Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературных и патентных источников 9
1.1 Способы образования челночного стежка в швейных машинах 9
1.2 Обзор типов циклограмм работы механизмов швейной машины 11
1.3 Обзор конструктивных особенностей основных
механизмов швейной машины 18
1.3.1 Обзор механизмов привода игловодителя 18
1.3.2 Обзор конструктивных схем механизмов челнока 21
1.3.3 Обзор механизмов нитепритягивателя 29
1.3.4 Обзор механизмов транспортирования материала 36
1.3.5 Обзор устройств для натяжения нити 43
1.4 Обзор литературных источников, посвященных исследованию процесса образования челночного стежка 47
1.5 Постановка задачи исследования 51
2 Исследование циклограммы работы швейной машины 53
2.1 Общие положения 53
2.2 Кинематический анализ механизмов привода рабочих органов швейной машины 58
2.2.1 Кинематический анализ механизма привода иглы и нитепритягивателя 58
2.2.2 Кинематический анализ механизма транспортирования материалов 63
2.2.3 Кинематический анализ механизма привода челнока 65
2.3 Определение углов рабочего хода и характерных моментов движения механизмов привода рабочих органов швейной машины 68
2.3.1 Определение углов рабочего хода и характерных моментов движения механизма привода игловодителя 68
2.3.2 Определение углов рабочего хода и характерных моментов движения ротационного челнока 75
2.3.3 Определение углов рабочего хода и характерных моментов движения механизма нитепритягивателя 81
2.3.4 Определение углов рабочего хода и характерных моментов движения механизма транспортирования материалов 83
2.4 Исследование циклограммы работы швейной машины 91
3 Анализ кинематических внешних воздействий на игольную и челночную нити со стороны рабочих органов швейной машины 97
3.1 Общие положения 97
3.2 Анализ кинематических внешних воздействий на игольную нить
3.2.1 Определение количества нити, подаваемой нитепритягивателем 98
3.2.2 Анализ потребления игольной нити механизмом привода иглы 101
3.2.3 Анализ потребления игольной нити челноком 102
3.2.4 Анализ потребления игольной нити механизмом транспортирования материалов 111
3.2.5 Определение кинематического внешнего воздействия на игольную нить в период сматывания нити с катушки и затягивания стежка 113
3.3 Анализ кинематических внешних воздействий на челночную нить 119
4 Исследование натяжения игольной и челночной нитей в процессе затягивания стежка 130
4.1 Общие положения 130
4.2 Исследование динамики шпули при сматывании с нее челночной нити
4.2.1 Динамическая и математическая модели 131
4.2.2 Моделирование на ЭВМ 135
4.3 Определение положения узелка переплетения нитей при затягивании стежка 147
4.3.1 Динамическая модель 147
4.3.2 Математическая модель 153
4.3.3 Моделирование на ЭВМ 160
Заключение 174
Список литературы
- Обзор механизмов нитепритягивателя
- Кинематический анализ механизма транспортирования материалов
- Определение количества нити, подаваемой нитепритягивателем
- Исследование динамики шпули при сматывании с нее челночной нити
Введение к работе
Актуальность работы. Повышение качества швейных изделий, увеличение производительности швейных машин, уменьшение отходов и брака являются актуальными задачами для швейных предприятий. Решение указанных задач связано с необходимостью совершенствования конструкции механизмов швейных машин. В процессе выполнения строчки на швейной машине происходит взаимодействие ее рабочих органов с нитями, образующими стежок, и материалами. При проектировании швейных машин требуется установить согласованное движение всех рабочих органов, при котором в процессе выполнения строчки швейная машина будет обеспечивать качественную строчку при требуемой и стабильной длине стежка. В процессе эксплуатации швейных машин на предприятиях необходимо выполнять настройку натяжения игольной и челночной нитей, что, как правило, проводится экспериментально с использованием тестовых образцов тканей и нитей и требует определенного опыта в обслуживании и настройке швейной машины.
Исходя из сказанного актуальной является задача анализа воздействия рабочих органов швейной машины на игольную и челночную нити в процессе образования стежка, что позволит расчетным путем приближенно определять требуемое натяжение челночной и игольной нитей, устанавливаемое регуляторами на швейной машине, для получения качественной строчки и устранения обрывов нитей. Полученные результаты анализа воздействия рабочих органов швейной машины на нити могут быть использованы при проектировании новых и модернизации существующих швейных машин, а также могут быть использованы в дальнейшем при разработке перспективных многоприводных швейных машин.
