ГИДРОПРИВОД МЕХАНИЗМА ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1997 года по МПК D05B69/08 D05B55/14 

Изобретение относится к оборудованию швейного производства, а именно к гидроприводам механизмов швейных машин.

При использовании изобретения достигается технический результат по уменьшению вибрации швейной машины.

На фиг. 1 дана конструктивная схема предлагаемого привода механизма швейной машины; на фиг. 2 разрез В-В; на фиг. 3 вариант конструкции ведущего ротора для сложного цикла движения конечного звена; на фиг. 4 - вариант конструкции односекционного гидронасоса с лопаткой размещенной в корпусе камеры; на фиг. 5 вариант конструкции двухсекционного гидронасоса с лопаткой размещенной в пазу ротора; на фиг. 6 вариант односекционного гидронасоса с лопатками, перемещающимися продольно по отношению к оси вращения ротора, установленными в разъемном корпусе камеры; на фиг. 7 разрез Д-Д; на фиг. 8 разрез Г-Г; на фиг. 9 схема привода одноигольной краеобметочной машины с горизонтальной иглой; на фиг. 10 гидронасос для привода с передаточным отношением, равным 2; на фиг. 11 гидронасос для привода с передаточным отношением.

Средства уплотнения зазоров подвижных и неподвижных соединений гидроцилиндра и насосов на фигурах условно не показаны. Конструкция и материалы уплотнений широко ивестны и подбираются исходя из условий работы.

Привод (фиг. 1-7) состоит из конечного звена иглодержателя 1, жестко соединенного со штоком двухстороннего гидроцилиндра, закрепленного в корпусе швейной головки. На штоке 2 закреплен поршень 3 с цилиндрическими уступами 4, а в крышках 5 гидроцилиндра выполнены расточки 6 соответствующего диаметра, образующие при сближении с уступами 4 буферные гидроподушки. В крышках 5 выполнены сливные отверстия 7 с дросселем 8. На штоке 2 в плоскости каждого сливного отверстия 7 выполнены переливные канавки 9, отстоящие от уступов 4 на расстояние А превышающее глубину Б расточек 6 на 1-3 мм. В цилиндре 10 выполнены два отверстия 11 для прохода жидкости, соединяемые трубопроводами 12 с выходными отверстиями 13 камер 14 роторного гидронасоса.

Ведущими звеньями являются роторы 15закрепленные на главном валу 16 машины. Диаметр цилиндрической части ротора 15 равен диаметру расточки камеры 14 с гарантированным зазором, обеспечивающим свободное движение. На поверхности роторов 15 (кроме фиг. 5) выполнена криволинейная поверхность 17 с расчетным профилем. В варианте гидронасоса по фиг. 5 криволинейная поверхность 17 выполнена на внутренней поверхности камеры 14. Исходными данными для расчета профиля является закон движения конечного звена в зависимости от угла поворота главного вала, обычно с синусоидальным, но возможно и с другим законом изменения скорости в течение цикла.

В концевой части криволинейного участка поверхности 17, считая по ходу вращения, выполнена противоперегрузочная канавка 18 шириной меньшей ширины лопатки 19, а на цилиндрической части ротора 15 переливная канавка 20. Канавка 18 расположена в направляющем пазу 21 стенки камеры 14 (в варианте гидронасоса по фиг. 5 аналогичная канавка выполнена в стенке камеры 14). Канавка 20 исходит от начальной части криволинейной поверности 17 и не доходит на 0,5-1 толщины лопатки 19 до конца криволинейного участка (для обеспечения минимальной конструктивной перемычки).

Лопатка 19 установлена в стенке камер 14 на расстоянии 0,5-1 толщины лопатки 19 позади выходного отверстия 13 в направляющем пазу 21 и подпружинена пружиной 22. Пружины 22 постоянно удерживают лопатки 19 в контакте с поверхностью роторов 15. Ширина лопаток 19 равна ширине роторов 15. Торцевые стенки 23 камер 15 гидронасоса стыкуются через уплотнительные кольца 24. Комплект камер 14 и торцевых стенок 23 стягивается в единое целое шпильками 25 и гайками 26.

