Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гурвич, Л. И. Конструктивные особенности современных основовязальных быстроходных машин

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

20.10.2023

Размер:

8.19 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 1917 18 19 > Следующая >>>

гать координаты центра масс X,-, К, для каждого угла попоро та главного вала по формулам:

У т, X;

А'.

а
У	У;
у. -		.	(87)
/ = \|
где пи — масса t'-й точки.		A',-, Yt	центра масс в ряд
5а. Р а з л о ж и т ь значения координат		A',-, Yt	центра масс в ряд

Фурье методом прикладного гармонического анализа, продиф

ференцировать

ряд

д в а ж д ы

и умножить

на

массу

всех

точек

V т.- -- т.

i=\

В результате

получатся

в ы р а ж е н и я

1Х, 1и

для

проекций

главно

го вектора сил

инерции

на

координатные оси

/ л

"У r/mo-fi,-cos {hp)

— V i- /по)'- Ь,- sin

(z'cp)

—

i-1

i=i

- = ты- a, cos

mw- bx sin ф

j -

4ma>* a2 cos (2<p) - f 4wza>2 /;2

sin

(2ф) - f

9/но)2

a« cos

(Зф) - f 9шт'-/)..sin

(Зф)

- { - . . . ;

оо

/„ = "У i1

//ко2 а], cos (/ф)

i-пш-

b'. sin

(up)

//ко2 a',

axs

marb\

sin cp-f

<kim-a'2cos(2q>)

4- 4mco2 £;2

sin (2ф) — 9mcu2 a3 eos (Зф)+

- i - 9 / » « 2 / J 3 s i n ( 3 ? )

(88)

где

oi — у г л о в а я

скорость

вращения

главного вала;

/ — н о м е р гармоники;

Ф •—угол поворота

главного

в а л а :

at,

— коэффициенты

ряда..

На рис. 91 показана траектория центра

неуравновешенных

масс

системе

координат

ху

(ось х

направлена

горизонтально,

ось

у —

вертикально,

начало

координат

совпадает

главным

в а л о м ) ,

на

рис. 92 —

годограф

главного вектора

сил

инер

ции машины ОВ-7 при 950 об/мин главного в а л а . Приведенный метод расчета отличается простотой, но обладает низкой точ ностью.

Д л я	получения большей точности следует вести расчет по
второму	варианту .

36. Построить планы ускорений точек, в которых сосредото чены массы звеньев.

Рис. 91. Траектория	центра не-	Рис. 92. Годограф главного вектора
уравновешенных масс	механизмов	сил инерции механизмов привода
привода машины	ОВ-7	машины ОВ-7

46. З а м е р и т ь величины проекций гс'д-.г, ^Vi ускорений этих точек на координатные оси, умножить их на массы пц точек, просуммировать полученные произведения и поменять знак суммы на противоположный. В результате получают значение

проекций главного вектора сил инерции			h.u 1,,л	на коорди
натные	оси.
		п
	L.i = —	2 т1 W*-"
		1=1
		п
		;=i
56.	Р а з л о ж и т ь полученные	значения	проекций	главного век
тора в р я д Фурье.

Анализ результатов расчета, проведенного для машины ОВ-7, позволил сделать следующие выводы .

1. Точность расчета сил инерции по первому варианту та кова, что им можно пользоваться для определения гармоник не

выше	второй. Д л я	расчета	гармоник	сил инерции выше вто
рой следует пользоваться вторым вариантом расчета.					Р а с х о ж
дения	в амплитудах	первых	гармоник,	подсчитанных	по обоим
I I *					163

в а р и а н т а м,	л е ж а т в пределах 10%,	а расхождения в	ампли
тудах вторых гармоник — в пределах		30%.
2. При	относительно большей величине перемещений		цент

ров масс отдельных звеньев (до 40 мм) максимальное пере мещение центра масс всей машины составляет лишь 2,8 мм, по этому двукратное дифференцирование по времени координат центра масс даёт результат с большой погрешностью. В этом

