ПРИВОД ТИСКОВ ГРЕБНЕЧЕСАЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК D01G19/26 D01G19/16 

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается привода нижней губки тисков гребнечесальной машины.

Известен привод нижней губки тисков, выполненный в виде восьмизвенного шарнирного механизма с одними вращательными парами и с промежуточным коромыслом, установленным на тисочном валу с возможностью его возвратно-качательного движения вокруг этого вала [1]
Недостатками данного привода являются большое число звеньев и наличие в его схеме трехповодковой структурной группы, не обеспечивающей, как правило, благоприятной передачи сил от ведущего кривошипа к ведомому коромыслу, к которому жестко крепится нижняя губка тисков.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является привод тисков гребнечесальной машины, содержащий установленный с возможностью вращения вокруг неподвижной оси ведущий кривошип и ведомое коромысло с закрепленной на нем нижней губкой тисков, кинематически связанное с ведущим кривошипом посредством рычажной системы, имеющей шатун, шарнирно связанный концами с ведомым коромыслом и с установленным с возможностью вращения вокруг несущей неподвижной оси рычажным элементом, и тягу, подсоединенную одним концом посредством шарнира к рычажному элементу, выполненному с возможностью регулирования величины одного из углов треугольника с вершинами в центрах двух связывающих рычажный элемент с тягой и шатуном шарниров и неподвижной оси вращения рычажного элемента [2]
Данный привод обеспечивает возвратно-качательное движение нижней губки тисков с заданной величиной ее полного хода (прямого или обратного) и с соотношением К между длительностями прямого и обратного ходов, определяемым технологическим процессом.

Наиболее существенным недостатком данного привода является наличие в его структуре кулисы и кулисного камня, образующих друг с другом поступательную пару, ось которой подвижна. Такая конструкция привода приводит к значительным динамическим нагрузкам, повышенному износу звеньев из-за больших контактных напряжений в поступательной паре, необходимости высокой точности изготовления звеньев, т.к. в противном случае может возникнуть их заклинивание. Кроме того, указанный привод обеспечивает вполне определенное значение соотношения К между длительностями прямого и обратного ходов нижней губки тисков (в частности, на машине "Текстима" 1532 К 152,5^о:207,5^о= 0,736), а также определенное соотношение К_о между длительностью перемещения тисков на этапе отделения волокон и длительностью одного цикла гребнечесания. При этом в указанном приводе отсутствует возможность регулировки соотношений К и К_о. Техническим результатом заявляемого решения является, во-первых, упрощение конструкции привода тисков, повышение его надежности и долговечности работы за счет снижения динамических нагрузок звеньев и уменьшения контактных напряжений путем применения при соединении звеньев только вращательных пар и, во-вторых, возможность регулировки соотношения К между длительностями прямого и обратного ходов нижней губки тисков при сохранении величины S самого хода, а также соотношения К_о между длительностью перемещения тисков на этапе отделения волокон и длительностью одного цикла гребнечесания.

Указанный технический результат достигается тем, что в приводе тисков гребнечесальной машины, содержащем установленный с возможностью вращения вокруг неподвижной оси ведущий кривошип и ведомое коромысло с закрепленной на нем нижней губкой тисков, кинематически связанное с ведущим кривошипом посредством рычажной системы, имеющей шатун, шарнирно связанный концами с ведомым коромыслом и с установленным с возможностью вращения вокруг несущей неподвижной оси рычажным элементом, и тягу, подсоединенную одним концом посредством шарнира к рычажному элементу, выполненному с возможностью регулирования величины одного из углов треугольника с вершинами в центрах двух связывающих рычажный элемент с тягой и шатуном шарниров и неподвижной оси вращения рычажного элемента, тяга противоположным рычажному элементу концом посредством шарнира соединена с концом ведущего кривошипа, при этом связывающий шатун с рычажным элементом шарнир размещен с возможностью изменения положения на рычажном элементе для регулирования величины угла треугольника при вершине в центре неподвижной оси, а рычажный элемент установлен с возможностью одностороннего вращения.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема привода тисков; на фиг. 2 график зависимости перемещения исполнительной точки нижней губки тисков от угла поворота ведущего кривошипа при определенном угловом параметре на рычажном элементе; на фиг. 3 график зависимости соотношения длительностей прямого и обратного хода нижней губки от регулируемого углового параметра на рычажном элементе; на фиг. 4 график зависимости соотношения длительностей перемещения тисков на этапе отделения волокон и одного цикла гребнечесания от регулируемого углового параметра на рычажном элементе.

Привод содержит установленный с возможностью равномерного вращения вокруг неподвижной оси О ведущий кривошип 1 и рамещенное на неподвижной оси О₂ ведомое коромысло 2 с закрепленной на нем нижней губкой 3 тисков гребнечесальной машины. Коромысло 2 кинематически связано с кривошипом 1 посредством рычажной системы, имеющей тягу 4, связанную одним концом посредством рычажной системы, имеющей тягу 4, связанную одним концом посредством шарнира А с концом кривошипа 1 и другим концом посредством шарнира В с рычажным элементом 5, установленным с возможностью одностороннего неравномерного вращения вокруг несущей неподвижной оси О₁. Рычажная система содержит шатун 6, подсоединенный шарниром С к рычажному элементу и шарниром D к коромыслу 2. Кривошип 1 и рычажный элемент 5 вращаются в одном направлении.

