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

Из

произвольно выбранной

точки

0 2

(рис.

III.22)

проводят

оси координат % и у и параллельно оси 02х

проводят

сверху

и

снизу

линии

NN

и ММ

на

расстоянии

Я/2 от точки

0 2 .

рычага

^

Задаваясь

размером

__ я 0 2 В

из

конструктивных

сооб­

ражений так, чтобы глазок ните­

притягивателя

(точка

В)

выхо­

дил за пределы корпуса

головки

машины на 5—10 мм, определяют

угол качания г|)0 и крайние по­

ложения

В о и В 9

этого

рычага.

Зная

расположение

нитена-

правителей

Nt

и

N2,

опреде­

Рис.

III.20.

Рычажно-кулачковый

ляют

сумму

длин

ветвей

Ц = L 9

+

L 9

=

NiB9

+

N2B9

нитепритягиватель

Затем на рис. III.21 внизу

проводят

прямую

линию

Ог ф,

параллельную

оси

Оц>,

на

расстоянии

P m a x

+

L 9

=

L m a x .

На этой

диаграмме отрезки

L% =

L 8

+

L%

и

т. д.

Производят

разбивку

/ •

пути проекции глазка ни-

#т

У

тепритягивателя

соответ­

ственно

участкам

/—12

(на рис. III.21), получая

на дуге

Во Вэ точки

/—12

(рис. III.22). Используя

метод

подобия,

эту

раз­

бивку траектории точки

В

переносят на

дугу

А0Ад,

получая

разбивку

пути

центра

ролика

толкателя,

которую

используют

для

построения

центральной

J

5 6 7

9

10

11

12

<f

линии паза кулачка. Дли-

'

/ 7

ну 02А

выбирают из

кон­

Рис.

I I I . 2 1 . Диаграмма

подачи

нити

структивных соображений.

у)

По

условию

передачи сил

(по

заданному углу

давления

выбирают диаметр кулачка

и развертывают его по среднему

диа­

метру профиля Dcp.

Центр

02

качания толкателя

координируют

относительно торцовой плоскости кулачка (координаты х),

остав­

ляя место для ролика толкателя и обеспечивая прочность.

Целесообразно опору

0 2

располагать на расстоянии х — Ы2.

Для построения

профиля кулачка

применим

метод

обращенного

ную движению кулачка, со скоростью

v =

D£P

ю 1 -

От опоры

0 3

по оси 02у

отложим величину nDcp

и разделим

ее на

12 равных

частей. Перемещая затем последовательно центр 0 2

в

положения

/,

2, 3 и т. д. и проводя

из каждого положения дуги

радиусом 0 2 Л ,

а из точек

Л 0 ,

Л ь Л 2

и т. д. прямые,

параллельные

оси 02у,

до

встречи с

соответствующими дугами,

получим

на

пересечении

дуг с прямыми

точки

А{, А'ч, Л 3

и

т. д.

Соединяя

эти точки

центра

ролика

А 1(

А 2,

А3 и т. д. Затем по теореме подобия

опре­

деляют перемещения глазка нитепритягивателя

В0, ВГ,

В 2

и т. д.

По

найденным точкам

определяют

длины

нити

LQ +

Lo =

LMAX,

L \

-f- L \ и т . д.,

по этим суммам

строят

диаграмму подачи нити

и сравнивают ее с диаграммой потребляемой нити.

Для ограничения скорости и ускорения глазка нитепритяги­

вателя

строят

график

перемещений, а затем

методом графиче­

ления ую из точки Лio (рис. III.22) проведем вектор

скорости vA,

перпендикулярный отрезку 10—А'ю,

и из

этой же точки восста­

новим перпендикуляр N к касательной профиля. Для

кулачковых

механизмов

с коромысловым толкателем

7 ш а х =sg 45°.

Расчет на прочность. Расчет кулачка на контактную прочность

производится

по формуле Герца—Беляева

о к = 0,418 ] / ^ <

[ 0 к ]

,

(111.48)

Д/ — -^тах . ]?

__

2ЕкЕр

_ 1

_1

I

1_

C O S Ymax '

п р ~

Ек + Ер

'

р п

р ~

р р

" Т "

р

Здесь

Ек

и Ер

— модуль упругости материала кулачка и ролика;

р к и р р — радиусы

кривизны профиля кулачка и ролика; Rmx

—

максимальная

реакция

от рычага

02А:

п

р

р

где Рн

^

1,7от

— сила

натяжения

ветвей нити

при

движении

глазка

нитепритягивателя

вверх

(а р а з — напряжение

разрыва

нити);

Ри

— сила

инерции

рычага;

1К = ~ ^

расстояние

от

опоры О2

до центра качания звена 0 2 Л ; m 2 , J0, г — соответственно

масса, момент инерции, угловое ускорение рычага;

w —- ускоре­

ние центра тяжести рычага.

