Міністерство освіти та науки України

Національний педагогічний університет

ім. М.П.Драгоманова

кафедра трудового навчання і креслення

Обладнання швейного виробництва

Гуменюк Тетяна Броніславівна

Лекція № 4

Тема: План:

Теоретичні основи швейного машинобудування Поняття про деталі та механізми машин. Будова та принцип роботи швейної машини. Електропривод швейних машин.

1. Поняття про деталі та механізми машин

Основним видом технологічного обладнання в швейному виробництві є машинний комплекс, який представляє собою сукупність деталей, складальних одиниць (наприклад, човниковий комплект) і механізмів швейної машини і привода, функцією якого є виконання технологічної операції.

Типовим машинним комплексом є головка швейної машини 2 і привод (електропривод) 1. Головка призначена для утворення ниткового з’єднання, а електропривод – для приведення механізмів головки в рух.

Машинний комплекс коротко прийнято називати швейною машиною.

Залежно від конструкції (будови) швейних машин всі деталі можна поділити на типові та специфічні.

Типові деталі – це такі, які застосовуються в усіх машинах або у більшості з них.

Специфічні деталі – це такі, які застосовуються тільки в даній машині або в її модифікаціях.

Деталь – це виріб, виготовлений з однорідного матеріалу без застосування збірних операцій, наприклад: гвинт, вал, шатун тощо.

Ланка – це одна, дві або кілька деталей, що жорстко скріплені між собою і не можуть рухатися одна відносно одної, наприклад: вал з коромислом.

Механізм – це дві або кілька з’єднаних між собою ланок, які не мають жорсткого скріплення і можуть здійснювати під дією прикладених сил певні цілеспрямовані рухи. Механізм приводить в дію основні робочі деталі машини – голку, човник, ниткопритягувач, зубчасту рейку. Основними виконавчими механізмами у швейних машинах є механізм голки, механізм човника, механізм ниткопритягувача, механізм переміщення матеріалу, механізм ножа тощо.

Деталі швейних машин виготовляються з відповідного матеріалу, та мають відповідати специфічним, пов’язаним з їхньою функціональністю, вимогам. Порушення цих вимог може призвести до псування механізмів машини, браку під час виготовлення виробів, наприклад порушення вимог для деталей з’єднання та кріплення не дозволить отримати якісну строчку, призведе до обривання ниток, зламу голки.

В табл. 1 подано умовну класифікацію деталей швейних машин, вимоги до них та перелік матеріалів, що використовуються для їхнього виготовлення.

Таблиця 1

Матеріали для деталей швейних машин та вимоги до них

Умовна класифікація деталей швейних машин	Вимоги до деталей	Матеріал для виготовлення
1-й клас Основні робочі деталі: голка, човник, петлитель, зубчаста рейка, ножі, витискувач	Відполірована поверхня, високий опір до витирання (тертя), висока міцність	Сталь
2-й клас Деталі для передачі та перетворення руху: вали, осі, ексцентрики, зубчасті колеса, шатуни, пальці, кривошипи тощо	Витривалість до значних динамічних навантажень, високий опір до тертя	Сталь, пластмаси
3-й клас Деталі для з’єднання та кріплення ланок механізмів: гвинти, болти, гайки, штифти	Висока точність виготовлення	Сталь, мідь, алюміній
4-й клас Статичні деталі: Корпус машини тощо	Забезпечення безшумної роботи машини	Чавун, пластмаси, капронова смола

Для правильного з’єднання деталей, їх орієнтації відносно одна одної і забезпечення взаємодії механізмів в процесі утворення стібків і строчок, а також низки інших функцій в швейних машинах застосовують деталі для з’єднання частин складальних одиниць, для передачі обертання і для перетворення різного виду рухів (табл. 2).