Внутри вала 16 и роторов 15 проходит канал 27, связывающий переливные канавки 20 со подпитывающей емкостью 28 рабочей жидкости, расположенной выше уровня роторов 15. Трубопровод 29 направляет утечки в подпитывающую емкость 28.

Роторы 15 установлены относительно друг друга и камер 14 в согласованное положение, при котором лопатка 19 одной камеры расположена на начале криволинейного участка 17, а другая лопатка 19 в это время расположена на конце криволинейного участка своего ротора 15. Установку в согласованное положение производят как за счет изменения положения роторов 15 на валу 16, так и разворотом камер 14 вокруг оси вращения главного вала 16. Расчетный объем профильной полости 30 между стенкой камеры 14 и криволинейной поверхностью 17 выполнен с превышением расчетного объема жидкости, необходимого для перемещения поршня 3 со штоком 2 на требуемый ход иглы. Величина превышения объема определяется планируемым объемом перетекания через дроссели 8 и естественным перетеканием через зазоры подвижных соединений в гидронасосе, и может составлять 3-5% от теоретического объема жидкости необходимого для выполнения хода иглы.

На случай неправильной регулировки дросселей 8 и предохранения от работы "в упор" служат противопереполнительные (противоперегрузочное) канавки 18, через которые осуществляется переток излишнего объема жидкости без снижения давления в полости гидроцилиндра конечного звена.

Конструкция роторов 15, приведенная на фиг. 1, 2, обеспечивает перемещение конечного звена со скоростями, изменяющимися по заданному синусоидальному или отличающемуся от него закону и, кроме того, закон движения конечного звена в прямом направлении может отличаться от закона движения в обратном направлении.

На фиг. 3 приведен вариант конструкции гидронасоса и ротора, обеспечивающий более сложный цикл движения конечного звена 1. Такой вариант может быть применен в приводе поворота петлителя краеобмоточной швейной машины с горизонтальной иглой, в которой за время одного оборота главного вала 16 петлитель дважды идет в прямом направлении на разные по величине углы и дважды в обратном направлении на разные углы.

По этой причине на роторах 15 выполнены по два криволинейных участка 17, каждый из участков имеет свою противопереполнительную канавку 18, а на цилиндрических участках выполнены переливные канавки 20, каждая из которых связана со своим криволинейным участком и с подпитывающей емкостью 28 каналом 27.

На фиг. 4 приведен вариант односекционного роторного гидронасоса. Конструкция привода с таким ведущим звеном удовлетворяет требованиям привода иглы для большинства известных машин, так как может обеспечить синусоидальный закон изменения скорости иглы одинаковый в прямом и обратном напpавлении.

По этому варианту ротор 15 выполнен аналогично приведенному из фиг. 1, а камера 14 имеет два выходных отверстия 13, каждое из которых связано трубопроводом 12 с одной из полостей гидроцилиндра конечного звена 1. Позади каждого отверстия, по ходу движения установлена подпружиненная лопатка 19, причем лопатки 19 расположены в одной диаметральной плоскости.

В варианте насоса по фиг. 5 ротор 15 является цилиндрическим и не имеет криволинейного участка. В его теле выполнен паз, в котором установлена лопатка 19 с пружиной 22, поддерживающей лопатку 19 в постоянном контакте с внутренней поверхностью камеры 14. На внутренней поверхности камеры 14 имеется криволинейный участок 17, образующий с цилиндрической поверхностью ротора фигурную полость 30. В концевой части криволинейного участка, считая по ходу вращения, выполнено отверстие 13, которое трубопроводом 12 соединено с одной из полостей гидроцилиндра конечного звена 1. На криволинейной поверхности камеры 14 около отверстия 13 выполнена противопереполнительная канавка 18 шириной меньше ширины лопатки 19, выходящая из отверстия в направлении "от лопатки", длиной 1-2 толщины лопатки. В теле ротора 15 и главного вала 16 выполнен канал 27, соединяющий при движении переливную канавку 20 и фигурную полость 30 с подпитывающей емкостью. Кроме того,перед лопаткой 19 в теле ротора 15 выполнена дополнительная переливная канавка 20 шириной меньше ширины лопатки 15, обеспечивающая выход жидкости от профильной полости 30 в отверстие 13.

