Текстильное машиностроение в настоящее время стало одной из важнейших отраслей народного хозяйства СССР. Современный уровень отрасли достигнут благодаря постоянной заботе Коммунистической партии и Советского правительства о повышении благосостояния и удовлетворении потребностей народа в продукции текстильной про- * мышленности.
В материалах ХХУ1 съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства страны на 1981;1985 годы говорится: «В восьмидесятые годы Коммунистическая партия будет последовательно.
О 15 продолжать осуществление своей экономической стратегии, высшая цель которой — неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа, создание лучших условий для всестороннего развития личности на основе дальнейшего повышения эффективности всего общественного производства, увеличения производительности труда, роста социальной и трудовой активности советских людей" [I].
Перед текстильной промышленностью поставлена задача увеличения выпуска продукции на 20.22 процента. При этом особое вни-* мание должно уделяться повышению качества и расширению ассортимента выпускаемой продукции. Для выполнения этой задачи намечено ускорить техническое перевооружение производственной базы текстильного машиностроения на основе внедрения новой техники и прогрессивной технологии, повышения точности изготовления рабочих органов и механизмов текстильных машин, повышения их надежности и долговечности, выпуска всех видов текстильного оборудования на современном техническом уровне, соответствующем мировым стандартам.
Предусмотрено также обеспечить широкое внедрение безверетенных прядильных машин, бесчелночных ткацких станков, комплексных автоматизированных линий, непрерывных технологических процессов отделки изделий в текстильной и трикотажной промышленности и другой новой техники и технологии при одновременном повышении производительности труда в 1,5.2 раза.
В последние годы значительно повысился уровень научных ра* бот по исследованию и разработке текстильных машин и результаты этих работ активнее внедряются в промышленность. Задача создания конструкций высокопроизводительных текстильных машин, в основу которых заложены новые технологические принципы, занимает значительное место в разработках научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро заводов и высших учебных заведений. Наиболее важными и прогрессивными направлениями этих работ является л конструирование современного высокопроизводительного оборудования и, в первую очередь, автоматического и агрегированного оборудования, а также освоение машин для безверетенного прядения хлопка, прядильно-крутильных машин, исследование и создание высокопроизводительных чесальных и ленточных машин для хлопка, шерсти, льна и химических волокон. При этом особое внимание уделяется повышению качества изделий и полуфабрикатов текстильного производства, снижению неровноты пряжи и ее обрывности.
Неровнота продуктов прядения оказывает значительное влияние на качество изделий легкой промышленности [2], включая их физи-комеханические свойства и внешний вид. Обрывность нитей в швейной и трикотажной промышленности, обусловленная неровнотой продуктов прядения, является одной из причин снижения производи* тельноети труда.
С внедрением в производство высокоскоростных безверетенных прядильных машин к чесальному и ленточному переходам стали предъявляться повышенные требования по уровню производительности и качества вырабатываемого продукта.
В настоящее время на отечественных предприятиях используется большое количество ленточных машин типа Л2−50 и ЛА-54 различных модификаций с расчетной скоростью выпуска ленты до 500 м/мин. Однако, как показывают многочисленные наблюдения за работой этих машин на прядильных фабриках, имеют место нестабильность их рабо-^ ты на высоких скоростях, частые поломки элементов передач, отказы и ненадежная работа электрической схемы, увеличение неровноты ленты. Явления такого типа приводят к необходимости снижения скоростного режима работы оборудования на 30.40 процентов, что создает трудности в выполнении производственных планов [3].
В связи с этим, остро встает проблема выявления причин, препятствующих получению высококачественного продукта при высо- • ких скоростях выпуска на ленточных машинах и возможных путей устранения существующих недостатков их конструкций.
Ленточные машины. Назначение. Краткое описание конструкции.
Чесальная лента при кардной системе прядения хлопка содержит, ш большое количество плохо распрямленных, непараллелизованных, слабо разъединенных волокон. Значительная масса волокон имеет «крючки» на передних и задних кончиках. Характерно также наличие большой неровноты по линейной плотности и структурной неровноты на длинных отрезках. Эти дефекты кардочесания устраняются машинами ленточных переходов [4].
