книги из ГПНТБ / Вальщиков Н.М. Расчет и проектирование машин швейного производства

Здесь у и у — вертикальное перемещение и ускорение прижимной лапки; р — круговая частота собственных колебаний пружины:

оси абсцисс. Эта прямая соответствует положению лапки на иголь­ ной пластине. Участок суммарной кривой, отсекаемый горизонталь-

210

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ШВЕЙНЫХ МАШИН-ПОЛУАВТОМАТОВ

I. МЕХАНИЗМЫ КАРЕТКИ И ОТКЛОНЕНИЯ ИГЛЫ

Применение машин-автоматов и полуавтоматов позволяет лучше использовать скоростные свойства швейных машин, облегчить труд людей и повысить производительность труда. Известно, что машинное пришивание пуговиц к верхней одежде повышает производительность труда на 900%, крючков — на 600%, талонов— на 180% и т. д.

Отличительной чертой машин-полуавтоматов, применяемых в швейном производстве, является то, что они вместо рейки имеют каретку, автоматически перемещающую изделие под иглой на определенную величину в заданном направлении. Перемещение транспортирующей каретки осуществляется при помощи кулач­ ковых механизмов, кулачки которых называются копирными дисками.

При необходимости двух перемещений каретки (вдоль и поперек платформы) машину-полуавтомат снабжают двумя кулачковыми механизмами. При этом оба профиля копирного диска размещают на одной детали, обычно с двух сторон копирного диска. В этом случае игла остается неподвижной.

Вдругих полуавтоматах каретка перемещается в одном направ­ лении, а игла — в направлении, перпендикулярном движению каретки. Последнее движение также осуществляется при помощи копирного диска.

Ввышивальных трехголовочных автоматах перемещение изде­ лий осуществлятся с использованием планетарного механизма.

Ниже рассмотрим проектирование и анализ механизмов транс­

портирования изделий и качания иглы машин-полуавтоматов 295 и 59А кл. ПМЗ и вышивального трехголовочного автомата с исполь­ зованием обычных графических способов, аналитического метода синтеза кулачковых механизмов с помощью безразмерных харак­ теристических функций, а также проектирование и расчет при помощи электронных вычислительных машин (ЭВМ).

При проектировании профиля кулачка задают или выбирают:

212

2)радиус основной шайбы кулачка, а также диаметр ролика толкателя;

3)закон движения ведомого или рабочего органа машины. Этот закон задается или выбирается в виде кинематических диа­ грамм пути, скорости или ускорения в функции времени или углов поворота копирного диска. Здесь также необходимо указать направление вращения кулачка (или копирного диска), которое должно быть согласовано с движением рабочего органа и движением всех других механизмов данной машины-полуавтомата.

Затем размеры звеньев проверяют на динамическую прочность.

Рис. V. 1. Схемы плоских кулачковых механизмов

Основным требованием, предъявляемым к конструкции кулачка является долговечность его профиля.

Решая вопрос компоновки механизмов полуавтомата, намечают сначала относительное положение осей кулачка и рабочего (испольнительного) звена и проектируют кинематическую цепь механизма. При совпадении или параллельности плоскостей движения этих звеньев следует выбирать один из плоских типов кулачковых механизмов. Если же плоскость движения кулачка не совпадает или не параллельна плоскости движения рабочего звена, то при­ ходится использовать пространственный тип кулачкового меха­ низма.

Постоянство контакта звеньев, входящих в высшую кинема­ тическую пару (соединения кулачка с толкателем), осуществляют или геометрически, т. е. кинематическим замыканием, или с по­ мощью системы силового замыкания за счет силы тяжести тол­ кателя (рис. V. 1, а) или силы упругости пружины (рис. V. 1,6).

Для кинематического замыкания применяют следующие схемы плоских кулачков: пазовые однороликовые (рис. V. 1, в, г), пазо­ вые двухроликовые (рис. V. 1, д, е, ж), спаренные двухроликовые (рис, V . 1 , з), рамочные (рис. V . 1 , и) и др.

213

В пазовом кулачке с однороликовым толкателем всегда имеется некоторый зазор, связанный с допуском подвижного соединения. Если ролик толкателя соприкасается с внутренней стороной паза, он вращается в одну сторону, а если с внешней стороной — в обратную сторону. Вследствие этого при перемене направления движения толкателя или при перемене направления силы давления на толкатель указанный конструктивный зазор между элементами высшей пары обусловливает явление жесткого удара, который вызывает усиленный местный износ отдельных участков профиля кулачка.

Рис. V.2. Классификация законов движения

Для устранения этого нежелательного явления следует реко­ мендовать пазовые кулачки с двухроликовым толкателем или спа­ ренные кулачки с двухроликовым толкателем. Это особенно важно при работе на высоких скоростях.