причина неточности			расчета по	первому варианту.
	3. Н а и б о л ь ш а я		динамическая		нагрузка	вызвана	действием
второй гармоники.
	4. Д и н а м и ч е с к а я		нагрузка	на	фундамент машины		без уче
та	внброизоляции	составляет		8%	от статической при		частоте
вращения главного вала 950 об/мин.
	Следует отметить еще одну особенность					конструкции маши
ны	ОВ-7. К а ж д ы й	из механизмов			привода петлеобразующих ор

ганов состоит из трех одинаковых механизмов, работающих в

одной фазе, установленных вдоль главного вала .		Например,
игольный	брус приводится в движение тремя	механизма
ми, один	из которых расположен посередине,	а два дру

гих — по к р а я м бруса. Аналогично устроены механизмы при


вода платин, пресса и ушковых гребенок.								К а к	показал расчет,
расположение механизмов				привода		таково,		что	равнодействую
щ а я	сил инерции к а ж д о й			из	трех	групп	одноименных			механиз
мов	л е ж и т в одной		и той	ж е	плоскости, проходящей					через	се
редину		игольницы.	Относительно двух				координатных			осей,	ле
ж а щ и х		в этой плоскости,		составляющие			главного момента				рав

ны нулю; поэтому при установке противовесов в этой плоскости две составляющие главного момента полностью уравновешива ются, что в значительной степени уменьшает вредное воздей ствие главного момента на раму и фундамент.

Отсюда следует,	что при проектировании машины необходи
мо стремиться так	расположить	приводные механизмы	вдоль
главного вала, чтобы равнодействующая сил инерции			к а ж д о й
группы одноименных	механизмов	л е ж а л а в одной и той ж е плос

кости. Это требование всегда выполняется при симметричном расположении механизмов относительно середины игольницы.

Чтобы уравновесить любую гармонику главного вектора сил

инерции,		на машину устанавливают			два противовеса, в р а щ а ю
щихся	в	противоположные	стороны		с одинаковыми скоростями
			СО/ =	ко,
где i	— номер уравновешиваемой			гармоники;
со — угловая скорость			вращения		главного вала .

Противовесы располагают в плоскости приведения или к а ж дый противовес з а м е н я ю т несколькими противовесами, располо-.

женными	в параллельных плоскостях так, чтобы	их результи
р у ю щ а я	сила инерции действовала в плоскости	приведения.

164

Ось в р а щ е н и я противовесов предпочтительно поместить в центр тяжестиплощади, ограниченной траекторией центра масс ме ханизмов привода. Попутно заметим, что малое смещение цент ра масс (как, например, на машине ОВ-7) является благопри

ятным	фактором д л я уравновешивания	сил инерции, так	к а к в
этом	случае динамический момент, вызванный несовпадением
точек	приложения уравновешивающей	силы инерции,	прило

женной к противовесам, и уравновешиваемой силы инерции, приложенной в центре масс, будет мал.

По конструктивным соображениям ч а щ е всего противовесы устанавливают на главном валу, несмотря на то что в этом слу


чае появляется			дополнительный неуравновешенный момент.
Массы	Q,-	и	Q; к а ж д о й пары противовесов		для	уравнове
шивания	i-й	гармоники и расстояния hi		и Л г	от	их центров

тяжести до оси вращения рассчитывают по формулам:

Q; л; =	о,5	/ п ] / ( 0 , + ь;)2	+	( а : - м 2 ;
Q'; h] =	0,5	m l / ( a , - b ; ) a	+	( a ; + 6 , ) 2 -	(90)

Противовесы, обозначенные одним штрихом, должны вра щаться в том ж е направлении, что и кривошип, а противовесы, обозначенные двумя штрихами, —• в противоположном направ лении. Углы у' и у" разворота противовесов по отношению к кривошипу, отсчитываемые в направлении, обратном направле нию вращения кривошипа, рассчитывают по формулам:

у'				ai	— &г
у'	=	зт —arc tg				;
				щ +		bi'
					(i' ~\~ b
v "	=	я , -	arc	tg	1	' - .	(91)
				at-bi
В заключение р а с с к а ж е м			о	некоторых трудностях при			опре

делении ускорений, которые могут встретиться при расчете глав ного вектора сил инерции.

