. - С.32.
. Параска Г.Б. Підвищення продуктивності основов’язальних і в’язально-прошивних машин на стадії експлуатації // Легка промисловість. - 1997. - №2. - С.35.
. Параска Г.Б. Підвищення рівномірності петельної структури основов’язального полотна // Легка промисловість. - 1997. - №3. - С.52.
. Параска Г.Б. Дослідження удосконаленого пружного елемента стабілізаторів натягу ниток основи текстильних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. Серія 1. Технічні науки. - 1997. - № 1. - С. 109-114.
. Параска Г.Б. Стабілізація натягу ниток основи на в’язальних машинах // Вісник Технологічного університету Поділля. Серія 1. Технічні науки. - 1997. - № 1. - С. 115-118.
. Аль-Фріхад Абдель Рахман, Хомяк О.М., Параска Г.Б. Математична модель компенсатора натягу ниток основи текстильних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. - № 1. - С. 43-47.
. Параска Г.Б., Марчук А.Р. Математична модель двомасового стабілізатора натягу ниток основи текстильних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. - № 2. - С. 119-127.
. Смутко С.В., Параска Г.Б. Удосконалення механізмів робочих органів основов’язальних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. - № 4. - С. 21-22.
. Параска Г.Б. Автоматизація схемотехнічного проектування і дослідження пружних систем заправки текстильних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. - № 4. - С. 27-29.
12. Oleg N. Khomyak, Georgy B. Paraska, Tatiana V. Budkina. Experimental Ressearch of Oscillations of a Fabric During the Working Cycle jf a Warp Knitting Machine // Journal of beijing of light industry. -1997.- Vol. 15 No. 2. - P.86-88.
. Oleg N. Khomyak, Georgy B. Paraska, Tatiana V. Budkina. Determination of an Analytical Dependence Describing the Process of Tension Oscillation During the Work of a Warp Knitting Machine // Journal of beijing of light industry. - Des. 1997.- Vol. 15 No. 2. - P.89-93.
. Марчук А.Р., Параска Г.Б. Аналітичні дослідження удосконаленого пружного елементу стабілізаторів натягу ниток основи в’язальних машин // Придніпровський науковий вісник. - 1998. - №56. - С. 13-24.
. Параска Г.Б. Статичні дослідження стабілізаторів середнього натягу ниток основи в’язальних машин // Вісник Державної академії легкої промисловості України.- 1999.- №2.- С. 78-85.
16. Параска Г.Б. Експериментальні дослідження пневмо-гідравлічних стабілізаторів натягу ниток основи текстильних машин// Вісник Технологічного університету Поділля. - 1999. - № 3. - С.18-20.
. Параска Г.Б. Стенд для дослідження пристроїв стабілізації натягу ниток основи текстильних машин на витривалість // Проблеми трибології.- 1999.- №1.- С. 36-37
.Модернізація стабілізатора натягу ниток основи основов’язальної машини “Кокетт-2”/ Г.Б. Параска, А.В. Хорєва, О.М. Хомяк, В.В. Чабан // Зб. наук. пр. ДАЛПУ. - 1995. - С.19.
19. Параска Г.Б. Зниження обривності ниток основи на в’язально-прошивних і основов’язальних машинах за рахунок їх модернізації // Збірник робіт, винаходів та раціоналізаторських пропозицій вчених Поділля: Наукові статті.- Хмельницький, 1996. - С.143.
20. Хомяк О.Н., Параска Г.Б., Будкина Т.В. Экспериментальные исследования колебаний натяжения полотна при работе основовязальных машин // Збірник наукових праць молодих вчених та студентів. Частина 2. - К.: ДАЛПУ, 1996.- С.90-92.
. Смутко С.В., Параска Г.Б. Оцінка можливості створення універсального приводу робочих органів текстильних машин // Наукові праці молодих вчених та студентів. Частина 3. К.: ДАЛПУ, 1998.- С.58.
22. Чабан В. В., Хомяк О.М., Параска Г.Б., Чупринка В.И. Разработка ротационного нитенатяжного устройства активного действия для основовязальной машины.- М., 1988.-18с.- Деп. в ЦНИИТЭИлегпром. № 2321-лп.
23. Чабан В. В., Хомяк О.М., Параска Г.Б., Чупринка В.И. Экспериментальные исследования ротационного нитенатяжного устройства активного действия для основовязальной машины.-М., 1988.-18с.- Деп. в ЦНИИТЭИлегпром. № 2320-лп.