В гребенной системе прядения хлопка, в процессе гребнечеса-. ния наиболее существенным дефектом ленты является большая геометрическая структурная неровнота в виде порционного строения продукта. Данная неровнота имеет периодический характер. Ее образование связано с цикловым характером движения основных рабочих органов гребнечесальных машин [33]. Этот дефект структуры гребенной ленты также устраняется 2.3 переходами ленточных машин.
Таким образом, ленточные машины предназначены для повышения качества структуры волокнистой ленты, уменьшения неровноты по линейной плотности, распрямления, параллелизации и разъединения волокон и создания транспортабельных паковок, поступающих на ровничные или пневмопрядильные машины.
Современные ленточные машины представляют собой совокупность пяти основных технологических узлов или систем, объединенных общей функциональной схемой.
I. Питающее устройство предназначено для подачи ленты из тазов, сложения и транспортировки ленты в зоны вытягивания. Уст- • ройство включает в себя рамку питания и питающие цилиндры. В настоящее время известны рамки трех типов:
— в виде столика (отечественные машины типа Л2−50, ЛА-54);
— раскатные рамки (машины фирмы «Тоуос/о');
— прутковые рамки [34].
Наиболее материалоемкой и энергоемкой является рамка в виде столика. Наиболее экономичной по расходам материала и энергии на подачу ленты и ее транспортировку являются прутковые рамки. Несмотря на сравнительную простоту конструкции раскатные рамки наиболее трудоемки в обслуживании, поскольку валики с направите-лями, транспортирующие ленту, устанавливаются на высоте 1,7. 1,8 н, что создает большое неудобство при обслуживании машины.
Сложение лент в ходе технологического процесса позволяет получить ленту, на выпуске значительно выровненную по структуре и обладающую меньшей длинноволновой неровнотой. Главным требова.
— О нием, предъявляемым к питающим устройствам, является исключение скрытой вытяжки ленты, т. е. ее уток ения в процессе подачи (вы-* борки) и транспортировки в зоны вытягивания.
2. Вытяжной птабор предназначен для вытягивания волокнистого холстика (потока), полученного после сложения лент на питающем устройстве. На ленточных машинах реализуется механический способ вытягивания посредством последовательного расположения вытяжных пар «цилиндр-валик». В настоящее время известны как однозонные (двухцилиндровые), так и многозонные вытяжные приборы. Однако наибольшее распространение получили двухзонные приборы типа 3×3 с контролирующим элементом в зоне основной вытяжки. Наиболее полно тенденции в развитии конструкции данных узлов описаны в работах [11,12].
В процессе вытягивания, при переходе волокон со скорости питающей пары на скорость выпускной происходит относительный # сдвиг волокон и перераспределение волокон на большей длине (утонение). За счет убыстряющей и тормозящей сил, приложенных соответственно к переднему и заднему кончикам волокна, векторы которых направлены противоположно, волокна распрямляются и па-раллелизуются. Вследствие этого уменьшаются силы сцепления между волокнами, повышается степень их распрямленноети. Кроме того, в момент относительного сдвига ослабевают связи между волокнами и «сорными примесями. Набегающий поток воздуха дополнительно очищает ленту, выбивая из нее примеси и короткие волокна (пух). Таким образом, процессами, сопутствующими вытягиванию, являются дополнительное разъединение и распрямление волокон, а также удаление пыли и пуха.
Недостатками современных вытяжных приборов являются образование коротковолновой неровноты из-за биений цилиндров или на- * жимных валиков, колебаний величины нагрузки на валики, а также из-за наличия в ленте коротких (плавающих) волокон, для которых интенсивность перехода на скорость выпускной пары существенно зависит от соотношения числа быстрои медленнодвижущихся волокон. Современные конструкции вытяжных приборов не обеспечивают также равномерность поля сил трения между волокнами по ширине зоны вытягивания. Параболический закон распределения давлений между волокнами по длине линии зажима их между валиком и цилиндром приводит к максимальной концентрации сил трения в середине мычки и к значительному их уменьшению по краям. Это, в свою очередь, приводит к неоднородности поля скоростей волокон по ширине мычки и возникновению дополнительной неровноты от вытягивания.