Конструктивный вариант гидронасоса, приведенный на фиг. 6, 7, 8, основан на том же принципе действия, но в нем лопатки 19 выполнены перемещающимися по отношению к оси вращения ротора.Насос также имеет рабочую полость 30, образуемую стенкой камеры 14 и криволинейной поверхностью 17 ротора 15, расположенную на его торцевой части, подпружиненную лопатку 19, контактирующую с поверхностью 17, переливную канавку 20, и противоперегрузочную канавку 18 на поверхности ротора 15.

В головках швейных машин, имеющих несколько приводов разных механизмов, такая конструкция позволяет за счет увеличения диаметра ротора 15 и использования левой и правой торцевой части ротора 15 построить на базе одного ротора несколько автономных гидронасосов, расположив на нем несколько до 6-8 разных криволинейных участков, обеспечив плотную компоновку швейной головки.

Такой гидропривод может быть применен в механизме петлителя со сложным пространственным перемещением по двум координатам вдоль и поперек строчкив механизме петлителя для него применено два привода: один только для качания рамки (несущий валик петлителя) в направлении вдоль движения иглы, осуществляемый от главного вала через эксцентрик и шатун на кривошип рамки; второй только на поворот петлителя в направлении поперек движения иглы, осуществляемый через вращающийся кулачок или копир, закрепленный на главном валу.

С учетом того, что в известной машине применены два привода для обработки механизма петлителя, задача обеспечения его работы аналогично решается применением (установкой) двух гидроприводов: для качания рамки петлителя - поворотный гидроцилиндр с однокамерным насосом; для поворота петлителя в направлении поперек движения иглы гидроцилиндр с поступательным перемещением поршня и с двухкамерным гидронасосом.

Для доказательства обеспечения согласованного взаимодействия отдельных конечных звеньев швейной машины с гидропередачей между собой привожу дополнительную фиг. 1, которая дает представление о конструкции блока насосов одноигольной краеобметочной машины цепного стежка с горизонтальной иглой. На фиг. 1 диаметр и ширина роторов даны в масштабе 1:1 (размеры взяты за основу в разрабатываемом техническом проекте), что дает представление о габаритах блока насосов.

На главном валу 1 расположены три однокамерных насоса I, II, III и один двухкамерный насос IV. Роторы 15 насосов установлены на шпонках, имеющих каналы или отверстия для прохода жидкости в переливные канавки роторов. Главный вал 16 имеет центральный канал для подвода жидкости к роторам. К насосу 1 пристыкован корпус (камера), к которому трубопроводом подводится жидкость из подпитывающей емкости или от отдельного подпитывающего насоса.

Камеры 14 насосов с расположенными в них подпружиненными лопатками 19 и неподвижными стенками 31 имеют возможность поворота вокруг вала на любой угол α и фиксироваться в заданном положении за счет сил трения с помощью показанных стяжек, планки, винта. Согласование работы конечных звеньев производят при сборке установкой камер насосов на определенный угол согласно циклограммы работы механизмом (точно так же, как устанавливаются эксцентрики на главном валу механических швейных машин), а окончательная наладка производится корректировкой этих узлов как при сборке существующих машин. Сравнительный показ сечений четырех насосов для одного положения главного вала дает ясное представление того, что начало движения каждого конечного звена начинается после подхода к подпружиненной лопатке начала криволинейной поверхности 17 ротора, т.е. только после поворота главного валана угол a, определенный циклограммой для конкретного конечного звена, и обеспечивается разворотом корпуса камеры, что просто осуществляется на практике. Привод на фиг. 10 предназначен для передачи для конечного звена с передаточным отношением, равным 2. На роторе 15 имеются две одинаковые криволинейные поверхности 17 и две переливные канавки 20, расположенные на поверхности ротора через 180^o. Это дает возможность за один оборот ротора насоса, взаимодействующему с ним гидроцилиндру конечного звена, выполнить два одинаковых цикла движения.