Привод работает следующим образом.

При равномерном вращении кривошипа 1 вокруг оси О рычажный элемент совершает одностороннее неравномерное вращение в том же направлении вокруг неподвижной оси О₁, вызывая через шатун 6 возвратно-качательное движение коромысла 2 вокруг неподвижной оси О₂ и перемещение вместе с ним нижней губки 3 тисков с исполнительной точкой Н. На фиг. 1 указаны следующие обозначения: ϕ- угол поворота ведущего кривошипа 1, отсчитываемый от некоторого его начального положения; S перемещение точки Н, отсчитываемое от ее положения Н_o при ϕ= 0; λ жесткий угол между отрезками О₁В и О₁С (угол λ- регулируемый от λ_min до λ _max с некоторым шагом Δ λ ); С₁, С₂, С_n дискретные положения шарнира С, обеспечивающие различный выбор жесткого угла λ при регулировке; μ₁ и μ₂ углы передачи.

На фиг. 2 приняты обозначения: ϕ и S аналогично фиг. 1; S полный ход точки Н при прямом или обратном ходе нижней губки тисков; Φ- угол поворота ведущего кривошипа 1 при прямом ходе нижней губки 3 тисков; М точка максимума функции S S( ϕ); S₀ величина перемещения тисков на этапе отделения волокон; Φ_o угол поворота ведущего кривошипа 1 на участке, соответствующем перемещению тисков на величину S₀.

Заявляемый привод обеспечивает получение графика S S( ϕ) при Φ 152,5^о и S 39 мм (здесь взяты такие же значения Φ и S, как и у гребнечесальной машины "Текстима" 1532), например, при следующих значениях постоянных параметров привода (все линейные размеры здесь и далее приведены в мм): OG₁ 100; G₁O₁ 0; OG₂ 39; G₂O₂ 205; AO 373,21; AB 273,21; O₁B 273,21; λ 341,1^o; O₁C 37,13; CD 77,19; O₂D 238,26; DO₂H 10,16^o; O₂H 124,8.

Указанные значения постоянных параметров привода были получены путем расчета, т. е. при решении задачи синтеза предлагаемого привода. При синтезе были учтены заданный график функции S S(ϕ) (фиг. 2), конструктивные ограничения на размеры звеньев, расположение опор и габариты механизма; ограничения на углы передачи μ₁ и μ₂ в первом контуре OABO₁ и во втором контуре O₁CDO₂ привода.

Углы передачи μ₁ и μ₂ считаются благоприятными, если при любых значениях угла поворота ϕ ведущего кривошипа 1 они не становятся меньше чем μ_доп или больше чем 180^о μ_доп, где μ_доп допустимый угол передачи. В технике часто принимают μ_доп 45^о. В предлагаемом приводе при указанных выше значениях его постоянных параметров углы μ₁ и μ₁изменяются в пределах от 60 до 120^о, т.е. имеют благоприятные значения, так как далеко отстоят от допустимых границ 45^о и 135^о.

Для сравнения работоспособности предлагаемого привода с прототипом был произведен расчет критерия η критерия качества передачи движения и сил по определенной методике. Расчет показал, что у прототипа η_min 0,550, а у предлагаемого привода η_min 0,866. Отсюда видно, что предлагаемый привод имеет лучшие условия передачи движения и сил, чем ближайший аналог, примерно на 60%
Ордината К графика К К( λ) (фиг. 3) при каждом фиксированном значении жесткого угла λ зависит от угла Φ и определяется по формуле
K=
Обычно в гребнечесальных машинах К меньше 1 и лежит в пределах от 0,65 до 0,8 (например, в машине "Текстима-1532" К0,736, а в машине "Платт" К 0,667).

График зависимости К от λ (фиг. 3) построен для указанных выше значений постоянных параметров привода, кроме λ Из этого графика видно, что обычно встречающийся на гребнечесальных машинах диапазон значений К от 0,65 до 0,8 достигается при значениях угла λ, лежащих в пределах от 222 до 270^оС или от 315 до 352^о. Так, при λ= 238,2^о и при λ= 341,1^о, получается К 0,736 (как у машины "Текстима").

Ордината К₀ графика К₀ f(λ ) (фиг. 4) при каждом фиксированном значении жесткого угла λ зависит от угла Φ_o и определяется по формуле
K= Обычно при проектировании механизма привода тисков стремятся увеличить значение параметра К₀, так как это благоприятно сказывается на качестве прочеса.

График зависимости К₀ от λ (фиг. 4) построен для указанных выше значений постоянных параметров привода, кроме λ, при S₀ 6 мм. Из этого графика видно, что при изменении угла λ от 0 до 360^о соотношение К₀ изменяется в пределах от 0,073 до 0,162.