3. Лентоукладчик предназначен для уплотнения ленты после вытягивания и укладки ее в тазы. Лентоукладчик состоит из плющильных валов, верхней тарелки с наклонно установленным лентово-дом и нижней тарелки, на которой устанавливается таз [5,6]. Ниж- • няя тарелка с тазом вращается в 15.20 раз медленнее верхней, причем оси этих тарелок смещены, вследствие этого лента укладывается в таз витками со смещением соседних витков друг относительно друга. Существует зацентровая, доцентровая, встречная и попутная система укладки.
Существенным недостатком лентоукладчиков является то, что I в процессе укладки ленты не обеспечивается равномерная плотность паковки по высоте, по площади поперечного сечения (по диаметру). Плотность сильно возрастает сверху вниз и убывает от центра к краям таза.
Для создания равномерной плотности по высоте применяют ме-. ханизмы уплотненной укладки ленты (механические, пневматические, гидравлические или комбинированные), которые кинематически связаны с подвижным дном таза, обеспечивают постоянную скорость перемещения дна по мере заполнения таза лентой и, следовательно, постоянную плотность паковки по высоте. Использование механизмов4 уплотненной укладки позволяет в 1,5.2 раза увеличить массу ленты, укладываемой в таз, повысить КПВ машин. Широкому использованию таких механизмов препятствует большая сложность их конструкции, монтажа и наладки.
В ряде технических решений конструкций лентоукладчиков обеспечение равномерной плотности паковки по сечению (диаметру) таза достигается укладкой ленты эллиптическими витками. В данном слул чае, кроме вращения верхней тарелки вокруг ее оси, обеспечивается дополнительное вращательное движение ее оси относительно оси нижней тарелки. При этом используется дифференциальный или планетарный привод верхней тарелки. Однако лентоукладчики подобного типа не нашли широкого распространения из-за сложности их конструкций.
4. Привод и передачи к рабочим органам предназначены для • обеспечения заданных режимов движения рабочих органов. Кинематические схемы современных ленточных машин включают в себя приводной электродвигатель, рабочие органы и зубчатые передачи к ним. В машинах не содержатся цикловых механизмов (за исключением автомата смены тазов), а имеется лишь большое число вращающихся в разных плоскостях элементов. От электродвигателя, через клиновой или зубчатый ремни осуществляется передача вращающего момента на промежуточный вал, а от него энергопоток разветвляется в двух направлениях. По одному направлению крутящий момент передается на первый цилиндр вытяжного прибора, далее на гладкие, плющильные валы и лентоукладчик, по другому — на вторую и третью линии цилиндров вытяжного прибора, питающие цилиндры и на подающие валы рамки питания. Изменение скоростного режима машины произво дится посредством сменных шкивов на валу электродвигателя или промежуточном валу. Для плавного разгона машины в приводе исполь-. зутат электромагнитные или механические фрикционные муфты [5], либо двухи трехскоростные приводные электродвигатели [13]. Для быстрого останова машины применяются электромагнитные тормозы или противовключение фаз электродвигателя [14]. В передачах между цилиндрами широко используются зубчатые колеса, а для уменьшения шума и большей плавности вращения элементов передач применяются все шире зубчатые ремни. Зубчатые колеса размещаются в коробках с масляными ваннами. #.
К наиболее существенным недостаткам приводов машин отечественного производства следует отнести их малую надежность [15]. При числе циклов «пуск-останов» до 200 за смену преобладающее значение имеют динамические нагрузки в приводе и передачах ленточных машин. Использование же центробежных фрикционных муфт в приводе не уменьшает, а увеличивает эти нагрузки в режиме пуска и торможения [163. При этом изменение величины угловой скорости • на промежуточном валу при разгоне существенно зависит от механических характеристик передач, которые меняются при изменении скоростных режимов.
5″ Остов. Существуют в основном две принципиальные схемы конструкций остовов: П-образная и Т-образная [17]. Обе схемы включают в себя нижнюю и верхнюю связи (плиты) и боковые рамы. I.