. Чабан В. В., Пипа Б.Ф., Параска Г.Б., Хомяк О.М. К вопросу актуальности исследований по стабилизации натяжения нитей основы в процессе вязания на ОВМ / Гос. акад. легк. пром-сти Украины. - К.,1988. - 21с.- Деп. в ЦНИИТЭИ Легпром. 20.09.91, № 3298-лп.
25. Чабан В. В., Хомяк О.М., Параска Г.Б. Классификация компенсаторов натяжения нитей основы / Гос. акад. легк. пром-сти Украины. - К.,1992. - 22с.- Деп. в ЦНИИТЭИ Легпром 21.02.92, № 3377-лп.
. Чабан В. В., Щербань В.В., Параска Г.Б., Кот А.Н. Динамический анализ работы скало нитенатяжного устройства машины “Кокетт”. // Гос. акад. легк. пром-сти Украины. - К.,1993. - 28с.- Деп. в ГНТБ Украины 06.10.93, №1931 Ук-93.
. Чабан В.В., Аль-Фрихад Абдель Рахман, Хомяк О.Н., Параска Г.Б. Теоретические исследования возможности повышения эффективности работы КННО пассивного действия / Гос. акад. легк. пром-сти Украины. - К., 1997. - 45 с.- Деп. в ГНТБ Украины 01.07.97, №382-Ук 97.
. Чабан В.В., Аль-Фрихад Абдель Рахман, Хомяк О.Н., Параска Г.Б. Экспериментальные исследования новой системы компенсации натяжения нитей основы / Гос. акад. легк. пром-сти Украины. - К., 1997. - 23 с.- Деп. в ГНТБ Украины 01.07.97, №383-Ук 97.
29. Исследование возможности стабилизации натяжения нитей основы устройствами комбинированного действия / Параска Г.Б.,Зюлковский Р.Ц., Баксалов Р.С.: Отчет о НИР / ХТИ. №ГР 0189U0077134, Инв.№ 03.90. 0016275 - Хмельницкий, 1991.- 78с.
. Исследование возможности повышения эффективности работы нитенатяжных устройств пассивного действия основовязальных машин / Параска Г.Б., Коротич О.А. Отчет о НИР / ХТИ.- №ГР 0191U0052380, Инв.№ 9545 - Хмельницкий, 1991.- 38с.
. Разработка теоретических и практических основ создания нитенатяжных устройств для машин легкой и текстильной промышленности / Параска Г.Б., Алексеенко А.И., Марчук Р.А.: Отчет о НИР / ХТИ.- №ГР 0193U023554, Инв.№ 02.94.U002049 - Хмельницкий, 1993.- 70с.
. Разработка научных и практических основ повышения производительности текстильного оборудования на стадии эксплуатации / Параска Г.Б., Алексеенко А.И., Марчук Р.А., Макарский В.В.: Отчет о НИР / ХТИ.- №ГР 0194U035012, Инв.№ 02.98.U000064.- Хмельницкий, 1994.- 118 с.
. Разработка теоретических основ создания нитенатяжных устройств для машин легкой и текстильной промышленности / Хомяк О.Н., Параска Г.Б., Чабан В.В.: Отчет о НИР / ГАЛПУ.- №ГР 0194U004173; Инв.№547.- К., 1993. - 219 с.
34. А.с. 1427895 СССР, МКИ Д 03 В 47/26, 47/14. Компенсатор основы для ткацкого станка с волнообразно подвижным поперек основы зевом / Г.Б. Параска, Е.П. Пискунова (СССР). - № 4190367/31-12; Заявлено 02.02.87; ДСП.
. А.с. 1711509 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Устройство для регулирования натяжения нитей основы на основовязальной машине/ Г.Б. Параска, О.Н. Хомяк, В.А. Кононюк, В.В. Чабан, Р.С. Баксалов, Р.Ц. Зюлковский (СССР). - № 4426023/12; Заявлено 19.05.88; ДСП.
. А.с. 1716834 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Нитенатяжное устройство для основовязальной машине/ Г.Б. Параска, О.Н. Хомяк, В.В. Чабан, Б.Ф. Пипа, В.Л. Михневич (СССР). - № 4660930/12; Заявлено 10.03.89; ДСП.
. А.с. 1730261 СССР, МКИ Д 04 В 15/44. Нитенатяжное устройство к быстроходной основовязальной машине/ О.К. Тройникова, Ф.А. Моисеенко, Г.Б. Параска, В.В. Чабан (СССР). - № 4813236/12; Заявлено 09.04.90; Опубл. 30.04.92, Бюл. № 16. - 6с.