Таблиця 2

Структурне зображення деталей швейних машин і їх з’єднань

Деталі і з’єднання	Конструктивна схема, ескіз	Структурна схема
		в просторі	на площині
Деталі з’єднання частин складальних одиниць
Кріплення голки в голководії
Гвинти: для жорсткого з’єднання для шарнірних з’єднань центровий палець
Для передачі обертового руху
Підшипники: ковзання кочення
Зубчасто-ремінна передача
Циліндрична косозуба передача із зовнішнім щепленням
Циліндрична прямозуба передача із внутрішнім щепленням
Для перетворення руху
Кривошип
Шатун
Коромисло
Ексцентрикова передача
Робочі органи швейної машини
Лапка
Рейка
Механізми
Механізм голки

Деталі для з’єднання частин складальних одиниць

З’єднання деталей – це конструктивне скріплення деталей для утворення з них механізмів, агрегатів, пристроїв та ін. Приклади з’єднань проілюстровано на мал. 2 (конструктивна схема машини 1022 кл. ОЗЛМ).

Ж

орсткі з’єднання – це такі з’єднання, за яких одна деталь відносно іншої не може мати ніяких переміщень. Наприклад: з’єднання кривошипа 4 та головного вала 5, коромисла 2 та вала підйому 3.

Мал. 2

Нежорсткі з’єднання – це такі з’єднання, за яких деталь відносно іншої може виконувати рух в певній площині. Наприклад: з’єднання шатуна 8, 9 в механізмі голки, з’єднання коромисла 10 та ниткопритягувача 11.

З’єднання частин машини можуть бути рухомі та нерухомі, нероз’ємними або роз’ємними. Наприклад, рухомі – вал у підшипниках. Нерухомими вважають поводок 6 на голководії 7.

При нероз’ємному жорсткому з’єднанні одна деталь не може мати ніяких переміщень відносно іншої деталі. Значно більше поширення мають роз’ємні жорсткі з’єднання, які здійснюються гвинтами, болтами, шплінтами, шпонками та іншими деталями. Наприклад, кріплення голки гвинтом в осьовому отворі голководія забезпечує жорстке роз’ємне кріплення голки в голководієві.

Серед розглянутих способів з’єднань найбільшого поширення набули роз’ємні жорсткі, які здійснюються гвинтами, болтами, шплінтами, шпонками та іншими деталями.

Різьбові з’єднання – найпоширеніший вид з’єднання деталей машин. Вони характеризуються простотою конструкції, зручністю у збиранні й розбиранні, універсальністю і високою надійністю. Ці з’єднання складаються з деталей із зовнішньою та внутрішньою різьбою. Всі деталі із зовнішньою різьбою називаються гвинтами, а з різьбовим отвором – гайками. Основний недолік різьбових з’єднань – висока концентрація напружень у деталях з’єднання.

Гвинт – це циліндричний металевий стрижень (мал. 3, а, б), на якому нарізана різьба 3 для вкручування в одну із з’єднувальних деталей – з головкою різної форми 2 (її може і не бути); 1 – шлиця (паз) для вкрутки, 4 – конусоподібний кінець гвинта (див. мал. 3, а). Конуса на кінці гвинта може і не бути. Форма гвинта залежить від призначення гвинта.

З

алежно від спрямування гвинтової лінії у гвинтах може бути права і ліва різьба.

Мал. 3

Гвинти можуть бути з головками і без них. На своєму стержні вони мають різьбу, зверху – рунку для відверти. Болти мають шести або чотирьохгранні головки під відповідний гайковий ключ.

Всі гвинти залежно від їх призначення умовно поділяють на:

упорні,

притискні,

стягуючі,

установочні,

шарнірні.

Такий умовний розподіл дає уявлення про можливості виконання того чи іншого регулювання.

Упорний гвинт призначений для кріплення однієї деталі до іншої. При цьому торець 1 різьбового стрижня гвинта впирається в поверхню однієї з деталей (мал. 4, б). Після послаблення гвинта одну деталь можна повернути відносно другої або перемістити відносно їх осі. Прикладом такого кріплення є кріплення голки 3 в голководі 1 за допомогою гвинта 2 (мал. 4, а). За допомогою упорного гвинта 2 кріпиться човник 6 до човникового валу 5 за допомогою трьох гвинтів 4 (див. мал. 4, а).