В Т-образной схеме рама одна, что существенно упрощает конструкцию остова, снижает материалоемкость. В отечественных машинах модели Л2−50 применяются П-образная схема компоновки, для придания остову большей жесткости. На верхней связи (плите) монтируются коробки передач с цилиндрами вытяжного прибора. Соединение деталей остова осуществляется посредством штифтов и болтовых стяжек.
Существенным недостатком остовов машин является трудоемкость их изготовления (точное литье), наличие большого числа стыков с нелинейной характеристикой жесткости, большая материало емкость.
Современные ленточные машины оснащаются автоматами смены тазов на выпуске, автоматическими регуляторами линейной плотности ленты (в основном на одновыпускных машинах), системами автоматического контроля и сигнализации состояния технологического процесса. Удаление пыли и пуха в зоне вытяжного прибора осуществляется пневматическими аспирационными системами. На некоторых # зарубежных машинах достигнута скорость выпуска ленты до 700 м/мин при линейной плотности ее 2.5 ктекс. Из отечественных моделей наиболее скоростной является одновыпускная машина ЛА-54−500 с максимальной расчетной скоростью выпуска ленты 450.500 м/мин. Широкому использованию этой машины на фабриках препятствуют ее большие габариты, высокая стоимость, сложность монтажа и наладки. Кроме того, надежность работы этой машины и качество ленты • резко снижаются при увеличении скорости выпуска ленты с 300 до 450 м/мин.
Как показывает анализ, несмотря на одинаковую последовательность и сущность технологических операций, выполняемых ленточными машинами, различные их модели существенно отличаются по конструкции (табл.1). Данные отличия при отсутствии их глубокого научного обоснования не только препятствуют унификации конструкций ленточных машин, но дезориентируют конструкторов в вопросах рационального их проектирования.
Анализ работ по исследованию механико-технологических параметров ленточных машин.
Создание современных ленточных машин основано на принципах в теории сложения и вытягивания. Вопросы теории сложения и вытягивания рассмотрены в многочисленных фундаментальных исследовани- •.
Краткие конструктивные характеристики некоторых моделей ленточных машин.
Модель машины.
Фирма-изготовитель.
Максимальная скорость выпуска, м/мин.
Тип питающего устройства.
ЛА-54−500.
JIA-50-I.
Л2−50−220 (Л2−50−220У).
VersamaUc DC.
Super Draft.
ЕРЬ.
JES.
Д7/2.
ДО/6 une ъггр L.
Н0ЕП0С1 Н0ВП0С2.
Пензтекстиль-маш" .
СССР) То же То же Piatt Saco Loweii" .
США).
Whiten Roberts" .
США).
CAKM" (Франция).
SMafhorst" .
ФРГ).
Pcete г" .
Швейцария).
То же.
То yod, а *.
Япония).
II I I «ута.
Элитекс" (ЧССР).
500 Приводное со столом и навесной рамкой.
410 Приводное со столом 260 Приводное со столом.
400 Приводное без стола.
400 Не приводное без стола.
600 Приводное без стола.
600 Приводное без стола.
700 Приводное со столом.
500 Приводное со столом.
450 Приводное без стола.
350 Приводное без стола.
450 Приводное без стола.
Продолжение таблицы I.
Тип вытяжного прибора.
Наличие Наличие Тип приво-автомата механизма да (нади-смены уплотненчие перетазов ной укладач с зуб-дки ленты чатыми ремнями.
Число выпусков.
3x3 с контролирующим Есть Нет прутком.
3x3 с контролирующим Есть Нет прутком.
3x3 с контролирующим Есть Нет прутком (Есть).
4x4- 3×3 с контроляЕсть Есть рующим прутком.
4x5 Нет Нет.
Нет.
Нет Нет Есть Есть.
2 2 2 2.
3x4 Есть.
3x3- 4×4 с контролиЕсть рующим прутком.
3x3 с контролирующим Нет прутком.
3x3 с контролирующим Нет прутком.
5x4- 4×3 Нет.
Есть.
3x4 Есть.