Цели и задачи работы. Целью работы является разработка методов исследования воздействия рабочих органов швейной машины на игольную и челночную нити в процессе образования челночного стежка, определения усилий, возникающих в нитях при затягивании стежка и сматывании нитей с катушки и шпули, расчета регулировочных характеристик устройств натяжения нитей, обеспечивающих получение качественной строчки и повышение производительности швейных машин. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
проанализировать движение рабочих органов швейной машины челночного стежка и определить фазовые углы поворота главного вала швейной машины, соответствующие характерным положениям рабочих органов при их взаимодействии с игольной и челночной нитями и стачиваемыми материалами в процессе образования стежка;
разработать математическое, алгоритмическое и программное обеспечения для согласования движений рабочих органов швейной машины и построения синхронной циклограммы;
выполнить анализ процессов потребления игольной и челночной нитей при образовании челночного стежка, выявить продолжительность и ха-
рактер кинематического внешнего воздействия на нити со стороны рабочих органов при затягивании челночного стежка и сматывания нитей с катушки, и шпули;
разработать методическое, математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для решения задач динамического анализа процессов сматывания игольной нити с катушки, челночной нити со шпули, втягивания узелка переплетения нитей в стачиваемые материалы;
решить задачи динамического анализа процессов затягивания челночного стежка и сматывания нитей с катушки и шпули, проанализировать влияние конструктивных параметров на натяжение игольной и челночной нитей в процессе затягивания стежка, сформулировать инженерные рекомендации по получению параметров настройки регуляторов натяжения нитей, обеспечивающих получение качественной строчки.
Методы исследований. При выполнении диссертационной работы применялись методы математического анализа, теории колебаний, нелинейной механики, аналитического и численного моделирования с широким использованием возможностей современных ЭВМ.
Научная новизна. Новизна работы состоит в том, что:
– предложен метод анализа потребления игольной и челночной нитей при образовании челночного стежка; разработано соответствующее математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для определения кинематического внешнего воздействия на игольную и челночную нити со стороны исполнительных механизмов швейной машины;
– предложена математическая модель процесса сматывания челночной нити со шпули при образовании челночного стежка, разработано соответствующее математическое, алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее анализировать натяжение челночной нити при сматывании ее со шпули и раскручивание шпули в шпульном колпачке;
– предложена математическая модель процесса втягивания узелка переплетения игольной и челночной нитей при образовании челночного стежка, разработано соответствующее математическое, алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее анализировать натяжение игольной нити при втягивании узелка переплетения в материалы;
– выполнен анализ сил, действующих на узелок переплетения в процессе втягивания его в стачиваемые материалы; предложены аналитические зависимости для описания характера указанных сил в зависимости от положения узелка переплетения в пакете стачиваемых материалов.
Практическая значимость результатов работы. Разработанное в диссертационной работе математическое, алгоритмическое и программное обеспечение доведено до практической реализации в виде пакета прикладных программ, позволяющих определять требуемые параметры тарельчатого регулятора натяжения игольной нити и пластинчатой пружины, регулирующей натяжение челночной нити; моделировать на ЭВМ процессы сматывания игольной и челночной нитей с катушки и шпули, процесс втягивания узелка переплетения игольной и челночной нитей в стачиваемые материалы.
Использование разработанных пакетов прикладных программ позволит сократить затраты тестовых образцов ткани и нити, труда и времени на настройку швейных машин, особенно в условиях массового производства на швейных фабриках.
При проектировании новых или модернизации существующих швейных машин разработанные методики моделирования процессов затягивания стежка позволят: оценить влияние параметров рабочих органов на качество строчки; определить требуемые параметры нитенатяжных механизмов. Разработанные пакеты прикладных программ могут быть использованы при проектировании перспективных многоприводных швейных машин.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены: на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2012), Текстильный институт ИВГПУ (Иваново, 2012 г.); на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2013), Текстильный институт ИВГПУ (Иваново, 2013 г.); на всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки», Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (Санкт-Петербург, 2016 г.).