Мал. 4

Притискний гвинт призначений для кріплення однієї деталі до іншої. Наприклад, кріплення шарнірної лапки 3 на стрижні 1 за допомогою гвинта 2 (мал. 5, а, б).

Мал. 5

Стягуючий гвинт (клемове з’єднання) використовується для кріплення однієї роз’ємної деталі до другої стягуванням першої. Після послаблення гвинта можливе переміщення або поворот однієї деталі відносно іншої. Наприклад, кріплення поводка 2 (мал. 6, а, б) на голководі 1 за допомогою стягуючого гвинта 3 (див. мал. 6, а, б).

Мал. 6

У

Мал. 7

становочний гвинт призначений для кріплення однієї деталі до іншої у точно визначеному положенні. Прикріплення може здійснюватись гвинтом з конусоподібним кінцем, виконаним на кінці різьбового стрижня, або з плоским кінцем, який впирається в деталь. Таке з’єднання дозволяє після послаблення установочного гвинта здійснювати переміщення однієї деталі відносно іншої. Прикладом такого з’єднання є кріплення кривошипа 3 (мал. 7, а, б) на валу 1 гвинтом 2.

З

’єднання певних деталей машин за допомогою шарнірного гвинта з циліндричним шарніром (мал. 8, а, б) дає можливість виконувати рух однієї деталі відносно іншої в одній (вертикальній або горизонтальній) площині.

Мал. 8

Ш

арнірний гвинт з конусним шарніром (мал. 9, а, б) дає можливість здійснювати рух однієї деталі відносно іншої у похилій площині. Наприклад, з’єднання шатуна 1 і коромисла 2 за допомогою гвинта 3 (див. мал. 9, а, б).

Мал. 9

Гвинт з кульковим шарніром (мал. 10) застосовується для нежорсткого з’єднання деталей. Внаслідок такого з’єднання деталей одна з них може рухатись у просторі.

Мал. 10

Д

Мал. 11

о шарнірних гвинтів також відноситься центровий гвинт (мал. 11, а) та центровий палець (мал. 11, б), який потім закріплюється гвинтом. Центровий гвинт і центровий палець мають відшліфований конусний кінець 1 (див. мал. 11, а, б) і в парі з іншим гвинтом або пальцем призначені для підтримування валів.

На малюнку 12 проілюстровано дане кріплення. Вал підйому 3, вал переміщення 4 підтримуються в центрових пальцях 1.

Мал. 12

Б

Мал. 13

олт – циліндричний стрижень з різьбою і головкою 1 (мал. 13) (шестигранною, рідше чотиригранною, напівкруглою тощо).

З

варюванням називають технологічний процес з’єднання металевих чи неметалевих частин за допомогою місцевого нагріву зварювальних ділянок до рідкого чи пластичного стану. На сьогодні зварювання є основним видом нероз’ємних з’єднань у сучасному машинобудуванні. Наприклад, з’єднання коромисла 1 з валом 2 (мал. 14, а, б).

Мал. 14

З

Мал. 15

аклепувальні з’єднання виконуються за допомогою заклепок різних типів з різними формами головок (мал. 15). Вони використовуються в конструкціях, які витримують великі вібрації та ударні навантаження, в матеріалах, які не підлягають зварюванню (дюралюміній, текстоліт).

У сучасному машинобудуванні заклепувальні з’єднання майже повністю витіснені зварюванням.

Деталі для передачі руху

В швейних машинах використовуються деталі для передачі обертового руху та механічні передачі.

Д

о деталей, які призначені для передачі обертового руху відносяться підшипники ковзання (втулки), підшипники кочення (голкові, роликові та кулькові підшипники).

Д

Мал. 16

ля підтримування осі та стрижнів валів, які обертаються, у швейних машинах застосовують підшипники ковзання (мал. 16).