3x3 с контролирующим Есть прутком.
Нет.
Нет.
Есть.
Есть.
Есть.
Есть Нет.
Есть.
Есть.
Есть.
Есть.
Есть.
Есть Есть.
I- 2 I 1 2 2.
2 2.
•ях, начиная с классических работ Н. А. Васильева.
Положения теории сложения и вытягивания развиты и дополне-* ны трудами советских ученых В. И. Будникова, Н. А. Ворошилова, В. Е. Зотикова, Л. И. Гинзбурга, А. Г. Севостъянова, Н. И. Труевцева, В. П. Хавкина и многих других, а также зарубежными исследователями.
G. A. R Foster, H. Coto, К.Fuji.no, S. Kaujabata и др.
18,19,20,21,22,23,24,25,4,26,27,28,29,30]. На основе этих работ созданы динамические модели процесса вытягивания, достаточно точно описывающие работу вытяжных приборов на скоростях выпуска ленты до 250.320 м/мин.
Исследования, выполненные в диапазоне более высоких скоростных режимов (300.700 м/мин), показали значительное влияние динамических характеристик самой машины на изменение параметров процесса вытягивания. При изучении влияния скоростного режима ленточной машины ЛА-54−500 на величину вибраций остова и неров-, ноту ленты было отмечено, что на больших скоростях питающее устройство и узел лентоукладчика вызывают повышенный уровень вибраций в зоне вытяжного прибора, что является причиной увеличения амплитуды периодической неровноты ленты [12].
Эти положения, однако, не проверены для других типов ленточных машин, более распространенных на текстильных предприятиях, а именно для двухвыпускных машин модели Л2−50 и ее модифика- * ций, которые отличаются от одновыпускной машины ЛА-54−500 по конструкции, динамическим характеристикам и их влиянию на функционирование рабочих органов.
Основные конструктивные отличия двухвыпускных ленточных машин.
Двухвыпускная ленточная машина Л2−50−1 предназначена для переработки ленты из хлопкового волокна кардной сортировки. Полученная лента перерабатывается далее на ровничных машинах, а я также на машинах модели Л2−50−220, которая спроектирована для питания пневмомеханических прядильных машин типа БД-200 непосредственно из таза.
В настоящее время на отечественных фабриках эти две модели ленточных машин стоят в технологической цепочке в такой последовательности:
— машина Л2−50−1 — на первом или втором переходе,.
— машина Л2−50−220 — на втором или третьем переходе.
Машины третьего перехода работают обычно со скоростью выпуска ленты 230.260 м/мин.
Для обеспечения соответствия производительности этих машин при одинаковом их количестве, скоростной режим машины Л2−50−1 специально занижается.
Таким образом, исследование машины Л2−50−1 с целью повыше- • ния ее скоростного режима до 600 м/мин с изучением влияния этого режима на вибрацию машины и качество вырабатываемой ленты, создает предпосылки для такого численного соотношения между машинами, при котором, одна машина модели Л2−50−1 обеспечивает лентой две машины модели Л2−50−220. Решение этой задачи позволит сократить в два раза производственные площади, занимаемые машинами первого-второго перехода.
В отличие от машины ЛА-54−500 питающее устройство машины Л2−50−1, выполненное в виде столика, не имеет прутковой навески и соединено с остовом машины двумя уголками. Выемные валы получают вращательное движение от хвостовой коробки передач через питающий цилиндр ХШ (см. кинематическую схему), т. е. питающее устройство не имеет жесткой связи с остовом, в отличие от машины ЛА-54−500, где крутящий момент передается на валы через зубчатые муфты, вмонтированные в остове.
К особенностям двухвыпускных машин, прежде всего, необходи- '.
• мо отнести такое конструктивное исполнение вытяжного прибора системы 3×3, которое позволяет перерабатывать длинное и короткое волокно с незначительным изменением конструкции передач. Массы соединенных между собой в линий цилиндров вытяжного прибора больше по величине. Вместо вращаюцегося контролирущего прутка в зоне основной вытяжки установлена самогрузная планка. По сравнению с машиной модели ЛА-54−500 вдвое больше элементов нагрузки в вытяжном приборе (рычажно-пружинного типа).