Практическая значимость работы подтверждена актами апробации на швейном предприятии ООО «СТАЙЛ Групп» и ЗАО «Скороход-Мода».
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в научных работах, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в «Перечень …» ВАК РФ, 3 тезиса докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Общий объем работы составляет 187 страниц машинописного текста, включая 9 таблиц, 117 рисунков. Библиографический список включает 77 источников.
Обзор механизмов нитепритягивателя
Рассмотрим основные фазы процесса образования челночного стежка, изображенные на рисунке 1.1 [1]: I – Игла 2, двигаясь вниз, прокалывает материал и проводит через него верхнюю нить A. При подъеме иглы из крайнего нижнего положения, у его ушка образуется "напуск" (петля из верхней нитки). Челнок 3, совершая свой рабочий ход, поворачивается и своим острым носиком входит в петлю; II – Игла 2 перемещается вверх. Челнок 3, захватив петлю-напуск верхней нитки, начинает расширять ее. Нитепритягиватель 1 продолжает двигаться вниз, подавая верхнюю нитку А челноку 3; III – Петля-напуск верхней нитки А расширяется челноком 3 и обводится им вокруг шпули 4 с нижней ниткой Б; IV – Глазок нитепритягивателя 1, двигаясь вверх, выбирает верхнюю нить А тем самым стаскивая петлю-напуск с челнока 3, происходит перемещение материала зубчатой рейкой 5 на заданную длину стежка; V – Глазок нитепритягивателя 1, перемещаясь в самое верхнее положение, вытягивает нить, потребленную ранее челноком.
Существуют способы образования челночного переплетения, отличающиеся, в основном, устройством челнока, например, образование переплетения с помощью челнока-лодочки [6], качающегося (колеблющегося) или ротационного челнока [4, 6, 7]. Конструкции и типы челноков будут более подробно рассмотрены в п. 1.3.2.
При образовании челночного стежка крайне важную роль играет согласованность движения рабочих органов швейной машины, то есть соблюдение строгой последовательности их включения в процесс стачивания и выключения из процесса образования стежка. Действительно, если нитепритягиватель запаздывает с подачей нити, может произойти ее обрыв. Если же механизм транспортирования начнет свою работу раньше выхода иглы из стачиваемых материалов, то произойдет ее поломка. Для согласования рабочих органов швейной машины при ее проектировании или настройке используется циклограмма работы механизмов швейной машины.
Циклограммой, в общем случае, называется графическое изображение циклического процесса, построенное на основании опытных или расчетных данных и используемое для определения или уточнения элементов цикла рабочих органов [8]. Циклограмма машины указывает, в какой последовательности и в какие моменты цикла включаются в работу и выключаются из нее те или иные механизмы машины. Так же она определяет последовательность операций, выполняемых механизмами машины в зависимости от углового перемещения главного вала машины за один цикл, и дает возможность определить состояние покоя или движения каждого механизма машины при любом положении ее главного вала. По циклограмме также можно оценить соотношение рабочих и холостых ходов механизмов швейной машины, а также согласованность их работы, что необходимо для получения качественной строчки [4].
Исходя из анализа литературных источников можно выделить циклограммы трех типов: прямоугольные, круговые, синхронные.
На прямоугольных циклограммах циклы отдельных механизмов изображают вытянутыми по горизонтали прямоугольниками. Эти прямоугольники поделены по оси абсцисс на части, соответствующие фазам рабочего и холостого ходов, и выстоев механизма. Они выражены в градусах угла поворота главного вала машины. Рабочий ход для наглядности принято выделять штриховкой.
Рассмотрим прямоугольную циклограмму работы челночной машины 131 класса [5]. За один цикл работы принят один оборот главного вала, в зависимости от угла поворота которого изменяется положение рабочих органов механизмов швейной машины: нитепритягивателя, иглы, челнока и зубчатой рейки механизма транспортирования. За нулевое положение главного вала принимается то его положение, когда игла находится в самой верхней точке.
На рисунке 1.2 приведена прямоугольная циклограмма челночной машины 131 класса. Штриховкой обозначен рабочий ход соответствующих механизмов, буквами – ключевые точки образования стежка, расшифровка буквенных обозначений и численные значения углов рабочего хода [5] приведены отдельно, после циклограммы.