Расчет

шарнира

А на

прочность производится

обычным ме­

грузкой, находим напряжение

изгиба

0Ги =

^

= Й л Ж < К Ь

(Ш.49)

где

Rmax

— наибольшая

реакция

в

шарнире,

получаемая

из

плана

сил; W =

0,Ы 3

— момент сопротивления

сечения

изгибу;

I я

d—

длина и диаметр шарнира А;

[а и ] —• допускаемое

напря­

жение

изгиба.

Удельное давление

в

этом же шарнире

находят

по формуле

Р = ^Г^[р],

(Ш.50)

где

[р ] — допускаемое

удельное давление (для стального

пальца

и стального ролика

[р] = 150-4-200 кгс/см2 ); Rcp—

среднее

зна­

чение реакции Ri

за полный

цикл:

1

"

# с р

=

— S

Удельное давление в месте контакта ролика с кулачком

где

Ncp

— нормальное

давление

в

месте контакта;

b — ширина

контактной

полоски

(для практических расчетов

можно принять

b =

1 мм); / — длина

ролика.

Расчет оси ролика на нагрев производится по коэффициенту

нагревания

pv:

пт, -

П°бп'л-

в J_

_

АсрЮгл. вА>

p v ~

dl

'

60

' dp

-

ldp2

[ р щ '

где

d — диаметр

оси ролика

в мм; dp

— диаметр

ролика

в мм;

D6 — диаметр кулачка в м;

сог л в

и

п г л в — угловая

скорость и

частота вращения

(в об/мин) главного вала;

[pv] — допускаемый

условный коэффициент

нагревания,

[pv] = 25-н32

—

Расчеты шарнира на нагрев и кулачка на контактную проч­

ность

показывают, что при пгл в > . 150 0

об/мин нитепритягива-

тели

работают ненадежно

и в современных скоростных

машинах

высокой частоте вращения

главного

вала — 3500—4000

об/мин,

а при использовании игольчатых подшипников

(машина

241 кл.

фирмы «Зингер») до 5000—6000 об/мин.

На рис. I I 1.23,

а показана схема

и разбивка пути глазка С

нитепритягивателя,

который

сделан

на шатуне

А В и движется

по шатунной кривой. Если

размеры

механизма

заданы,

то опре­

мером коромысла 02В и длиной плеча ВС шатуна ABC. Угол

я|)т а х

размаха коромысла 02В

определяем по формуле

sinipm a x

_

2 (о2ВН-\- ВС)'

где

Н

~

PmaJZ

— проекция

хода

глазка

нитепритягивателя

на

вертикальную

плоскость.

При этом предполагаем, что в крайних

нижнем и верхнем по­

ложениях

направления

коромысла

02В2

и

О2В10

совпадают с на­

правлением плеч шатуна В2С2

и В10С10

(рис. III.23, б).

По

найденному значению

угла

i j ) m a x ,

известной длине коро­

мысла

02В

и заданным значениям

углов ф х

при подъеме и ф 2 =

=

360° — ф ! при опускании

глазка нитепритягивателя

(угол ф х

определяется по диаграмме подачи

нити — рис. III.21)

находим

отдельные размеры звеньев механизма. В основу

проектирования

берутся крайние положения

коромысла

02В.

Для этого

из про-

извольно выбранной точки 0'2 строим

Д 0'2ВоВк,

причем

угол

•фтах делится пополам относительно горизонтальной

ОСИ

0'2В\

(рис.

I I 1.23, б). Положение центра

Ог

кривошипа

найдем по ме­

тоду,

изложенному в работе [27].

Зная угол

0 =

180° — ц>1

Рис. Ш . 23 . Кривошипно-коромысловый нитепритягиватель

между направлениями шатуна в крайних положениях

меха­

низма,

найдем геометрическое

место точек Г0>, которое

будет

окружностью, проходящей через точки В0

и Вк. Для нахождения

центра

03 этой окружности отложим угол 90°—0 от хорды

В0ВК.

Пересечение этой линии с продолжением горизонтали

0'iB\

определяет положение

центра

03.

Радиус

окружности геометри­

ческого места точек Го,

найдем по

формуле

На дуге

этого радиуса

выбираем

точку

Ох

из конструктив­

ных соображений. Соединяя точку Oj с В0

и Вк,

определим длину

кривошипа

г = ОгА

и длину / = АВ0

плеча

коромысла по сле­

дующим формулам:

(/ + г) — (l-r)

= 2r;

О1В0

—

г = 1.

данным угол

ф! кривошипа и ход Н глазка

нитепритягивателя.