Д

ля підтримування валів, які обертаються з великою швидкістю, а також для зменшення тертя між деталями застосовують підшипники кочення.

Підшипники кочення зображені на мал. 17, а, б, в, г:

а, б – роликовий підшипник;

в

Мал. 17

– голковий підшипник;

г – кульковий підшипник.

Н

а мал. 18 представлена конструктивна схема механізму голки машини 1022 кл. ОЗЛМ, де зображені кулькові підшипники головного валу 3, 4 – голковий підшипник верхньої головки шатуна 1 та нижньої головки ниткопритягувача 2.

Мал. 18

Для передачі обертового руху використовують також напрямні втулки 5, 7 голководу 6 (див. мал. 18).

Обертовий рух з головного валу 5 передається на кожну робочу деталь (робочий орган) швейної машини.

Для передачі обертання паралельним та перпендикулярним валам, які знаходяться як на великій так і на мінімальній відстані один від одного, використовують механічні передачі.

У сучасному машинобудуванні найбільш поширеним типом механічних передач руху є зубчасті.

Зубчасті передачі призначені для передачі руху з відповідною зміною кутової швидкості за допомогою зчеплення пар зубчастих коліс. Менші з зубчастих коліс пари зчеплення називаються шестернею, а більші – колесом. Термін “зубчасте колесо” відноситься як до шестерні, так і до колеса. Зубчасті передачі руху застосовуються тоді, коли вали між собою паралельні або перпендикулярні та розташовані на мінімальній відстані.

Н

а мал. 19 зображені різновиди зубчастих передач руху. Якщо напрямок обертання руху одного з валів необхідно змінити на протилежний, то застосовують зубчасті шестерні з зовнішнім зчепленням, а якщо напрямок руху валів не змінюється, тоді застосовують шестерні з внутрішнім зчепленням (див. мал. 19, г).

Мал. 19

М

ал. 20. Прямозубчаста передача із зовнішнім зчепленням.

Мал. 21. Циліндрична косозубчаста передача із зовнішнім зчепленням.

Мал. 22. Циліндрична прямозубчаста передача із внутрішнім зчепленням.

М

ал. 23. Конічна косозубчаста передача для взаємно перпендикулярних валів.

Мал. 24. Червячна передача руху.

Зубчасті передачі надійні у роботі в широкому діапазоні навантажень і швидкостей, компактні, довговічні, мають високий ККД (коефіцієнт корисної дії) (0,96 – 0,99). Зубчасті передачі позитивно відрізняють також порівняно невеликі навантаження на вали та підшипники механізмів швейної машини, простота обслуговування.

Недоліками зубчастих передач вважають високі вимоги до точності виготовлення та монтажу, шум під час роботи на значних швидкостях, велика жорсткість, яка не дозволяє компенсувати динамічні навантаження та механізми.

Крім зубчастих передач існують також пасові передачі руху.

Пасові передачі руху відносяться до передач тертям з гнучким зв’язком. Пасові передачі складаються найчастіше з двох шківів 1, 3, з’єднаних гнучким пасом 2, одягнутим на шківи з натягом (мал. 25, а).

Мал. 25

Пасові передачі складаються з двох валів 1, 2, на яких жорстко закріплені шківи 3, 4 (мал. 25, б) або зубчасті барабани 3, 4 (мал. 26). Пас 5 може бути круглим (див. мал. 26).

У

швейних машинах застосовуються пасові передачі переважно такого типу.

Як правило, пасові передачі руху застосовуються тоді, коли вали паралельні й розташовані на максимальній відстані.

П

Мал. 26

еревагами пасових передач вважають хороші амортизаційні властивості, безшумність, здатність бути запобіжною ланкою при випадкових перевантаженнях. Пасові передачі відрізняють також простота конструкції, зменшені вимоги до точності виготовлення та монтажу, менша початкова вартість.

Завдяки пасовим передачам можна передавати обертання на великих відстанях між валами та здійснювати безступеневе регулювання швидкості.