Д л я большинства приводных механизмов ускорения точек звеньев находятся с помощью планов ускорений, методы пост роения которых достаточно подробно изложены в курсах по тео

рии механизмов и машин и не	вызывают каких-либо затрудне
ний. Тем не менее существуют	конструкции	механизмов осново
в я з а л ь н ы х машин, определение	ускорений в	которых имеет спе

цифические особенности. К механизмам этого типа относятся механизмы, законы движения исполнительных звеньев которых определяются суммой нескольких гармоник, к а ж д а я из которых

165

создается своим кривошипом.

Ч а щ е

все

го ограничиваются двумя, р е ж е — тремя

гармониками . На рис. 93 изображена

схема такого механизма, предназначен

ного

д л я

привода

игольницы.

Кривошип

/ создает

первую

гармонику,

криво

шип

2, в р а щ а ю щ и й с я со

скоростью

в два

р а з а

большей,

чем

кривошип

1, —•

вто

рую гармонику. Ш а т у н ы

и 4

шарнирно

связаны

с кривошипами

и траверсой

сообщающей движение штоку 6, на ко

тором закреплена игольница 7. Размеры

звеньев и их взаимное расположение вы

бирают

такими,

чтобы выполнялись

сле

Рис

Схема

механиз

дующие

условия:

ма привода игольницы

Ох Л «

АВ\

02D

CD;

ВС «

OA".

O A

0tA]

ОлА

AB fa OzD +

CD;

ABC:

\_BCD.

данном

механизме

горизонтальные

перемещения

шарни

ров В и С малы по сравнению

вертикальными

перемещения

ми, поэтому первыми можно пренебречь. Обозначив

вертикаль

ные перемещения шарниров В и С соответственно

и 52 ,

длины кривошипов

0\A=R.

02D

— r, получим

S1zn

R sin ср;

S 2

г sin (2ф 4-

а),

(92)

где ф •

текущий

угол поворота

кривошипа

/, отсчитываемый

от

горизонтали;

га — начальный угол

поворота кривошипа 2 (угол поворота

кривошипа

2 относительно

горизонтали,

когда

криво

шип / занимает горизонтальное положение) .

Переход

траверсы 5

из одного положения в другое, напри

мер

из положения

SiCi в положение

В2С2

(рис. 94),

можно рас

сматривать как результат двух после

«г

•с.

довательных

поворотов

траверсы

во

круг осей В и С в любом порядке. При

Г>

i, .

с,

повороте вокруг оси By шарнир С пе

ремещается

на величину

C\C2mS2,

Рис.

94.

Схема

перехода

при

повороте

вокруг оси

С 2

шарнир

— :

н а

величину BlB2~S].

Переме

траверсы из

одного

по

ложения

другое

щение й|

и б2

шарнира

при

к а ж д о м

166

повороте соответственно равны

ЕС I

ВС |

ВС

•а . суммарное перемещение 5 шарнира Е

при

переходе

траверсы

из одного положения в другое

Гак к а к

звено 6

(см. рис. 93) движется поступательно,

то

игольница 7 и

шарнир

совершают д в и ж е н и я

по одному и то

му ж е

закону.

Обозначив

ЕС = а, ВЕ = Ь и используя

уравнения

(92),

получим

выражение

д л я

перемещения

игольницы

^ _

aR sin ф +

br sin

(2tp

- j -

а)

a -J- b

Ускорения

WB, WC, WE шарниров

В, С,

E найдем

двукратным

дифференцированием

по

времени уравнений

(92) и

(93)

&в — Si

.— R со2

sin ср;

&с —- ^ 2 =

— i r a ' 1 sin (2ф - f

a);

—

a / ? s i n ( P + 4 & r s i n ( 2

q ' + a )

(94)

a - j - b

где ш — у г л о в а я

скорость вращения

кривошипа

Аналогично выводят уравнения для определения ускорений в

механизмах

с тремя

кривошипами .