Прямоугольная циклограмма челночной машины 131 класса. – AB – положение ушка иглы под игольной пластиной, в точке Б игла находится в самой нижней точке своей траектории = (77 282.5); – ГД – обвод челноком верхней нити вокруг шпульного колпачка, в точке Г челнок захватывает, а в точке Д сбрасывает верхнюю нить = (196 286); – ЖЗ – передвижение материалов зубчатой рейкой = (305 70); – ИК – ход нитепритягивателя вверх = (300 60). К сожалению, прямоугольная циклограмма не дает возможность оценить перемещение рабочих органов, а показывает лишь включение и выключение каждого из рабочих органов в процессе образования стежка.
Круговые циклограммы выполняют в виде круга, разделенного на секторы, центральные углы которого равны углам поворота главного вала. На круговой циклограмме циклы отдельных механизмов изображают концентрическими круговыми кольцами, поделенными на части, соответствующие периодам рабочего и холостого ходов этого механизма.
Кинематический анализ механизма транспортирования материалов
Анализу механизмов швейной машины, процессов образования стежка, синтезу отдельных исполнительных механизмов швейной машины посвящено большое число исследований. В этом отношении следует отметить работы Н.М. Вальщикова, Б.А. Зайцева, Ю.Н. Вальщикова [4], В.П. Гарбарука [3], В.П. Полухина [27], А.И. Комиссарова [30], А.А. Анастасиева [31], Ф.И. Червяко ва, Н.В. Сумарокова [6], В.П. Полухина, Л.К. Милосердного [5], А.В. Марковца, Л.С. Мазина [16, 17], В.Я.Франца [1], А.С. Ермакова [32], В.П. Полухина, Л.Б. Рейбарха [33], И.С. Зака [34], С.Н. Кожевникова, М.М. Пруслина [35], И.В. Сергевнина, С.С. Эппеля [11], Н.Н. Архипова [36], В.В. Сторожева [7]. Исследованиям работы исполнительных механизмов швейной машины, анализу и синтезу отдельных механизмов посвящены работы: С.И. Русакова [37], А.И. Комиссарова [38], А.И. Комиссарова, И.В. Лопандина [39], Н.М. Иванова [40], В.Н. Гарбарука [41], А.В. Марковца, Л.С. Мазина [16, 17], Л.С. Мазина, А.В. Марковца, Т.А. Луганцевой [42], А.В Марковца, Л.С. Мазина, М.И. Голубева [43], А.В Марковца [44], И.И. Вульфсона, Т.С. Грибковой [45, 46], П.Г. Капустенского, Е.А. Мазнюка [73], А.С. Ермакова [47, 48].
Из работ, связанных с экспериментальным исследованием процесса образования стежка следует отметить следующие. В.В. Радаев [49] исследовал причину увеличения длины стежка, вызванную увеличением скорости вращения главного вала швейной машины. По мнению автора, одной из причин изменения длины стежка является движение ткани по инерции после разъединения с рейкой. Затрагивает тему образования стежка С.И. Русаков [50] последовательно рассматривая путь прохождения игольной нити через рабочие органы швейной машины с точки зрения нагрузок, действующих на нить со стороны рабочих органов швейной машины, дополняя теоретические рассуждения практическими данными, например, о разнице натяжений игольной и челночной нитей при сшивании определенных материалов. И.В. Лопандин, В.Е. Мурыгин [51] экспериментально исследовали натяжение игольной нити в процессе образования челночного стежка в зависимости от скорости машины, натяжения челночной нити, волокнистого состава и давления лапки. К.А. Зверев-Степной, Н.Н. Архипов [52] проводили исследование особенностей формирования петли-напуска из синтетических ниток в машинах с отклоняющимися иглами в зависимости от числа оборотов главного вала машины, положения ограничительной плоскости со стороны длинного желобка иглы и свойств ниток на швейной машине 26 класса ПМЗ методом скоростной киносъемки. О.Н. Гордеев, В.А. Пищиков, В.В. Федорченко [53] исследовали экспериментальным путем влияние скоростного режима работы челночной швейной машины на геометрические параметры челночной строчки. Эксперимент показал, что при увеличении скорости вращения главного вала происходит уменьшение усилия затяжки стежков, то есть смещение узелков переплетения в сторону челночной нити. Н.А. Кулида, А.Н.Кулида [54] проводили экспериментально-аналитическое исследование скорости продольного перемещения игольной нити в зоне ните-натяжного устройства швейной машины 116-2 класса. По мнению авторов, эта скорость в период сматывания игольной нити с катушки имеет максимальное значение в начале сматывания и уменьшается по линейному закону к ее концу.