Але пасовим передачам притаманні й недоліки. Порівняно із зубчастими передачами руху пасові передачі мають великі габарити, менший ККД, меншу довговічність, більші експлуатаційні витрати. У пасових передачах нестала передавальна кількість руху (обертів) через ковзання паса по поверхні шківа (правильний натяг паса – основна умова ефективної роботи пасової передачі руху).

Пас у поперечному перерізі може бути круглий (мал. 27, а), плоский (мал. 27, б), клиноподібний (мал. 27, в), плоско зубчастий (див. мал. 26). В залежності від форми паса передача має назву:

круглопасова;

плоскопасова;

клинопасова;

плоскозубчастопасова.

Мал. 27

Механізми для передачі та перетворення руху

Як вже зазначалось обертовий рух з головного валу 5 швейної машини передається на кожну основну робочу деталь, яка, у свою чергу, має свою траєкторію руху (мал. 28):

1. голка 2 виконує прямолінійний зворотно-поступальний рух;

2. човник 4 – обертовий рух;

3. вушко ниткопритягувача 1 – зворотно-поступальний складний рух;

4. з

   

   убчаста рейка 3 – зворотно-поступальний рух у горизонтальній площині (еліпсоподібна траєкторія руху).

Мал. 28

Яким же чином відбувається перетворення руху з обертового на зворотно-поступальний, коливальний тощо?

Для перетворення обертового руху на прямолінійний зворотно-поступальний рух у швейних машинах застосовується кривошипно-шатунний механізм. Він складається з кривошипа 3 (мал. 29, 30), закріпленого на лівому кінці вала 2, і здійснює разом з ним обертовий рух. На палець 4 кривошипа 3 одягнена верхня головка 5 шатуна 6. В отвір нижньої головки 7 шатуна 6 установлений палець поводка 10. Правий кінець пальця поводка 8 жорстко з’єднаний з повзуном 9.

М

ахове колесо 1, головний вал 2, кривошип 3 та палець 4 жорстко з’єднані між собою і виконують один вид руху – обертовий.

Мал. 29

Мал. 30

Головки шатуна з’єднані не жорстко з пальцем кривошипа та пальцем поводка, які мають різні траєкторії руху в різних площинах. Внаслідок цього шатун 6 є основним елементом в процесі перетворення руху з одного виду в інший. Оскільки поводок 8 та повзун 9 з’єднані пальцем, на який одягнена нижня головка шатуна 6, виконують зворотно-поступальний рух у вертикальній площині, то будь-яка інша деталь, з’єднана з поводком, теж виконуватиме такий самий зворотно-поступальний прямолінійний рух. У даному разі такою деталлю є голковод. У голковод закріплюють голку, яка має потрібну траєкторію руху.

Кривошипно-шатунний механізм застосовується в механізмі голки зшивних, ґудзикових, петельних машинах, у розкрійній настільній стрічковій машині.

Д

ля перетворення обертового руху на коливальний у швейних машинах застосовують ексцентриковий механізм або ексцентрикову передачу. Ексцентрикова передача складається з ексцентрика 2, який закріплений на валу 3 гвинтом, головка шатуна 4 одягнена на ексцентрик. Друга головка шатуна з’єднана з коромислом 6 шарнірним гвинтом 5, коромисло 6 закріплене на валу 1 за допомогою стягуючого гвинта 7. Коромисло 6 може бути вилите разом з валом 1 (мал. 31).

Мал. 31

Е

ксцентрик – це деталь циліндричної форми 1 (мал. 32).

Мал. 32

Ексцентрик 1 жорстко кріпиться на валу 3 за допомогою гвинта 2. Центр осі О₂ ексцентрика 1 зміщений відносно центру осі О₁ вала 3. Відстань між віссю О₂ та О₁ називається ексцентриситетом.

Яким же чином обертовий рух перетворюється на коливальний за допомогою ексцентрикової передачі?