Лентоукладчик выполнен симметрично. Верхний узел лентоук-ладчика расположен в непосредственной близости от вытяжного прибора и включает в себя две верхние тарелки с зубчатыми колесами, между которыми установлена паразитная шестерня.
В кинематической цепи отсутствуют передачи движения через рабочие органы. Промежуточный вал обеспечивает кинематическую * связь передач правой и левой коробок. Почти в полтора раза меньше элементов передач: зубчатых колес, осей, подшипников, несмотря на наличие двух параллельно работающих выпусков.
Остов машины выполнен в виде П-образной конструкции. Вместо верхней плиты в качестве верхней связи используется цилиндровый брус, также П-образного профиля. Верхние узлы лентоукладчиков монтируются в плиты типа столика, которые крепятся к брусу с помощью штифтов и болтовых стяжек и к боковым рамам с помощью кронштейнов.
Электродвигатель привода крепится к правой раме и расположен на поперечной связи, присоединенной концами к передней и задней стенкам коробчатой рамы.
Такое различие конструкций основных узлов сравниваемых машин показывает, что они практически не унифицированы. Это обусловливает высокую трудоемкость изготовления машин, большие затраты на тедологическую спецоснастку, снижение показателей эффективности работы предприятий, изготавливающих ленточные машины.
Результаты исследования скоростных, энергетических, вибрационных и технологических характеристик двухвыпускной машины могут быть использованы при создании и совершенствовании ленточных машин, разрабатываемых научно-производственным объединением «Пензтекмаш» .
При высоких паспортных характеристиках скоростного режима (до 410 м/мин) в условиях производства двухвыпускные машины работают на скоростях, вдвое меньших (220.240 м/мин) и лишь на немногих фабриках со скоростью выпуска до 280 м/мин [32]. Опыт эксплуатации этих машин показывает нестабильность их работы на скорости уже 300 м/мин. При этом резко увеличиваются уровень шума и вибраций, поломки привода и элементов передач, возрастает • неровнота ленты, ухудшается качество укладки. Из-за малой фактической производительности ленточных машин создаются трудности в выполнении производственных планов. Все это показывает, что современные конструкции ленточных машин недостаточно научно обоснованы и не отвечают современным требованиям, а создание рациональных конструкций данных машин предполагает необходимость предварительного всестороннего сравнительного механико-технологического исследования существующих моделей ленточных машин. Анализ результатов данных исследований позволит обеспечить научно обоснованный подход к проектированию унифицированных ленточных машин повышенной производительности. При этом ранее полученные данные о параметрах одной модели машины, например, одновыпускной [12], могут быть использованы для сравнительного анализа.
В соответствии с поставленными задачами целью настоящей работы является:
— исследования механических и технологических характеристик двухвыпускной ленточной машины 12−50−1;
— сравнительный анализ величин энергопотоков в кинематических цепях отечественных ленточных машин;
— исследование виброхарактеристик ленточных машин и их связи со скоростным режимом;
— исследование статической и динамической жесткости остовов ленточных машинж.
— сравнительный анализ влияния механических характеристик машин и скоростного режима на качество вырабатываемой ленты;
— разработка рекомендаций по созданию унифицированной модели ленточной машины.
Основные положения, представляемые к защите:
— результаты сравнительных исследований энергоемкости ленточных машин и их пусковых характеристик- *.
— двухмассовая динамическая модель ленточной машины как машинного агрегата, оптимизация параметров привода на основе машинного эксперимента с использованием исходных нелинейных дифференциальных уравнений движения ленточной машины и построения на базе их численного решения интерполяционных моделей;
— методика теоретических и экспериментальных исследований влияния первоначальной установки верхних тарелок лентоукладчика на величину вибраций остова машины и качество вырабатываемой ленты;
— конструкции верхней тарелки лентоукладчика, вытяжного прибора и питающего устройства.
Вопросы, разрабатываемые в диссертационной работе, изложены в следующей последовательности:
В первой главе представлены результаты сравнительных исследований распределения нагрузок в звеньях кинематических схем ленточных машин. Дан сравнительный анализ энергоемкости ленточных машин. Рассмотрено влияние технологического процесса вытягивания и скоростного режима на характер изменения энергоемкости машин.
