книги из ГПНТБ / Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие

бопровод 8, откуда под давлением подается через дроссель 24, реверсивный золотник 21 и напорный золотник 20 с обратным кла­ паном в правую часть цилиндра 17, перемещая поршень влево. Жидкость из левой полости цилиндра 17, оставшаяся после опус­ кания веретенного бруса, выдавливается в резервуар 5 через ре­ версивный золотник и основной отводящий трубопровод 27.

Движением поршня 19 управляет реверсивный золотник 21, который переключается гидравлическим способом от крана управ-

ления 10. Для переключения крана 10 служат упоры 12, установ­ ленные на салазках 16, которые прикреплены к штоку 18 поршня/Р. Кроме того, к салазкам 16 шарнирно крепится шатун 2 (см. рис. 221) мотального механизма. Расстояние между упорами 12 (см. рис. 222) можно менять и, таким образом, регулировать ход поршня или размах веретенного бруса.

Скорость движения поршня регулируется дросселем 24 изме­ нением объема жидкости, подаваемой в цилиндр в единицу вре­ мени. Дроссель снабжен регулятором давления, который поддер­ живает постоянный перепад давлений независимо от расхода жидкости. Для увеличения производительности дросселя служит игольчатый клапан, увеличивающий расход жидкости. Степень открытия дросселя, а следовательно, и расход жидкости зависит от профиля копира 14, закрепленного на салазках 16. Профиль копира целиком определяется законом перемещения веретенного бруса и кинематической схемой рычажной системы.

362

При движении поршня 19 вправо (опускание бруса) напорный §Олотник 20 с обратным клапаном создает противодавление, не­ обходимое для уравновешивания веретенного бруса. При отсут­ ствии противодавления веретенный брус может под действием соб­ ственного веса произвольно опуститься вниз. Величину противо­ давления регулируют с помощью винта.

Для контроля и управления работой гидравлических механиз­ мов в системе установлены манометры 7 и 26.

Рычажная система представляет собой (см. рис. 221) плоский многозвенный шарнирный механизм, уравновешенный грузами 9.

На каждой сторонке машины установлен отдельный мотальный механизм с поршневым гидродвигателем.

Мотальные механизмы с лопастным гидродвигателем

Такие механизмы применяют на некоторых формовочных и кру­ тильно-вытяжных машинах. Применение этих механизмов рас­ ширяется с каждым годом. Многие отечественные формовочные и крутильно-вытяжные машины оснащаются серийно выпускае­ мыми гидростанциями с центробежными насосами.

6)

Рис. 223. Гидравлическая схема мотального механизма с лопастным гидродвига­ телем:

а — схема передачи движения кольцевой планке от вала гидродвигателя; б — гидравли­

ческая схема; / — барабан; 2 — гидронасос зубчатый; 3 — резервуар; 4 — клапан предо­ хранительный; 5 — фильтр; 6 — цилиндр лопастного гидродвигателя; 7 — лопасть; 8 — вал; 9, 10, 11 — трубопроводы; 12 — колесо зубчатое; 13 — рейка; 14 — кронштейн кольцевых планок

Зубчатый гидронасос 2 (рис. 223) приводится во вращение от вала жестяного барабана 1 и жидкость из резервуара 3 перекачи­ вается в гидросистему, в том числе и в цилиндр лопастного гидро­ двигателя 6. В гидросистеме имеется предохранительный клапан 4 и фильтр 5.

Жидкость нагнетается насосом в правую или левую камеру ци­ линдра 6, поворачивая силовую лопасть 7 гидродвигателя вокруг

363

оси О в направлении по или против часовой стрелки. Из нерабо­ чей камеры цилиндра жидкость выдавливается в резервуар 3 по трубопроводу 11.

Направление потока жидкости регулируется клапаном.

На одном валу с силовой лопастью закреплены зубчатые ко­ леса 12, входящие в зацепление с зубчатыми рейками 13, которые жестко прикреплены к кронштейнам 14 кольцевых планок. Таким образом, при повороте лопасти гидродвигателя перемещаются и кольцевые планки.

Определение кинематических параметров поршня по заданному закону движения веретенного бруса* Так как передаточное число рычажной системы за цикл работы гидродвигателя почти не ме­ няется (колебания не превышают 2,5%), то при определении ки­ нематических параметров поршня можно пользоваться прибли­ женными зависимостями:

тOjCi-----передаточное число рычажной схемы.