. А.с. 1737048 СССР, МКИ Д 04 В 27/10. Устройство для подачи основных нитей на основовязальной машине / Г.Б. Параска, О.Н. Хомяк, О.К. Тройникова (СССР). - № 4867012/12; Заявлено 02.07.90; Опубл. 30.05.92, Бюл. № 20. -6с.
. А.с. 1770477 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Нитенатяжное устройство для основовязальной машины / В.В. Чабан, Г.Б. Параска, О.Н. Хомяк (СССР). - № 4754425/12; Заявлено 30.10.89; Опубл. 23.10.92, Бюл. № 39. -4с.
. А.с. 1788799 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Нитенатяжное устройство для основовязальной машины / Г.Б. Параска, В.В. Чабан, О.Н. Хомяк, Б.Ф. Пипа (СССР). - № 4754443/12; Заявлено 30.10.89; ДСП.
. А.с. 1807131 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Скало основовязальной машины / Г.Б. Параска, В.В. Чабан, О.Н. Хомяк, О.К. Тройникова, Ф.А. Моисеенко, (СССР). - № 4851932/12; Заявлено 18.07.90; Опубл. 07.04.93, Бюл. № 13. - 4с.
. А.с. 1832777 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Регулятор натяжения нитей основы на основовязальной машине / Г.Б. Параска, Г.П. Черменский (СССР). - № 4702913/12; Заявлено 09.06.89; ДСП.
. А.с. 1839506 СССР, МКИ Д 04 В 27/14. Регулятор натяжения нитей основы на основовязальной машине / Г.Б. Параска, Г.П. Черменский, О.Н. Хомяк, В.А. Кононюк, В.В. Чабан (СССР). - № 4827192/12; Заявлено 21.05.90; ДСП.
. Пат. 2023081 РФ, МКИ Д 04 В 27/14. Регулятор натяжения нитей основы на основовязальной машине / Г.Б. Параска, Г.П. Черменский, И.В. Горпенчук (UA). - № 4885016/12; Заявлено 21.11.90; Опубл. 15.11.94, Бюл. № 21. - 8с.
45. Пат. 2051998 РФ, МКИ Д 04 В 27/14. Регулятор натяжения нитей основы на основовязальной машине / Г.Б. Параска, Г.П. Черменский, И.М. Романишин (UA). - № 4883917/12; Заявлено 17.10.90; Опубл. 10.01.96, Бюл. № 1. - 6с.
. Пат. 2076911 РФ, МКИ Д 04 В 27/14. Натяжное устройство для основовязальной машины / Г.Б. Параска, Аль-Фрихад Абдель Рахман (UA). - № 5042855/12; Заявлено 09.06.92; Опубл. 10.04.97, Бюл. № 10. - 6с.
. Пат. № 12611 А Україна, МКИ Д 04 В 27/10. Нитконатяжний пристрій основов’язальної машині / Г.Б. Параска, О.М. Хом’як, А.М. Аль-Фрихад Абдель Рахман (UA). - №94107325; Заявлено 24.10.94; Опубл. 28.02.97, Бюл. № 1. - 6с.
Параска Г.Б. Наукові основи проектування пристроїв стабілізації натягу ниток основи в’язальних машин.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.10 - машини легкої промисловості. - Київський Державний університет технологій та дизайну. - Київ, 1999.
Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності роботи в’язальних машин шляхом розробки більш ефективних пристроїв стабілізації натягу ниток основи. Наведено основні напрямки вдосконалення існуючих і розробки нових пристроїв. Розроблено наукові основи і інженерні методи проектування пристроїв стабілізації натягу ниток основи, що забезпечує підвищення ефективності роботи в’язальних машин. Запропоновано нові конструкції пристроїв стабілізації натягу ниток основи.
Основні технічні розробки перевірені у наукових лабораторіях та на виробництві з метою оцінки їх працездатності та ефективності.
Ключові слова: в’язальна машина, основов’язальна машина, вязально-прошивна машина, нитки основи, пристрій стабілізації натягу ниток основи, зона петлетворення, скало.
Paraska G.B. Scientific basis of designing of warp filaments tension stabilization units in knitting machines. - Manuscript.
Thesis for a doctor’s degree by speciality 05.05.10 - light industry machines. - Kyiv State university of technology and design. - Kyiv, 2000.
The dissertation is devoted to the problems of knitting machines operation efficiency by means of development of more effective warp filaments tension stabilization units. The main directions of improvement of existing units and development of new ones are given. Scientific basis and engineering methods of warp filaments tension stabilization units have been developed. That affords knitting machines operation efficiency increasing. New designs of warp filaments tension stabilization units have been suggested.