Проведя разбивку

пути глаз­

ка

спроектированного

ните­

притягивателя

и

построив

график

подачи

нити

(штри­

ховая линия на рис. III.21)

его

сравнивают

с

исходной

диаграммой.

При

необходи­

мости

снова

уточняют

раз­

меры

механизма.

Расчет на прочность. Рас­

чет

на

прочность

механизма

нитепритягивателя

обычно

сводится

к

расчету его шар­

ниров,

которые,

как

показы­

вает

эксплуатация

швейных

машин,

чаще всего

выходят

из строя. При расчете шар­

ниров необходимо определить

величины

реакций

с

учетом

динамики

этих

механизмов.

Основными силами, дейст­

вующими

в

механизме

ните­

притягивателя,

являются си­

лы инерции Ри

и силы полез­

ного

сопротивления Р,

силы

натяжения

нити

в

момент

Рис. I I 1.24. К

расчету кривошипно-коро-

утяжки

стежка.

Силы

веса

мыслового

нитепритягивателя

очень

малы

и

при

расчете

не

учитываются.

Учет

сил

трения производится при нахождении

движущего

момента.

планы скоростей v (рис. III.24,

б) и ускорений

а (рис. III.24, в)

строим в масштабах кривошипа,

равных:

ки —

VA

COJOJA

—

.

ка

_

2

ОхА

—- ——г

ft>iKs>

— fi>lKs,

ОхА

v B

= vA

+

v S A ;

ав = ад -f- &ВА

-f~ &вл>

ав =

аВ о2 ~f~ а во2 -

Ускорение точки

С 2 (центра

тяжести

звена ABC)

находим

из

подобия треугольников АС2В

на схеме сил и аС 2 В

на плане уско­

рений.

Д л я определения

реакции в шарнирах механизма нитепритя-

гивателя построим план сил с учетом сил инерции (рис. III.24, г).

Равнодействующую сил инерции для звена 3 (02В)

определим,

распределив массу всего звена т3

по двум точкам

0 2

и

В (см.

рис. I I 1.24, а). Тогда

получим

т з В = т3

-Ш- *= 9L • -£§5L .

з ь

3

02В

g

02В

Силы инерции в этих точках

будут равны: Рк0г

= 0,

так

как

аог

= 0;

Ри3в

= —тгвав-

Сила

Ри зв

направлена

в

сторону,

обратную

ускорению

ав.

(ABC)

Действие

сил инерции

звена

2

заменим

силой

Р и 2

=

=

—m2CLc2

и моментом сил

инерции

М и Я =

- / а е а

=

Силовой

анализ механизма выполняется в обратном

порядке

водковую группу, состоящую из звеньев 3 и 2 (рис. III.24,

а).

Построим для этой группы план сил (рис. III.24, г) в соответствии

с уравнением равновесия

где

R03 = R03 + R03 — полная

реакция

в

шарнире

02 ;

Ri2

=

=

R12 + R12 —• полная реакция

в шарнире

А; Р =

Pi + Рг —

сила полезного сопротивления; Рг

0,65Рр

— сила

затяжки

стежка, зависящая от разрывного усилия нити

Р р ; Р%

=

Рге^а

—

циента

трения / и угла охвата а.

имеющей Рр = 1770 гс,

Для

хлопчатобумажной

нити № 20,

/ = 0,2

и а = л,

получаем

Р =

0,65Рр +

0,ЗЗРр л* Р р

= 1770 гс.

E M 8 f l = /?oAB =

0; / & = 0;

S М 2 В =

Р1 2 ЛЯ -

Р/ц +

Р И А - М и 2 = 0;

R

l 2 = =

Тв

•

Коз +

^23 +

Ри зв ~

0.

Очевидно, реакция RB

= R23

изобразится на плане сил

прямой

линией, соединяющей конец силы

Р и

з В

и начало силы

R03.

Определим реакцию Р 0

1

в шарнире Оv

Рассматривая

звено /

(ОгА)

в статическом состоянии

(силы

инерции малы),

можем

за­

писать:

R21 +

Roi =

0;

Roi =

Ris, —

r

^21-

Значения реакций R03}

RB,

R12

определим,

умножив

на

мас­

штаб кр соответствующие векторы,

взятые в мм из плана сил.

Зная эти реакции, рассчитаем шарниры на прочность.

Рассмотрим шарнир 02.

Опасное

сечение

будет

в

заделке.

Изгибающий момент в этом сечении

где

Ь — IJ2 — плечо реакции

R03;

/ ш

— длина

оси

шарнира.

Напряжение изгиба

и ~

w

-

о,ы1

^ 1

и Ь

"ш'ш

"ш'ш

^