Имеются работы, посвященные исследованию и моделированию циклограммы швейной машины. А.С. Ермаков [55] предлагает математическое представление круговой циклограммы через граф образования стежка на швейной машине, вершинами графа являются моменты процесса образования стежка, а дугами – связи между моментами операции. Далее по графу производится построение матриц структуры и параметров процесса. По мнению автора, такой подход позволит спроектировать гибкие технологии образования машинного стежка. В других своих работах [56, 57] А.С. Ермаков проводит оптимизацию циклограммы швейной машины с точки зрения процесса взаимодействия иглы и петлителей при образовании трехниточного краеобметочного и многониточного цепного стежка. В качестве основного критерия оптимизации принимается минимизация ускорений движений петлеобразующих инструментов при соблюдении требований к их безаварийному перемещению.
Из работ, связанных с исследованием натяжения нити можно отметить следующие. В работе Е.Д. Ефремова [58] рассматривался вопрос о натяжении нити, огибающей некую шероховатую направляющую кривую. Автор вывел уточненную формулу, учитывающую толщину нити, для случаев, когда радиус толщины нити сравним с радиусом кривизны рабочего органа механизма швейной машины, например, при прохождении нити через ушко швейной иглы. В работе Л.Н. Петровой, А.Г. Макарова, А.В. Демидова, А.М. Челышева [59] рассматривалось влияние степени крутки швейных лавсановых ниток на их прочностную характеристику, применительно к процессу растяжения игольной нити в момент затяжки стежка. Р. П. Абейсурья [74] методом регрессионного анализа оптимизирует формулу потребления нити в швейной машине челночного и цепного стежка с учетом величины натяжения нити. Р. С. Ренгасами [75] экспериментальным методом выявляет влияние длины стежка, величины сжатия пружины узла натяжения, времени подачи материала и количества потребляемой нити на всплески натяжения крученой полиэстеровой игольной нити, возникающие в течение одного цикла работы швейной машины челночного стежка. В результате эксперимента автор отметил четыре всплеска натяжения игольной нити. В своей второй работе [76] автор экспериментальным методом исследовал влияние преднатяжения игольной и челночной нитей, скорости шитья, толщины стачиваемых материалов и линейной плотности нитей на всплески натяжения игольной нити, возникающие в течение одного цикла работы швейной машины челночного стежка. А.С. Ермаков в своей работе [60] предлагает рассматривать процесс формирования машинного стежка как очередность выполнения этапов изменения трассы прохождения нити через функциональную модель, все коэффициенты, описывающие физические характеристики нити и возмущений, действующих на нить, предлагается находить экспериментально. Представлен разработанный алгоритм моделирования формирования натяжения нити, что, по мнению автора, позволит исследовать процесс подачи и натяжения нитки при образовании машинного стежка по цифровым моделям и определить участки и моменты ее экстремального нагружения по трассе в машине.
Определение количества нити, подаваемой нитепритягивателем
При анализе обвода петли-напуска следует выделить два характерных момента: начальный, соответствующий повороту вала челнока при заведении петли-напуска за поясок шпуледержателя; завершающий, соответствующий повороту вала челнока, при котором обеспечивается возможность сбрасывания петли игольной нити со шпуледержателя.
В процессе заведения петли-напуска за поясок шпуледержателя носик челнока 1 (см. рисунок 2.17), длиной zн входит в петлю-напуск 3 игольной нити, образовавшуюся около ушка иглы 2 при ее подъеме из крайнего нижнего положения на величину Zп (на рисунке 2.17 параметр Zп не показан, см. рисунок 2.14). При дальнейшем движении носик челнока расширяет петлю игольной нити и оттяги 78 вает ее в сторону пояска 4 шпуледержателя. После этого начинается обвод верхней (игольной) нити вокруг шпуледержателя.