3. В И Б Р О и з о л я ц и я М А Ш И Н Ы

Д л я того

чтобы уменьшить

динамическую

нагрузку,

переда

ваемую через р а м у

машины на фундамент и перекрытие зда

ния, машину устанавливают на амортизаторах .

Д л я основовя

зальных машин чаще всего применяют

амортизаторы

виде

стальных пружин, жестко связанных верхними

концами с

ра

мой м а ш и н ы

(см. рис. 1).

общем

случае

машина, установленная

на

амортизаторах,

представляет собой колебательную систему с шестью степенями свободы и, следовательно, с шестью собственными частотами колебаний. Расчет такой системы вызывает значительные труд ности. Однако, если учесть, что амортизаторы располагают сим метрично относительно центра тяжести машины, чтобы ее масса

распределялась' равномерно на все пружины,	жесткость		всех
пружин одинакова, смещение машины мало и	точка	приложе
ния в о з м у щ а ю щ е й силы (центра неуравновешенных масс)			и
центр тяжести всей машины находятся в одной	зоне,	то в	пер

вом приближении вертикальные колебания машины можно рас сматривать как колебания системы с "одной степенью'свободы .

167

Из теории колебаний известно, что дифференциальное урав нение вынужденных колебаний такой системы без учета их

демпфирования описывается

уравнением

У" + &у =

1м-,

(95)

т,

где

у — вертикальное

смещение

машины

от

положения

статического

равновесия;

к=

сооственная частота

колеоании системы;

с — жесткость пружин амортизаторов;

т •— масса

машины;

— в о з м у щ а ю щ а я

сила.

Так

как

в о з м у щ а ю щ а я

сила носит

периодический

характер,

то

ее всегда

можно

представить

как

результат разложени я в

ряд

Фурье:

»-}

F„ = V

a/sin(ico/ + а; ),

ГГи

где

а* — коэффициент ряда;

i—номер

гармоники;

(о — круговая

частота

первой

гармоники,

равная

угловой

скорости

главного

в а л а ;

а,-.— начальные

фаз ы гармоник.

Известно, что решением

уравнения

(95) является

сумма двух

колебаний: собственных и вынужденных . Учитывая, что собст венные колебания носят затухающий характер и не оказыва ют существенного влияния на описываемый процесс, запишем

решение	уравнения,	в ы р а ж а ю щ е е			только	вынужденные коле
бания:
		1	а( sin (/со/ -f- а()
	У ~	~т JLl	fe2	— (i(o)a		'
С и ла Q, п е р е д а в а е м а я пружинами амортизаторов на фун
дамент,	пропорциональна с ж а т и ю				пружин,	т. е.
			ос
	О =	си = — V 1		Д» sin(im/ +		af)
		m	1=7		/г2 — (ко)2
			1=7

Отношение n силы, действующей на фундамент при наличии амортизаторов, к силе, действующей на фундамент при отсутст вии амортизаторов, называю т коэффициентом изоляции

168

		:2		а,- sin	(/со/ +	«j )
		:2	ft2 — (ico)2	1 - I
r J	-	= _ = i		=	^ 7	. (96)
		i = l		(=1
П р и	i=	1

/г

Видим, что эффективность виброизоляции зависит от соот ношения частот со и /г. При /е^> со коэффициент ri незначительно отличается от единицы. Применение амортизаторов в этом слу

чае бесполезно. Пр и					/г = со наступает		резонанс. Амплитуда ко
лебаний	принимает большие					значения. Р а б о т а		системы при ре
зонансе	невозможна .				Только	при к <	виброизоляторы			вы
полняют	свою			функцию. Чем		больше	отношение — , тем		выше
								k	со	_

эффективность				виброизоляции. Рекомендуют				принимать ~		—
= 2,5-=-5.
При	гф\		коэффициент изоляции зависит не только от						отно-
м		но и от гармонического спектра в о з м у щ а ю щ е й							силы.
шения — ,
k
О д н а к о	и	в	этом случае необходимо				соблюдать условие:		£ < со .