Кинематические параметры веретенного бруса легко найти из общего уравнения наматывания при заданных форме катушки и конечной форме тела намотки.

Если передаточное число т сильно изменяется при перемеще­ нии веретенного бруса (более 5%), то х, ѵх и ах следует определять по точным формулам, приведенным в работе Н. Я. Гладких. Сле­ дует заметить, что в правильно спроектированном механизме передаточное число изменяется несущественно (менее 1—2%).

Определение кинематических параметров лопасти по заданному закону движения кольцевой планки. Так как угол поворота ф ло­ пасти равен углу поворота реечного зубчатого колеса, то (см.

рис. 223)

t

364

Силовое исследование мотальных механизмов с гидродвигате-*

лями« Для перемещения веретенного бруса или кольцевых планок

кпоршню необходимо приложить определенное усилие, которое

вобщем случае изменяется по величине и направлению. Для опре­

фически, так и аналитически; их — скорость поршня.

В общем случае, когда звенья механизма совершают враща­ тельное и поступательное движения, суммарная кинетическая

365

Например, для мотального механизма (сМ. рис. 221)

а приведенная масса

2Ем

тп р . М '

При большой длине трубопровода от гидронасоса до гидродви­ гателя необходимо учитывать и массу жидкости в этом трубо­ проводе. Для этого используют методику И. 3. Зайченко [51:

Для преодоления сопротивления трения во всех кинематичес­ ких парах механизма и трубопроводах необходимо дополнительно приложить к поршню усилие

пk

шток 3—направляющая; сальники—направляющая; шарнирные соединения звеньев; ролик 8—направляющая (трение качения); ролик 15 (см. рис. 222)—копир 14 (трение качения).

Силы и момент трения в кинематических парах определяют обычными методами при силовом исследовании. Силу трения в манжетных уплотнениях можно найти по формуле

^тр = (lfP>

где р — коэффициент трения-скольжения между манжетой и на­ правляющей;

/ — площадь поверхности трения;

р— давление масла в цилиндре гидродвигателя (при расчете можно принимать р = 2,0-ь5,0 МН/м2).

366

Момент трения-качения в игольчатом подшипнике

Н-пр — приведенный коэффициент трения шарикоподшипников (роликоподшипников)

где А — 1,3ч-1,46— коэффициент;

k — коэффициент трения-качения;

D = 2г;

d — диаметр ролика.

Момент сопротивления перекатыванию ролика по направляю­ щей (копиру)

Мтр = Nik,

где N 1— нормальное давление ролика на направляющую. Суммарная сила, которая должна быть приложена к поршню,

Р общ — Р " У P-sp-

Зная Робщ и скорость ѵх поршня, можно найти мощность, не­ обходимую для перемещения поршня гидродвигателя,

, г _Р общ^д:

N ~ ~1ÖF*

Определение мощности для вращения лопасти* По аналогии с предыдущим исследованием можно записать (см. рис. 224, б)

здесь М — момент, необходимый для преодоления инерционных сопротивлений звеньев мотального механизма;

Ѳпр — приведенный момент инерции масс звеньев мотального механизма;

4Ѳпр

Jпр dtp

Звеном приведения является лопасть, поэтому

ЕѲпршл

откуда

а2£

°пр 2

367

Для преодоления сил сопротивления трения в кинематических парах механизма необходимо к лопасти приложить дополнитель­ ный момент

§ 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОТАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ

При проектировании мотальных механизмов основными исход­ ными параметрами являются: размеры готовой паковки и пустой шпули (катушки); закон перемещения нитеводителя'; способ полу­ чения заданной формы намотки; основные размеры машины в ме­ сте установки мотального механизма.

Закон перемещения нитеводителя выражается соответствую­ щими уравнениями, в которые входят некоторые размеры готовой паковки, угловая скорость или угол поворота кулачка, амплитуда колебаний нитеводителя, время одного хода нитеводителя и т. д.

Под способом получения заданной формы намотки подразу­ мевается результирующий закон движения нитеводителя, обеспе­ чивающий получение заданной формы. Например, конусы на теле намотки образуются за счет периодического смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки в одном направлении (при конической на­ мотке), уменьшения амплитуды колебания нитеводителя или не­ прерывного дополнительного смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки то в одном, то в обратном направлении.