Во второй главе представлено теоретическое исследование с применением ЭЦВМ процесса разгона ленточных машин. Предложена расчетная модель привода ленточных машин, на базе которой производилось исследование процесса пуска.
В третьей главе рассмотрены результаты исследований динами- «ческих деформаций остовов ленточных машин, а также исследования вынужденных колебаний двухвыпускной ленточной машины, дан сравнительный анализ динамической податливости остовов ленточных машин с использованием ЭЦВМ.
Четвертая глава посвящена сравнительным исследованиям влияния вибрационных возбуждений вытяжных приборов ленточных машин на процесс вытягивания. Проведены экспериментальные исследования * влияния скоростного режима, а также работы узлов лентоукладчика и рамки питания на качество вырабатываемой ленты. Изучены амплитудно-частотные характеристики процесса вытягивания в вытяжном приборе с неподвижным контролирующим элементом.
В"." о пятой главе на основе результатов исследовании предлагается ряд конструктивных решений основных технологических узлов, которые позволят улучшить механические характеристики ленточных машин, а также повысить эффективность процесса формирования вытянутой ленты.
Даны составленные на основе сравнительных экспериментальных данных рекомендации по уменьшению отрицательного влияния некоторых механических характеристик ленточных машин на качество полуфабриката .
Выводы.
1. На основе теоретических и экспериментальных исследований выявлены недостатки основных технологических узлов ленточных машин Л2−50−1 и ЛА-54−500.
2. Предложены конструкции питающего устройства, вытяжного прибора и верхнего узла лентоукладчика (а.с. ]Г> 971 766, положительное решение на заявку 3 561 674/28−12 от 9 марта 1983 г.), обеспечивающие значительное снижение виброактивности вращающихся деталейповышение качества вырабатываемой лентыснижение числа остановов и пусков из-за уменьшения числа обрывов лентснижение энергоемкости как машины в целом, так и отдельных узлов.
ОБЩИЕ вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ.
1. В результате сравнительных исследований распределения нагрузок в звеньях кинематических цепей ленточных машин ЛА-54−500 и Л2−50−1 при скорости выпуска ленты от 200 до 600 м/мин получены данные о величинах статических и динамических моментов на приводных валах основных технологических узлов. Величина статических моментов при повышении скоростного режима, возрастающая по линейному закону, приблизительно одинакова как для одновыпуск-ной, так и для двухвыпускной машины. Значения динамических моментов при пуске для обеих машин с увеличением скорости убывают по зависимости, близкой к параболической, причем максимальные нагрузки при пуске испытывает распределительный и плющильные валы.
2. Исследование энергоемкости машин показало, что в обоих типах машин наиболее энергоемкими узлами являются лентоукладчик и питающее устройство, потребляющие соответственно до 40 и 20% всей энергии, расходуемой машинами. Установлено, что кинематическая схема и привод двухвыпускной машины Л2−50−1 более рациональны: по энергоемкости и распределению статических и динамических нагрузок. •.
3. Предложена обобщенная двухмассовая расчетная модель привода ленточных машин, позволяющая учесть электромагнитные переходные процессы в электродвигателе. Для описания движения масс и силовых параметров при пуске составлена система нелинейных дифференциальных уравнений. Методом машинного эксперимента на ЭЦВМ ЕС-1020 получены зависимости пусковых характеристик привода от его основных механических параметров в виде полиномов * 3-й степени. Оптимизацией по минимуму среднего квадрата получены значения приведенного момента инерции, приведенной жесткости и коэффициента демпфирования, обеспечивающие плавный разгон ленточной машины в течение 6 секунд.
4. Исследования динамических деформаций при работе ленточных машин показали, что их остовы пе обладают равножесткостыо. Остов двухвыпускной машины обладают меньшей жесткостью и с увеличением скоростного режима амплитуды вынужденных колебаний здесь нарастают более интенсивно. Для двухвыпускной машины характерен # также высокий уровень вибрации промежуточной опоры вытяжных цилиндров.