Величиной т] задаются, исходя из условия прочности пере крытия здания и из условия, чтобы вибрация пола на рабочем месте оператора, обслуживающего машину, не выходила за пределы санитарных норм. П о величине г\, пользуясь формулой (96), определяют собственную частоту k системы, которая свя

зана с суммарной жесткостью			пружин	амортизаторов зависи
мостью		с =	k2m.
	с' одной	с =	k2m.
Ж е с т к о с т ь	с' одной	пружины	р а в н а
			п
где /г — число	пружин .	Р, п р и х о д я щ а я с я
Расчетная	нагрузка	Р, п р и х о д я щ а я с я		на одну пружину, сос
т а в л я е т

р = Рст+ 1.5Q

12—1275

169

где РСт — статическая	нагрузка	на пружины, р а в н а я	весу	ма
шины.
Жесткость с' и расчетная нагрузка Р являются			исходными
данными д л я расчета	пружин.
4. Р А Ц И О Н А Л Ь Н О Е	К О Н С Т Р У И Р О В А Н И Е ОСТОВА М А Ш И Н Ы
Виброустойчивость	машины,	т. е. способность машины		про

тивостоять вибрации, существенно зависит от конструкции осто

ва. Существовавшие ранее конструкции остова в виде	ряда	сек
ций, связанных м е ж д у собой поперечными брусьями,	оказались
совершенно непригодными д л я быстроходных машин .	Д л я	при

дания большей жесткости остову в современных машинах его

делают		литым	или сваривают из листовой	стали толщиной		10—
20	мм.
	На	рис. 95	в качестве примера сварной		конструкции остова
показан остов			машины ОВ-7. Он состоит	нз	двух боковых	тумб
1	и 2,	с л у ж а щ и х опорами для установки		литых чугунных		стоек,

в которых крепятся валы петлеобразующих органов и навои, и


связывающего основания 3 коробчатой формы,							которое	при
дает	остову	большую	жесткость		и в то ж е	время	является	кар
тером	для	механизмов	привода		петлеобразующих		органов.
В	машинах с большой			шириной игольницы д л я увеличения
жесткости		остова боковые		опорные тумбы		(рис.	96) располага

ют не по к р а я м машины, а смещают внутрь ее. Преимущества такой конструкции становятся очевидными, если сравнить мак

симальную стрелу прогиба основания в конструкциях								остова
обоих типов		(рис. 96,97). Предположим, что				в машине		только
три	опорные	стойки. Р а с с м а т р и в а я основание				остова	как	балку,
получим следующее выражение для стрелы прогиба у\								посере
дине	пролета		yi = ^_
			yi = ^_	+ _ «! _ ,
			3 8 4 £ /		192£7
где	I — длина пролета;
	q—интенсивность		нагрузки	балки от собственного				веса;
EI — жесткость			изгиба;
	Р — вес	опорной стойки с закрепленными				на ней деталями .
Так к а к в первом случае длина пролета меньше,							то	и вели
чина	прогиба	будет	меньше. Д л и н а		пролета	входит	в в ы р а ж е
ние	д л я стрелы прогиба в четвертой				степени,	поэтому д а ж е не

большое ее уменьшение очень сильно сказывается на уменьше

нии величины прогиба.	Соотношение		между	длиной	пролета /
и длиной консоли а определится		из	условия:	м а к с и м а л ь н а я		ве
личина прогиба консоли	у% р а в н а	величине прогиба			пролета	у\

	аа*	, Ра*
1/2 =	—	•
*	8EI	3EI

170

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 1917 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