The main technical developments have been tested in scientific laboratories and at the factory for evaluation their operation efficiency.
Key words: knitting machine, warp knitting machine, warp filament, warp filaments tension stabilization unit, looping area, stitch-through machine.
Параска Г.Б. Научные основы проектирования устройств стабилизации натяжения нитей основы вязальных машин. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.10 - машины легкой промышленности. - Киевский Государственный университет технологий и дизайну, Киев, 1999.
Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности работы вязальных машин путем разработки более совершенных устройств стабилизации натяжения нитей основы. Предложена математическая модель натяжения нитей основы в зоне петлеобразования вязальной машины, используя которую установлены оптимальные условия взаимодействия устройств стабилизации натяжения нитей основы с нитями основы, обеспечивающие постоянство среднего натяжения нитей основы и минимизацию динамического натяжения нитей основы. Предложена трехуровневая классификация устройств стабилизации натяжения нитей основы с позиции их функционального назначения, принципов работы и конструктивных особенностей, используя которую, разработано ряд принципиально новых конструкций. Предложены и апробированы показатели эффективности работы устройств стабилизации натяжения нитей основы. Предложена математическая модель пассивных устройств стабилизации натяжения нитей основы, представляющих собой динамические системы с одной и двумя степенями свободы, позволяющая оценить преимущества динамических систем с одной и двумя степенями свободы, наметить и реализовать пути их усовершенствования. Обоснована и широко использована возможность автоматизации схемотехнического проектирования и исследования упругих систем заправки вязальных машин, устройств стабилизации натяжения нитей основы за счет внедрения систем автоматизированного проектирования приводов и динамических систем ПРАНС-ПК. Предложен принципиально новый подход к созданию высокочастотных устройств стабилизации динамического натяжения нитей основы вязальных машин, разработаны научные основы их проектирования, алгоритмы и компьютерные программы проектирования. Разработаны научные основы и инженерные методы проектирования высокоэффективных грузовых устройств стабилизации среднего натяжения нитей основы, в результате оптимизации рабочих параметров которых доказана возможность достижения 95-96% уровня степени стабилизации среднего натяжения нитей основы (при максимально возможном 100% уровне) в переходных режимах работы вязальных машин и 99% уровня и выше в установившемся режиме работы. Разработаны научные основы и инженерные методы проектирования высокоэффективных комбинированных устройств стабилизации натяжения нитей основы, в результате оптимизации рабочих параметров которых доказана возможность достижения 50% уровня степени стабилизации динамического натяжения нитей основы при скорости вязания до 2400 петельных рядов в минуту и 96% уровня степени стабилизации среднего натяжения нитей основы в переходных режимах работы вязальных машин и 99% уровня и выше в установившемся режиме работы. Разработан и доведен до уровня алгоритма и компьютерной программы метод расчета ротационных устройств стабилизации динамического натяжения нитей основы. Доказана возможность, при использовании ротационных устройств стабилизации, достижения 85-90% уровня степени стабилизации динамического натяжения нитей основы при скоростях вязания до 3000 петельных рядов в минуту. Предложена перспективная конструктивная концепция гидравлических устройств стабилизации динамического натяжения нитей основы, экспериментальные исследования которой показали возможность достижения 85% уровня степени стабилизации динамического натяжения нитей основы при действующих и перспективных скоростях вязания (до 2800 петельных рядов за минуту). Предложена перспективная конструктивная концепция пневматических устройств стабилизации динамического натяжения нитей основы, экспериментальные исследования которой показали возможность достижения 80-82% уровня степени стабилизации динамического натяжения нитей основы при действующих скоростях вязания (до 1300 петельных рядов за минуту). Предложена перспективная конструктивная концепция электромеханических устройств стабилизации динамического натяжения нитей основы, экспериментальные исследования которой показали возможность достижения 60-70% уровня степени стабилизации динамического натяжения нитей основы при действующих скоростях вязания (до 1500 петельных рядов за минуту). Работоспособность и эффективность новых конструкций устройств стабилизации натяжения нитей основы и инженерных методов их проектирования проверены в научных лабораториях Киевского Государственного университета технологий и дизайну, Технологического университета Подолья (г.Хмельницкий) и на производственных предприятиях (Государственное предприятие “Черновцылегмаш”, Ровенская фабрика нетканых материалов, Мукачевское трикотажное объединение).
Ключевые слова: вязальная машина, основовязальная машина, вязально-прошивная машина, нити основы, устройство стабилизации натяжения нитей основы, зона петлеобразования, скало.