Введение к работе
Актуальность темы. Существующие на сегодняшний день методы решения задач колебаний валов двухвалкового модуля (ДВМ) не позволяют находить весь спектр частот и формы свободных и вынужденных колебаний валов ДВМ с учетом их конструктивных особенностей, что препятствует определению, анализу и прогнозированию критических режимов валкового текстильного отделочного оборудования
Совершенствование методов и алгоритмов исследований колебаний ДВМ, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР), можно считать актуальным направлением в области текстильного машиностроения Использование САПР текстильного отделочного оборудования (ТОО) позволяет проводить анализ свободных и вынужденных колебаний ДВМ с валами произвольного конструктивного оформления при наличии упругого основания между ними Такой путь открывает новые возможности по численному расчету полного спектра частот и форм свободных и вынужденных колебаний, модернизации существующего оборудования с целью снижения его материалоемкости и повышения скорости обработки ткани
Для изучения влияния технологических и конструктивных параметров ДВМ на деформационную характеристику упругого слоя разработан оптико-цифровой метод измерения сближения осей валов под нагрузкой на специализированном экспериментальном стенде Применение данного метода позволило получить деформационные характеристики упругого слоя при различных параметрах ДВМ.
Использование разработанных методик численного расчета свободных и вынужденных колебаний на основе подсистемы САПР ДВМ ТОО позволит выдавать конкретные рекомендации при проектировании валов
Цель настоящей работы - повышение качества и сокращение сроков проектирования ДВМ ТОО за счет создания методик численного расчета частот и форм их колебаний, реализованных в подсистеме САПР и учитывающих конструктивные особенности валов, характеристики обрабатываемого продукта и параметры технологического процесса обработки ткани
Основными задачами работы являются
-
Разработка обобщенного алгоритма автоматизированного получения в численном виде уравнений состояния свободных колебаний валов ДВМ произвольного конструктивного оформления при наличии упругого основания между ними
-
Разработка обобщенного алгоритма автоматизированного получения уравнений состояния вынужденных колебаний валов ДВМ произвольного конструктивного оформления в численном виде при наличии упругого основания между ними
-
Разработка и адаптация программного обеспечения для автоматизированного расчета колебаний ДВМ ТОО к промышленному использованию
-
Проведение расчетов и анализ колебаний ДВМ с помощью созданного программного обеспечения
-
Разработка предложений по модернизации существующего оборудования
Методы исследований. Методология работы основана на общетеоретических исследованиях Г Крона, развитых В А Мартышенко применительно к механическим системам, и в частности к валковым механизмам В теоретической части работы использованы положения математической статистики, технической теории изгиба стержней, теории колебаний, линейной алгебры, дифференциального и интегрального исчисления, тензорное исчисление и тензорный анализ. При разработке программного обеспечения использована система программирования Delphi
Достоверность и обоснованность численных методов, работоспособность алгоритмов и адекватность математических моделей проверены с помощью вычислительных экспериментов на ЭВМ и экспериментальными исследованиями на специальном лабораторном стенде
При проведении экспериментальных исследований применялись известные методы математического планирования эксперимента и испытаний текстильных материалов При обработке экспериментальных данных использовались стандартные программы Максимальный процент расхождения опытных и модельных данных не превысил 3,8 %
Научная новизна В результате выполнения диссертационной работы впервые
разработана методика получения уравнений состояния свободных колебаний валов ДВМ в численном виде при наличии упругого основания между ними,
разработана методика получения уравнений состояния вынужденных изгибных колебаний валов ДВМ в численном виде при наличии упругого основания между ними,
разработан алгоритм автоматизированного численного расчета спектра частот и форм свободных колебаний валов ДВМ (колебания стержня на упругом основании, находящемся на упругом стержне),
разработан алгоритм автоматизированного численного расчета вынужденных колебаний валов ДВМ (колебания стержня на упругом основании, находящемся на упругом стержне),
предложен новый метод определения деформационных характеристик упругого слоя между валами
Практическая ценность и реализация результатов. Разработанная на основе методов и алгоритмов исследования ДВМ ТОО подсистема САПР используется в ООО «Дельта-Текс»(г Иваново) Созданная подсистема ис-
пользовалась как при оптимизации конструкций отдельных валов (ОСР-180, ПД-140) так и при проектировании новых ДВМ для отжимных и шлихтовальных машин (МВП, ДВПМ) Подсистема использовалась при модернизации имеющегося оборудования, что позволило снизить его материалоемкость и уменьшить себестоимость изготовления
Созданное программное обеспечение используется в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании в Костромском государственном технологическом университете и Ивановской государственной текстильной академии
Апробация работы. По материалам диссертационной работы сделаны доклады и проведены обсуждения на международных научно-технических конференциях «Лен 2005, 2006» (Кострома, КГТУ), «Прогресс 2005, 2006, 2007» (Иваново, ИГГА), «Текстиль 2005, 2007» (Москва, МГТУ), «Техтек-стиль - 2005» (Димитровград, ДИТУД), Всероссийском семинаре по теории машин и механизмов РАН (Костромской филиал) июнь 2008 г
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 работы в рецензируемом журнале, рекомендованном в перечне ВАК
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературных источников, приложений Диссертационная работа изложена на 156 страницах, содержит 8 таблиц и 36 рисунков