Выбор закона движения для периода рабочего хода диктуется в основном требованиями технологического процесса. При этом следует иметь в виду и вопросы динамики. Для периода холостого хода выбор закона движения определяется динамикой проекти­ руемого механизма и производительностью машины. Очевидно, что для повышения производительности целесообразно уменьшать период холостого хода. На рис. V.2 приведены наиболее часто встречающиеся законы движения кулачковых механизмов в виде кинематических диаграмм перемещений s, скоростей v и ускорений а

214

б) неоднородные (рис. V. 2, б и г), у которых закон изменения ускорений не одинаков в зонах положительных и отрицательных значений;

в) комбинированные (рис. V.2, д и ё), у которых закономерность изменения ускорений распадается на ряд участков, каждый из которых определяется простейшим видом; комбинированный закон изменения ускорений не только лучше удовлетворяет требо­ ваниям технологического процесса, но и позволяет значительно улучшить динамику проектируемого механизма;

г) модифицированные (рис. V.2, ж и я), у которых общая закономерность, определяющая основное движение, на небольших участках, где возможно появление динамических ударов, с целью уменьшения и смягчения их дополняется переходными законо­ мерностями. Модифицированные законы представляют собой част­ ный случай комбинированных законов. Сочетая основные зако­ номерности с переходными, часто удается получить весьма удач­ ные законы движения.

Как уже было отмечено, основные размеры звеньев механизма определяются из условия обеспечения технологического процесса, выполняемого механизмом, а также из условия наиболее выгод­ ной передачи сил, что увеличивает к. п. д. и уменьшает размеры поперечных сечений звеньев, которые связаны с так называемыми углами давления.

Из курса теории механизмов и машин [3; 58] известно, что угол давления в кулачковых механизмах

по величине для различных положений механизма. В моменты

Рассмотрим вопрос об определении радиуса г0 исходя из углов давления при поступательном и вращательном движении тол­ кателя. Наиболее наглядно и просто этот вопрос решается гра­ фическим методом, для чего необходимо выбрать закон движения толкателя за цикл работы механизма.

Для быстроходных машин с целью учета динамических условий работы обычно выбирают закон изменения линейных s или угло­ вых г|) ускорений (рис. V.3, а). Затем методом графического интег­ рирования строят диаграммы скоростей s или t|) (рис. V.3, б)

215

и перемещений s или (рис. V.3, е) толкателя в функции времени t или угла поворота кулачка ср. Часто эти диаграммы строят в про­ извольных масштабах, которые определяют после построения

ную ось, получая точки 1, 3, 2 и 4, 6, 5. Далее из выбранного полюса Ри отстоящего от начала координат на расстояние Нх, проводят лучи к указанным выше точкам.

Абсциссу диаграммы скоростей (s или г[>) делят также на шесть отрезков. Через точки деления проводят вертикальные линии, Затем из нулевой точки последовательно проводят прямые, парал-

216

лельные лучам Рх—/, Рх—2, Рх—3 и т. д. до встречи с соот­ ветствующими вертикальными линиями. Затем полученную лома­ ную линию заменяют кривой, являющейся диаграммой скоростей толкателя.

где ув — максимальная ордината на диаграмме пути; Т0 _6 — время поворота толкателя на угол ф т а х или кулачка на угол ц>у; / — отре­

гично.

По диаграмме перемещений (рис. V.3, е) производим разметку пути толкателя в выбранном масштабе длин kt. Для этого из точки 6 на оси абсцисс под некоторым произвольным углом проводим

2, 1, также расположенных на вертикальной оси, проводим пря­

217

лении) толкателя и в противоположную сторону при его опуска­

Затем проводим слева и справа к крайним точкам звена каса­ тельные линии, параллельные линии действия толкателя. От этих линий под заданным углом утах проводим прямые линии, пере­ сечение которых определяет место точки О х (центра вращения

в заштрихованной области обеспечит работу механизма с углами давления у,. < у ш а х .

Как видно из рис. V.4, а, наименьший радиус основной шайбы получен для нецентрального кулачкового механизма с оптималь­ ным эксцентриситетом е. При необходимости иметь центральный кулачковый механизм необходимо центр вращения кулачка выб­ рать на линии действия толкателя в заштрихованной части, т. е. в точке О2 или ниже.

Для кулачкового механизма с качающимся толкателем, т. е. для коромыслового механизма (рис. V.4, б), используем те же диа­ граммы пути и скорости (см. рис. V.3) и ту же разметку пути толкателя. Затем определяем отрезки АВ По формуле (V.8) и строим овальную фигуру. Эти отрезки следует направлять по оси тол­ кателя (коромысла). Если направления вращения толкателя (сот) и кулачка (сок) при удалении совпадают (на рис. V.4, б они совпадают-—оба против часовой стрелки), то эти отрезки направ­ ляем к центру О 2 вращения коромысла; при несовпадении направ­ ления вращения их направляют в противоположные стороны.

и слева овала проводят перпендикуляры к соответствующим осям

механизмов с углами yt 7 ш а х .

Если необходимо знать углы давления в некоторых положениях механизмов, то из центра Ох проводят линии до соответствующих

218

точек овала, например до точек В5 и В 7 , затем восстанавливают пер­ пендикуляры к осям толкателя и получают углы давления уъ и у7.

Имея радиус основной шайбы теоретического профиля кулачка, строят теоретический профиль, а затем при известном радиусе

Рис. V.4. К выбору радиуса основной шайбы кулачка по углу давления

ролика толкателя методом обкатки строят и практический (реаль­ ный) профиль кулачка.

радиуса p m m кривизны выпуклой части теоретического профиля Т (эквидистантной кривой от практического профиля). В против­ ном случае практический профиль кулачка Я получается пере­ секающимся (рис. V.5, а) Поэтому рекомендуют выбирать

219