Гидронасос на фиг. 11 имеет три равно расположенные по окружности криволинейные поверхности 17 и переливные канавки 20, что позволяет осуществить работу какого-нибудь звена с передаточным отношением равным 3.

Все приведенные варианты гидронасосов могут работать без каких-либо конструктивных изменений в сочетании с гидроцилиндром поворотного действия, что необходимо для приводов, в которых конечное звено имеет поворотно-качательное движение, в частности для привода качающейся иглы в машинах для выполнения потайного шва.

Предлагаемый привод механизма швейной машины по фиг. 1, 2 работает при заполнении всех полостей механизма и трубопроводов рабочей жидкостью, например, минеральным маслом И-8А ГОСТ 20799-75.

При вращении главного вала 16 ведущие роторы 15 перемещаются относительно лопаток 19, которые постоянно поджаты пружинами 22 к его периферийной поверхности. При этом объем жидкости, расположенный в профильной полости 30 при проходе под лопаткой криволинейного участка 17 ротора, вытесняется через отверстие 13 по трубопроводу 12 в связанную с ним полость гидроцилиндра конечного звена, с частичным расходом жидкости через канавку 9, отверстие 7 и дроссель 8, перемещая поршень со штоком 2 игловодителя в соответствующем направлении. Одновременно жидкость из другой полости гидроцилиндра поршнем 3 выталкивается через отверстие 11, трубопровод 12 и отверстие 13 камеры второй секции в полость переливной канавки второго ротора 15, поскольку в это время лопатка 19 второй секции насоса скользит по цилиндрической части ротора и в ней мимо отверстия 13 проходит переливная канавка 20. Из переливной канавки, в месте ее соединения с криволинейной поверхностью ротора жидкость перетекает под давлением, развиваемым поршнем 3 в профильную полость второй камеры 14, заполняя ее вытесняемым из гидроцилиндра объемом с одновременным пополнением, при наличии потерь жидкости, из подпитывающей емкости 28 через канал 27.

При подходе к лопатке 19 конечной части криволинейного участка 17 шток 2, несущий иглодержатель 1 с иглой, с минимальной скоростью проходит в крайнее переднее или заднее положение, в котором выступ 4 начинает входить в расточку 6, в которой создается гидравлическая подушка, гасящая скорость штока 2 и предотвращающая жесткое соударение поршня 3 с крышкой 5. При этом случайные излишние объемы жидкости, возникающие из-за неточной регулировки дросселей 8 и изменения скоростного режима работы, переходят по канавке 18 из напорной полости за лопатку 19, предотвращая работу подвижных частей "в упор".

При переходе лопатки 19 с криволинейного участка 17 на цилиндрическую часть другая лопатка 19 сходит с цилиндрической части своего ротора 15 на криволинейный участок 17, вследствие чего начинается противоположное перемещение жидкости в трубопроводах и полостях гидроцилиндра конечного звена игловодитель совершает обратный ход.

В гидронасосе на фиг. 5 подпружиненная лопатка 19 вращается в направлении стрелки вместе с ротором 15 и перемещается относительно неподвижной криволинейной поверхности 17, вытесняя жидкость из фигурной полости 30 через переливную канавку 20 в отверстие 13 и далее по трубопроводу в одну из полостей гидроцилиндра иглодержателя 1.