В

ал 2 (мал. 33) обертається за годинниковою стрілкою. Оскільки ексцентрик 1 жорстко закріплений на валу, він також виконує обертовий рух. При обертанні потовщена ділянка 3, утворена за рахунок ексцентрика, переміщується по колу. Головка 7 шатуна 3 відхилятиметься вправо І, вниз ІІ, вліво ІІІ, угору ІV (римськими цифрами визначено напрямок відхилення). Нижня головка шатуна з’єднана з коромислом 5 шарнірним гвинтом 6.

Мал. 33

Внаслідок дії ексцентрика 2 шатун 3 виконує коливальний рух і передає цей рух через коромисло 5 на вал 4. Таким чином обертовий рух перетворюється на коливальний за допомогою ексцентрикової передачі.

Е

ксцентриковий механізм застосовують також для перетворення руху з обертового на прямолінійний зворотно-поступальний рух в певних механізмах швейної машини. На мал. 34 зображена схема роботи ексцентрикового механізму.

Мал. 34

Ексцентрик 1 виконує обертовий рух разом з головним валом 7. За рахунок ексцентриситету верхня головка 3 шатуна 2 відхиляється спочатку вниз ІІ, потім ліворуч ІІІ, угору ІV, праворуч V. Нижня головка 5 шатуна 2 з’єднана шарніром з повзуном 4, який рухається у вертикальній площині 6. Вертикальні вектори позначають напрямок руху шатуна 2.

Кінематичне зображення деталей швейних машин. Викреслювання структурних схем та їхнє застосування

Кінематична умовна схема збірного вузла, механізму або машини передбачає умовне зображення деталей, з яких вони складаються, і дає наочне уявлення про будову, принцип роботи, спосіб з’єднання деталей, місця змащення, а також точки їх регулювання.

Перед складанням кінематичної схеми вузла, механізму або машини, необхідно ознайомитись з їхньою будовою та роботою, визначити конфігурацію деталей, способи їхнього з’єднання, місця розташування опор та характер руху окремих точок.

Просторові структурні схеми доцільно викреслювати в діаметральній прямокутній проекції: вона дає наочне уявлення про структуру та взаємодію ланок механізму. Структурне зображення деталей швейних машин та їх з’єднань зведене до таблиці

Розглянемо конструктивну схему механізма голки машини 97-А кл. ОЗЛМ і порядок складання його структурної схеми (мал. 35, а).

Ведучою ланкою тут є головний вал 5, який утримується в двох шарикопідшипниках 6, 12 і втулці 11. Тому його викреслюють під кутом 7⁰ до горизонталі (див. мал. 35).

Умовно зображають шарикопідшипники 6, 12 і втулку 11. На правому кінці вала 5 у вигляді двох еліпсів викреслюють махове колесо 7.

Мал. 35

Під кутом 41⁰ до горизонталі викреслюють кривошип 3. Паралельно вісі головного валу 5 зображають палець 1, а на ньому паралельно вісі головного валу – верхню головку шатуна 16 разом з голчастим підшипником 15, розміщуючи шатун вертикально. Нижня головка шатуна 16, вдягнута на палець поводка 24, розташовується паралельно вісі головного валу. Викреслюють поводок 24 і голководій 25 паралельно вісі стержня шатуна 16. Справа на пальці поводка 24 зображають повзун 17, причому його вертикальні стінки і направляючу 18 викреслюють паралельно голководієві 25. Горизонтальні стінки повзуна 17 паралельні кривошипу 3. Умовно зображають втулки 22, 26, гвинт 23, який закріплює голководій 25 в поводку 24, а також гвинт 20, який закріплює голку 21 в голководієві 25. (Деталі, які не впливають на структуру механізма: гвинти 4, 8, 9, 14, 19; роспорні кільця 10, 13; шайбу 2 – на структурній схемі не показують).

Слід відзначити, що відповідний стандарт на умовні позначення деталей вимагає односторонньої штриховки втулок і направляючих, якщо спряжені деталі здійснюють зворотно-поступальний рух. Отримана структурна схема механізму дає наочну уяву не тільки про його будову, але і про принцип роботи.