Можно показать [3], что при клиновидной форме и постоянной толщине носика челнока, угол поворота вала челнока от момента захода его носика в петлю-напуск верхней нити до окончания расширения и отвода петли за поясок шпуледержателя, определяется выражением [3]: Av = (zн + z0)/(0,5Dчел). (2.28) где z0 - дополнительное перемещение носика челнока относительно иглы из-за наклонного расположения петли на носике. С учетом трения верхней нити о носик челнока зависимость (2.28) может быть записана [3] в виде (см. рисунок 2.17): A\/ = b(ctgaн+tg(aн+5))/(0,5Dчел), (2.29) где 5 = arctgju - угол трения, ц - коэффициент трения, рн = 7і-(ан + 5) - угол наклона петли верхней нити к передней грани носика челнока, zн=bctga, z0=Mg(aн + 5). Из-за того, что точка к на носике челнока фактически является точкой, ведущей петлю верхней нити вокруг шпуледержателя (см. рисунок 2.17) обвод верхней нити начинается при повороте челнока не на угол А\/, а на угол Av/0, равный [3] А\/0 = Ъctgaн / (0,5Дел). (2.30) Таким образом [3], углом Av/0 может быть охарактеризовано окончание захвата носиком челнока петли верхней нити и начало ее обвода вокруг шпуледержателя, а углом А\/ - окончание ее расширения носиком, что связано с потреблением челноком верхней (игольной) нити.
Угол поворота вала челнока, на который он должен повернуться для обеспечения возможности сбрасывания петли верхней нити может быть определен [3] из расчетной схемы, представленной на рисунке 2.18, где условно изображена петля верхней нити 1-3 при заводе ее носиком челнока за диаметральное сечение 2-3 шпуледержателя. Обозначим (см. рисунок 2.18): A\/j - угол поворота основания носика относительно линии 2-3 для сброса петли верхней нити, т - угол между петлей нити 1-3 и сечением 2-3; Р - усилие, прикладываемое к нити для сбрасывания со шпуледержателя; N = Pcosr\1, Q = Psinr\1 - нормальная и касательная составляющие силы Р, соответственно.
Возможность сбрасывания петли верхней нити определяется [3] условием, при котором сила Q преодолеет трение нити о шпуледержатель, то есть при Q \iN. Указанное условие с учетом малости угла т принимает вид [3]: т 8. С учетом того, что Av/j = 2ГІ! (см. рисунок 2.18), условие, характеризующее угол поворота вала челнока, при котором возможен сброс петли-напуска может быть записано в виде [3]: А 25. (2.31) Следует отметить, что фактическое значение угла поворота вала челнока, при котором происходит сбрасывание петли верхней нити со шпуледержателя, может быть определено при совместном рассмотрении движений челнока и ните-притягивателя.
В соответствии с зависимостями (2.27), (2.29), (2.30) и неравенством (2.31) в среде MATLAB была написана программа, позволяющая построить зависимость і/(ф) угла поворота вала челнока и нанести на график точки, характеризующие основные моменты обведения петли верхней нити вокруг шпуледержателя. На рисунке 2.19 представлен график зависимости і/(ф), полученный в результате вычислений. Для наглядности совместно с графиком і/(ф) на рисунке 2.19 представлен график зависимости YKi (ф) - вертикальной составляющей координат точки Кх острия иглы (см. рисунок 2.14).
Исследование динамики шпули при сматывании с нее челночной нити
Траектория движения среднего зуба зубчатой рейки может быть получена в результате кинематического анализа механизма транспортирования (см. главу 2), либо задана в виде требуемой эллипсной траектории [16]. Пусть траектория движения среднего зуба зубчатой рейки задана в виде требуемой эллипсной траектории [16]: Хд=Х0 + acos((p + a), yQ=y0 + 6sin(q + p), (3.3) где х0, у0, a, b, a, р - параметры, определяемые исходя из задаваемых технологических и конструктивных требований к движению зубчатой рейки [16]. Обозначим 7 = OQ - радиус-вектор, определяющий положение точки Q относительно начала отсчета О. Величина г может быть определена из выражения: r=xQ + yQ-J, (3.4) где і , j - единичные орты осей ОХ и OY. На основании (3.3) и (3.4) модуль радиус-вектора г можно определить из равенства: \f\=Jx2Q+y2Q. (3.5) Считая челночную нить на рассматриваемом участке нерастяжимой, для рассматриваемого периода можно считать, что С(Ф) = КФ). (3.6) На рисунке 3.20 представлены зависимости Стк(ф) , вычисленные в соответствии с равенствами (3.3), (3.5) и (3.6) для трех типов требуемых эллипсных траекторий, предложенных в работе [16] при фє[о,фр], где фр =120 угол рабочего хода механизма транспортирования. На рисунке 3.20, б показаны только часть траекторий движения, соответствующих рабочему ходу механизма транспортирования.