При подходе лопатки к отверстию 13 происходит перетекание излишков жидкости по канавке малого сечения 18 за лопатку, предохраняя механизм от перегрузки при работе "в упор". После прохождения лопатки за отверстие 13 на второй половине оборота происходит обратный ход жидкости через это отверстие. В этот момент мимо отверстия 13 проходит переливная канавка 2 ротора, связанная каналом 27 с подпитывающей емкостью, через полость которой происходит заполнение фигурной полости 30 жидкостью, вытесняемой из отверстия 13 и подпитывающей емкости. К моменту повторного подхода лопатки 19 к началу криволинейной поверхности 17 камеры 14 фигурная полость заполняется рабочей жидкостью и цикл работы насоса повторяется.

Вторая камера насоса, находящаяся за первой, показанной в разрезе, работает в противофазе и связана с другой полостью гидроцилиндра иглодержателя.

Переливные канавки 9, отверстия 7 и дроссель 8 служат для двух целей: обеспечивают обмен рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра, предохраняя подвижные части от перегрева при работе, и обеспечивают регулировкой дросселя 8, дозирование объема жидкости, необходимого для точного перемещения по длине штока 2. Длина хода иглы определяется расстоянием между расточками 6.

При вращении главного вала 16 с постоянной угловой скоростью из профильной полости 30 за равные отрезки времени вытесняются неодинаковые объемы жидкости, что ведет к неравномерной скорости перемещения штока 2 игловодителя, определяемой профилем криволинейного участка 17, рассчитанного на основании требуемого закона движения конечного звена 1.

Предлагаемое устройство привода механизма швейной машины предназначено для использования в легкой промышленности.

Технический результат в предлагаемом устройстве достигается тем, что в его составе меньше массивных подвижных частей, так как исключены два подвижных плунжера с их роликами, являющиеся при работе источником дополнительной составляющей амплитуды колебаний швейной головки и потребителем дополнительной энергии, расходуемой на трение в парах ролик-ось и плунжер-цилиндр. Предлагаемое устройство возможно осуществить с помощью известных методов.

Изобретение относится к швейному машиностроению, а именно к гидроприводу механизма швейной машины, и позволяет уменьшить ее вибрацию. Ротор гидронасоса жестко соединен с главным валом машины, а на роторе или внутри камеры выполнена криволинейная поверхность переменного радиуса, изменяющегося по заданному закону изменения скорости конечного звена, образующая между стенками камеры и ротором напорную рабочую полость переменного сечения, а в направляющем пазу стенки камеры или ротора установлены одна для двухсекционной камеры или две односекционной камеры подпружиненные лопатки, перемещающиеся в направлении к криволинейной поверхности с возможностью перекрытия сечения напорной рабочей полости. На поверхности ротора выполнена одна или две переливные канавки, соответственно которым в теле выполнен канал, соединяющий переливную канавку с подпитывающей емкостью. На криволинейной поверхности ротора или камеры выполнена противоперегрузочная канавка шириной, меньше ширины лопатки. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Гидропривод механизма швейной машины, содержащий связанный с главным валом и с гидроцилиндром посредством трубопроводов насос и связанное с поршнем гидроцилиндра рабочее ведомое звено механизма, отличающийся тем, что насос выполнен в виде роторного кулачкового гидронасоса, имеющего разъемную закрепленную на корпусе швейной машины полую камеру, размещенный в ней и установленный на главном валу швейной машины ротор с образованием напорной рабочей полости переменного сечения для обеспечения заданного закона изменения скорости рабочего ведомого звена механизма и подпитывающую емкость, а на поверхности ротора выполнены одна или две переливные канавки, а в роторе - канал для их соединения с подпитывающей емкостью. 2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что насос выполнен в виде односекционной камеры с двумя толкателями. 3. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что насос выполнен в виде двухсекционной камеры с одним толкателем. 4. Гидропривод по пп. 1 3, отличающийся тем, что ротор гидронасоса имеет криволинейную поверхность переменного радиуса. 5. Гидропривод по пп. 1 3, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры имеет криволинейную поверхность переменного радиуса.