5. С увеличением скоростного режима максимальные амплитуды в обоих типах машин нарастают по закону, близкому к параболическому. Увеличение динамических деформаций происходит из-за преобладающего роста амплитуды основной частоты, при этом уменьшаются амплитуды ее гармонических составляющих. В низкочастотном диапа- * зоне происходит трансформация полигармонического колебательного процесса в почти гармонический.
6. Характер вынужденных колебаний, а, следовательно, и не-ровнота ленты для двухвыпускной ленточной машины существенно зависит от первоначальной установки верхних тарелок лентоукладчика. Минимальные вибрации (и неровнота) соответствуют углу между о * лентоЕОдами, равному 180. Независимо от этой установки форма колебаний остова циклически меняется с периодом, равным времени одного оборота тарелки.
7. Колебания питающего устройства двухвыпускной машины не вызывают значительных реакций в соединениях ее с остовом, доля вибраций рамки питания в общем уровне вибраций остова на максимальных скоростях выпуска ленты не превышает 6%,.
8. Изучение частот свободных колебаний остовов ленточных машин и их динамической податливости на базе расчетных стержневых моделей с использованием комплексной теории внутреннего тре-' ния Е. С. Сорокина показало, что при скорости выпуска 400.450 м/мин обе машины работают в резонансном режиме, вызываемом сближением частоты вращения верхних тарелок лентоукладчика (7.9 Гц) и собственной частоты колебаний остова (10.12 Гц).
9. Сравнительные исследования влияния скоростного режима и вибраций на качество ленты показали, что вытяжной прибор ленточной машины ЛА-54−500 является более элективным при высокоско- # ростном вытягивании.
10. Динамические деформации машин при работе лентоукладчи-ков приводят к повышению длинноволновой неровноты (0,8.2,5 м). Дополнительная периодическая составляющая неровноты особенно проявляется на высоких скоростях. С увеличением скоростного режима неровнота лепты по Устеру для рассмотренных машин уменьшается, однако для двухвыпускной машины это влияние незначительно. * С ростом интенсивности вытягивания происходит снижение неровноты от вытягивания ленты в диапазоне длин волн 5.12 см.
11. Исследование АЧХ процесса вытягивания и спектра неровноты ленты показало, что технологические параметры двухвыпускной машины ближе к оптимальным. При увеличении скорости выпуска в двухвыпускной машине неровнота ленты в процессе ее укладки не 0 возрастает.
12. Анализ сравнительных данных показал, что для существующих скоростных режимов наиболее рациональными .для базовой конструкции ленточной машины являются следующие узлы: питающее устройство и соединение его с остовом машины Л2−50−1- вытяжной прибор машины ЛА-54−500- лентоукладчик машины Л2−50−1 с динамической балансировкой верхних тарелок. При проектировании остовов необходимо обеспечить равножесткость их как в вертикальном, так и в поперечном и продольном направлениях. При этом первая часто-, та свободных колебаний остова должна быть увеличена до 30.40 Гн-.
13. Разработаны конструкции вытяжного прибора, питающего устройства и оригинальная конструкция верхнего узла лентоуклад-чика, обеспечивающие снижение энергоемкости ленточных машин не менее чем на 20 $, уровня их вибраций, упрощения процесса балансировки верхней тарелки лентоукладчика.
14. Разработанные в результате исследований рекомендации по совершенствованию конструкции высокоскоростных ленточных машин" включены в техзадание на проектирование опытного образца ленточной машины Пензенским заводом текстильных машин.
15. Полученные данные по энергоемкости узлов, значениям статических и динамических нагрузок в приводе и элементах кинематических схем переданы в НПО «Пензтекмаш» и используются при проектировании ленточных машин.
16. Разработанные методы исследования статических и динами- * ческих жесткостей остова и составления его расчетной модели на базе пространственной стержневой модели внедрены в учебный процесс на кафедре «Проектирование машин текстильной и легкой промышленности» в Ленинградском Ордена Трудового Красного Знамени институте текстильной и легкой промышленности им. С. М. Кирова.