Наиболее распространены кулачковые мотальные механизмы, что объясняется простотой их конструкции, надежностью в ра­ боте и универсальностью. В последние годы на формовочных и крутильных машинах для производства химических волокон широко используют мотальные механизмы с гидравлическим приводом.

Проектирование мотального механизма можно разделить на четыре этапа:

1)выбор схемы передачи движения от кулачка или гидродви­ гателя к нитеводителю (кольцевой планке), т. е. составление кине» матической схемы механизма;

2)кинематический расчет выбранной схемы;

368

При выборе схемы передачи движения от кулачка или гидро­ двигателя к нитеводителю необходимо стремиться к тому, чтобы выбранная схема была предельно простой, с минимальным числом звеньев, позволяла регулировать высоту намотки и положение нитеводителя в заданных пределах, была удобна в сборке, раз­ борке, обслуживании, а главное, не искажала закон перемещения нитеводителя при регулировании и при наработке паковки.

Небольшое число звеньев в схеме и ее приближение к нитеводи­ телю значительно уменьшают число кинематических пар и позво­ ляют уменьшить размеры звеньев. Это ведет к уменьшению сум­

Простота конструкции снижает стоимость изготовления меха­ низма, облегчает его наладку и обслуживание.

Кинематический расчет схемы заключается в определении перемещения, скорости и ускорения любой точки любого звена схемы. Методика кинематического исследования изложена выше.

Определение длины мотального рычага

Мотальный рычаг — это первое звено в схеме передачи дви­ жения от кулачка к нитеводителю.

При выборе длины мотального рычага необходимо руковод­ ствоваться следующим:

1)чем длиннее рычаг, тем больше габаритные размеры меха­ низма и больше потребуется места для его размещения;

2)чем меньше длина рычага при постоянном размахе нитеводи­ теля, тем больше угол давления, больше расход мощности и зна­ чительнее износ кулачка;

3) чем больше отношение общей длины мотального рычага к расстоянию от оси его вращения до центра ролика, тем больше давление на кулачок и интенсивнее его износ.

где 5 — натяжение цепи.

Исследование этой формулы показывает, что введение в схему передачи мотального рычага увеличивает нагрузку на кулачок, причем эта нагрузка возрастает с увеличением отношения а : Ь. Следовательно, при проектировании плечо а необходимо брать минимально возможным. Это плечо обычно служит для размеще­ ния дополнительных приспособлений: червячного колеса и блока для навивания цепи.

Если на плече не установлены приспособления, то его длину не следует брать больше 0,2/. Если же а = 0, то роль мотального рычага сводится только к передаче движения от кулачка к ните­ водителю. В этом случае ось ролика является местом крепле­ ния тяговой цепи и давление на кулачок минимально.

С уменьшением длины b угол давления у увеличивается. Угол давления минимальный при Ь — оо. В этом случае скорость ѵь центра каточка направлена вертикально, т. е. предельным вариантом является безрычажная схема.

Если мотальные механизмы проектируют для кольцевых машин, то предпочтение следует отдавать рычажным механизмам, как

рины машины исключается возможность применения мотальных рычагов большой длины. В подобных случаях можно располагать мотальный рычаг вдоль машины или применять безрычажные мо­ тальные механизмы.

дину h линию СС параллельно хорде В йВ х. Линия СС — это место расположения оси вращения О кулачка, если необходимо полу­ чить кулачок минимального размера.

370

'foFö, с какой стороны находится кулачок). Точка 0 пересечения дуги с прямой СС и является искомым положением оси вращения кулачка.

Определение направления вращения кулачка при наличии мотального рычага

Для увеличения к. п. д. мотального механизма и облегчения усло­ вий работы кулачка необходимо, чтобы кулачок и мотальный рычаг в начале подъема кольцевой планки вращались вокруг своих осей в противоположных направлениях. В этом случае угол давления в начале подъема кольцевой шіанки будет меньше, чем при вращении в одном направлении. Это особенно важно при работе мотальных механизмов.

4

Определение размеров рычага подъема колонок кольцевых планок

Рычаг подъема (рис. 226) служит для подъема колонок кольцевых планок и колонок нитенаправителей. Колонки перемещаются прямолинейно, а центр ролика рычага подъема — по дуге, макси­

в процессе наработки съема не изменяется, а положение кольцевой планки меняется, то для сохра­

нения заданной формы намотки необходимо выбирать длину ры­ чага подъема такой, при которой дуга, описываемая центром ро­