Для прототипа (машина "Текстима"1532") при S₀ 6 мм имеют К₀ 0,145. Как видно из графика К₀ К₀( λ) (фиг. 4), значение коэффициента К₀ не становится меньше чем 0,145 (т.е. не становится меньше чем у ближайшего аналога) при изменении угла λ в интервале от 323 до 375^о. Это обстоятельство дает основание рекомендовать данный интервал значений угла λ как зону регулирования коэффициента К₀.

При изменении угла λ от 323 до 348^о коэффициент К₀ возрастает от 0,145 до 0,162, а при изменении угла λ от 348 до 375^о коэффициент Ко уменьшается от 0,162 до 0,145.

Для процесса гребнечесания более важно обеспечить получение высоких значений коэффициента К₀; именно ради этого приходится идти на уменьшение коэффициента К, т.е. уменьшение коэффициента К не является самоцелью. Напротив, при значительном отклонении коэффициента К от 1, наблюдается ухудшение динамических показателей работы привода.

Из графика на фиг. 3 видно, что при изменении угла λ от 323 до 348^о коэффициент К возрастает от 0,666 до 0,774, а при изменении угла λ от 348 до 375^о коэффициент К продолжает возрастать от 0,774 до 0,991.

Из приведенного численного анализа видно, что наиболее оптимальное значение угла λ равно λ _опт 348^о, при котором К₀0,162 и К 0,774. Указанные значения обоих коэффициентов К₀ и К более благоприятны, чем у прототипа, для которого К₀ 0,145 и К 0,736.

Интересно отметить, что в предлагаемом приводе при λ 341,1^окоэффициент К= 0,736 (как у ближайшего аналога), а коэффициент К₀ 0,160 (т.е. лучше, чем у ближайшего аналога);
при λ 374^о коэффициент К₀ 0,146 (как у ближайшего аналога), а коэффициент К0,982 (т.е. значительно лучше, чем у ближайшего аналога).

Итак, данный привод позволяет регулировать значения коэффициентов К₀ и К в довольно широких пределах и выбирать их рациональные значения в соответствии с требованиями технологического процесса на проектируемой гребнечесальной машине.

Для того, чтобы получить зависимость S= S(ϕ ), требуемую в соответствии с технологическим процессом (фиг. 2), нужно определенным образом выбрать значения постоянных параметров предлагаемого привода (фиг. 1), а именно взаимное расположение опор O, O₁ и O₂, длины звеньев OA, AB, O₁C, O₁B, CD, O₂D, а также жесткий угол λ т.е. нужно решить задачу синтеза шестизвенного двухкривошипного шарнирного механизма.

Особенностью предлагаемого привода является то, что при изменении жесткости угла λ (фиг. 1) и при сохранении всех других постоянных параметров привода график функции S S( ϕ ) изменяется таким образом, что точка М максимума смещается влево или вправо, но значение S максимума остается неизменным (фиг. 2). Отсюда следует, что регулировкой угла λ достигается, во-первых, изменение соотношения К и, во-вторых, изменение соотношения К₀ при сохранении значения S, т.е. существует причинно-следственная связь между указанным существенным признаком заявляемого привода и достигаемым техническим результатом.

Использование: текстильная промышленность, гребнечесальные машины. Сущность изобретения: вращающийся вокруг неподвижной оси ведущий кривошип привода тисков связан с несущим нижнюю губку тисков ведомым коромыслом посредством рычажной системы, имеющей шарнирно связанный концами с коромыслом и рычажным элементом шатун и тягу. Тяга одним концом посредством шарнира подсоединена к рычажному элементу, а другим концом шарнирно соединена с концом ведущего кривошипа. Рычажной элемент установлен с возможностью одностороннего вращения. Связывающий шатун с рычажным элементом шарнир размещен с возможностью изменения положения на рычажном элементе для регулирования величины угла треугольника при вершине в центре неподвижной оси. Вершины треугольника размещены в центрах двух связывающих рычажной элемент с тягой и шатуном шарниров и неподвижной оси вращения рычажного элемента. 4 ил.

ПРИВОД ТИСКОВ ГРЕБНЕЧЕСАЛЬНОЙ МАШИНЫ, содержащий установленный с возможностью вращения вокруг неподвижной оси ведущий кривошип и ведомое коромысло с закрепленной на нем нижней губкой тисков, кинематически связанное с ведущим кривошипом посредством рычажной системы, имеющей шатун, шарнирно связанный концами с ведомым коромыслом и с установленным с возможностью вращения вокруг несущей неподвижной оси рычажным элементом, и тягу, подсоединенную одним концом посредством шарнира к рычажному элементу, выполненному с возможностью регулирования величины одного из углов треугольника с вершинами в центрах двух связывающих рычажный элемент с тягой и шатуном шарниров и неподвижной оси вращения рычажного элемента, отличающийся тем, что тяга противоположным рычажному элементу концом посредством шарнира соединена с концом ведущего кривошипа, при этом связывающий шатун с рычажным элементом шарнир размещен с возможностью изменения положения на рычажном элементе для регулирования величины угла треугольника при вершине в центре неподвижной оси, а рычажный элемент установлен с возможностью одностороннего вращения.