Динамическая модель движения иглы в замке вязального механизма
Рассмотрим вязальный механизм однофонтурной кругловязальной машины с язычковыми иглами, подвижными относительно игольницы. Процесс петлеобразования на такой машине осуществляется путем взаимодействия игл 1 и платин 4, в соответствии с рисунком 3. Иглы 1 расположены в пазах цилиндра 3 и вращаются вместе с ним, одновременно получая вертикальное движение от неподвижных клиньев 2 игольных замков. Платины расположены в пазах платинного кольца, которое вращается синхронно с игольным цилиндром, и получают горизонтальные радиальные перемещения от соответствующих клиньев платинных замков (на рисунке не показаны).
Рисунок 3 - Упрощенное изображение вязального механизма однофонтурной вязальной машины
Каждый отдельный замок 2 состоит из двух клиньев: заключающего и кулирного. Заключающий клин обеспечивает подъем игл, а кулирный – их опускание. Во время подъема иглы по заключающему клину уже образованная (старая) петля проходит из-под крючка иглы,открывая собой язычок, на стержень иглы. После этого возможно осуществление всех последующих моментов процесса петлеобразования – от прокладывания нити до кулирования и формования петли [2].
В дальнейшем продолжим рассмотрение только механизма перемещения игл, изображенного на рисунке 4, составными частями которого являются игла и система клиньев. При анализе данного механизма удобно использовать принцип обращенного движения: вращающийся игольный цилиндр условно останавливается, а клин получает движение в противоположном направлении. По принципу действия клинья игольных замков кругловязальной машины и илы фактически образуют пространственные механизмы с вращающимися вокруг вертикальной оси торцовыми кулачками (рис. 3). Но если развернуть клинья на плоскости, то они могут рассматриваться как плоские кулачки. Таким образом, пренебрегая кривизной клиньев, будем считать механизм перемещения игл плоским кулачковым механизмом с поступательно движущимися кулачками (клиньями), где толкателем является сама игла.
Рисунок 4 - Взаимодействие иглы и заключающего клина
Основными факторами, влияющими на надежность и долговечность вязального механизма, являются динамические нагрузки, возникающие в зоне взаимодействия игл с клиньями игольных замков. Одним из методов снижения динамических нагрузок является разработка рационального профиля клина, обеспечивающего безударное перемещение игл. Вместе с тем, важную роль играет выбор оптимальной величины зазора между пяткой иглы и стенкой замкового канала. Указанные параметры являются определяющими при проектировании вязального механизма. Для их выбора необходимо составить динамическую и математические модели движения иглы в пространстве. В дальнейшем путем моделирования движения иглы по клину с помощью ЭВМ выберем профиль клина, а также величины зазоров между пяткой иглы и стенками замкового канала.
Будем считать, что динамическая модель [2] движения иглы по заключающему клину имеет вид, представленный на рисунке 5. Во время движения иглы ее пятка входит в канал игольного замка. Канал игольного замка образуют заключающий и кулирный клинья. На динамической модели взаимодействие между пяткой иглы и клиньями замка учтено упругим элементом типа «люфт». Введем неподвижную систему координат OXZ. Будем использовать принцип обращенного движения, в котором игла движется вдоль оси OZ, а клин движется вдоль оси OX. Пренебрегая поворотами иглы в пазу игольницы относительно оси OX, будем считать, что игла перемещается лишь вертикально, и характеризовать ее положение координатой z (перемещение по оси OZ центра масс иглы – точки O1). Примем поверхность клиньев в виде задаваемой из технологических соображений функции положения ξ(t) ( перемещение точки О′ вдоль оси OZ, совпадающей с осью иглы при обращенном движении). Тогда
z=ξ(t)+Δ*, (1)
где ξ(t) – функция положения (закона движения), характеризующая рабочую поверхность клиньев игольного замка;
Δ* - длина пружины с учетом элемента «люфт»;
m – игла (тонкий стержень, в котором сосредоточена вся масса);
с – упругий элемент (характеризует взаимодействие пятки иглы с клином);
b – демпфирующий элемент (учитывает взаимодействие иглы с клином).
Предположим, что на иглу, в основном, оказывают влияние следующие силы:
F - сила, действующая на иглу со стороны клиньев игольного замка;
Fтр - сила трения, возникающая придвижении иглы в пазу игольницы;
Р – сила технологического сопротивления, действующего на иглу со стороны старой петли;
G – сила тяжести иглы.
Рисунок 5 – динамическая модель