Как видно из графиков, представленных на рисунке 3.20, в зависимости от типа траектории движения зубчатой рейки изменяется характер функции ,тк(ср). В случае траектории первого типа (“1”, см. рисунок 3.20, б), участок подъема зубчатой рейки при ее движении над игольной пластиной является наиболее крутым, а движение рейки вниз (к игольной пластине) происходит по пологому участку. Обратное наблюдается для траектории второго типа (“2”, см. рисунок 3.20, б). Траектория третьего типа (“3”, см. рисунок 3.20, б) характеризуется тем, что участки подъема и опускания зубчатой рейки одинаковы. Если в качестве критерия для сравнения зависимостей ,тк(ср) для трех типов анализируемых траекторий выбрать скорость, с которой осуществляется потребление челночной нити вследствие перемещения материалов то, как следует из рисунка 3.20, а, можно заключить, что предпочтительным является вариант эллипсной траектории второго типа (“2”, см. рисунок 3.20, б). В этом случае по окончанию транспортирования (при ф = фр) тангенс угла наклона касательной к кривой тк(ср) равен нулю. С точки зрения начальной фазы возрастания зависимости тк (ср), при ср = 0 можно считать, что с точки зрения выбранного критерия оценки все три траектории практически равнозначны. Следует отметить, что сделанные выводы не учитывают влияния на (ср) характера зависимости иг(ф), которая имеет преимущественное значение на заключительном участке затягивания стежка.
Рассмотрим вторую составляющую иг(ф), входящую в (3.2). На схеме прохождения челночной нити в швейной машине в процессе образования стежка (рисунок 3.18) изображен момент, когда узелок переплетения 6 находится в самой нижней точке и начинает движение вверх, до середины стачиваемых материалов 1. Положение узелка 6 на рисунке 3.18 соответствует углу поворота главного вала, при котором начинается потребление игольной нити. Затем игольная нить 4, увлекаемая механизмами нитепритягивателя и транспортирования материала, перемещается, передвигая узелок 6 до середины стачиваемых материалов. Его перемещение заканчивается с окончанием потребления игольной нити.
Положение узелка переплетения 6 в тканях зависит от натяжения игольной и челночной нитей, создаваемого регуляторами (тарельчатым и пластинчатым), а также зависит от свойств стачиваемых материалов и характеристик нити, то есть определяется силами, возникающими в нитях при затягивании стежка. На данном этапе силы, возникающие в нитях, не учитываются. Исходя из сказанного, для анализа потребления челночной нити будем считать, что узелок 6 перемещается и из нижней точки в середину стачиваемых материалов. Тогда количество потребленной челночной нити, вызванное перемещением узелка переплетения, будет равно двум половинам толщины пакета стачиваемых материалов. Исходя из сказанного, будем считать, что на данном этапе (без учета сил, действующих на нити) зависимость Сиг(ф) пропорциональна зависимости Е/ср) потребления игольной нити с катушки (см. рисунок 3.16), т.е. Сиг(ф) = к(ц ), где \ = hтк(T + hтк).
Построим зависимости тк(ф) и (ф) потребления челночной нити механизмом транспортирования в одном масштабе на графике (см. рисунок 3.21) с учетом фазовых углов начала и окончания транспортирования материалов и потребления игольной нити.
На рисунке 3.22 представлена зависимость ,(ср), полученная в результате сложения Стк(ф) и Сиг(ф) с учетом фаз начала и окончания транспортирования материалов и потребления игольной нити. Как следует из рисунка 3.22 за один оборот главного вала потребляется количество челночной нити равное 9.5 мм, что равно сумме длины стежка Т= 4.5 мм и толщине пакета стачиваемых материалов hТК = 5 мм. Указанная зависимость представляет собой кинематическое внешнее воздействие ,(ср) на челночную нить со стороны исполнительных механизмов швейной машины в период затягивания стежка и сматывания челночной нити со шпули.