ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. На отечественных предприятиях в различных отраслях промышленности насчитывается множество наименований технологического оборудования, среди которых и машины (станки) ткацкого производства. Современные технологические машины обладают рядом особенностей, среди которых, прежде всего, следует отметить тесную зависимость между техническим состоянием, с одной стороны, производительностью и качеством выпускаемой продукции с другой. Ткацкие станки широко распространены в текстильной промышленности России и других странах. Для выработки хлопчатобумажных, шелковых, шерстяных, льняных, технических и других видов тканей предназначены соответствующие станки: челночные, бесчелночные, пневматические иди гидравлические. Механизм, предназначенный для подъема ремиз, является одним из наиболее ответственных узлов станка, от работы которого зависит раппорт переплетения и качество выработанной на станке ткани. Цель работы уменьшение габаритов ткацкого станка за счет изменения конструктивных параметров ремизоподъемного механизма. Методика исследований основывается на методах ТММ. Они позволили разработать методику синтеза механизма привода ремиз и спроектировать устройство, обеспечивающего уменьшение его габаритов. Представлен алгоритм синтеза и анализа структурных групп Ассура, позволивший  определить кинематические характеристики механизма. Результаты и обсуждения. В соответствии с предложенной методикой было проведено изменение конструкции механизма за счет удаления из зоны работы рычажного механизма фиксирующего устройства. Это позволило уменьшить межосевые расстояния и изменить кинематическую схему. В связи с новым положением неподвижных осей претерпели изменения и некоторые рычаги, соединительная тяга, а также угол двуплечего рычага. Синтез механизма предлагается начать с последней группы Ассура, задав ей конкретное значение для перемещения точки G, равное 75 мм.  (перемещение для 4-ой ремизки). В качестве ограничения было принято равенство дуг (хорд) E´E = F´F . Присвоив эти значения входному элементу для группы Ассура второго класса первого вида, и,  имея в виду принятые условия,  были получены перемещения для т. D. Таким образом, получили значение угла качания вала с роликами, равное  = 22,46°, что составляет по хорде 27,44 мм. Применяя принцип интерполирования, нашли исходное значение перемещения, равного 28 мм. Так как устройство проектируется для рисунка переплетения тканей на 10 ремиз, то в конструкции был предусмотрен  переменный параметр, позволяющий производить изменение перемещений ремиз в зависимости от их расположения по глубине станка. Такая роль была отведена рычагу B0₃D  Определив максимальные и минимальные значения перемещения центра ролика, приступили к синтезу кулачковой пары. Всего было рассмотрено 5 типов законов движения: прямая линия, гармонический, двойной гармонический, степенной, циклоидальный. В качестве закона движения центра ролика был выбран циклоидальный закон перемещения, как наиболее полно отвечающий заданным условиям. Построен профиль кулачка и проведены кинематические исследования для групп Ассура, подтверждающие правильность проведенного синтеза.

1. Основы проектирования машин ткацкого производства / А.В. Дицкий, Р.М. Малафеев, В.И. Терентьев, А.А. Туваева. – М.: Машиностроение, 1983. – 320 с.

2. Выбор конструктивных параметров несущих систем машин с учетом технологической нагрузки / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, Д.В. Лобанов, В.Р. Глейм, А.К. Жигулев, О.В. Саха // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – № 4 (69). – С. 51–60. – DOI: 10.17212/1994-6309-2015-4-51-60.

3. Определение жесткостных характеристик и энергии деформации несущих систем технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, Т.Г. Мартынова, Д.В. Лобанов, И.С. Филатов, П.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 4 (73). – С. 24–33. – DOI: 10.17212/1994-6309-2016-4-24-33.

4. Проектирование кулачкового механизма с учетом технологической нагрузки и энергетических затрат / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, О.В. Максимчук, П.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2017. – № 2 (75). – С. 17–27. – DOI: 10.17212/1994-6309-2017-2-17-27.

5. Особенности циклограммирования машины с учетом взаимодействия звеньев механизмов с упорами / Ю.И. Подгорный, О.В. Максимчук, А.В. Кириллов, В.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 1. – С. 44–54. – DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.1-44-54.

6. Лушников С.В., Белый М.А. Исследование возможности уравновешивания сил на главном валу ткацких станков СТБ с использованием кулачков-разгружателей // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. – 2009. – № 2С. – С. 85–88.

7. Разработка методики оценки геометрической точности профилей кулачков батанного механизма станка СТБ / В.А. Гусев, В.В. Данилов, Д.М. Цветков, А.Б. Смирнов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. – 2007. – № 6С. – С. 92–97.

8. Терёхина А.О., Соловьёв А.Б. Модернизированный кулачковый привод батанного механизма ткацкого станка типа СТБ // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. – 2004. – № 2. – C. 80–83.

9 Синтез закона движения механизма прибоя уточных нитей станка СТБ с приводом от кулачков / Ю.И. Подгорный, А.В. Кириллов, В.Ю. Иванцивский, Д.В. Лобанов, О.В. Максимчук // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 47–58. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-47-58.

10. Исследование и выбор параметров при проектировании технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, Т.Г. Мартынова, О.В. Максимчук. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. – 260 с. – (Монографии НГТУ). – ISBN 978-5-7782-4177-0.

11. Вульфсон И.И. Динамика цикловых машин. – СПб.: Политехника, 2013. – 425 с. – ISBN 978-5-7325-1024-9.

12. Подгорный Ю.И., Мартынова Т.Г., Скиба В.Ю. Синтез технологических машин. Расчет и конструирование. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2023. – 240 с. – (Монографии НГТУ). – ISBN 978-5-7782-4912-7. – DOI: 10.17212/978-5-7782-4912-7.

13. Патент № 2120508 Российская Федерация. Кулачковый зевообразовательный механизм бесчелночного ткацкого станка: заявл. 16.12.1997: опубл. 20.10.1998 / Ерохин Е.Г., Васильева Н.М., Сокерин Е.Ф., Карева Т.Ю. – 4 с.

14. Патент № 2176692 Российская Федерация. Устройство ремизного движения ткацкого станка: заявл. 17.06.1997: опубл. 10.12.2001, Бюл. № 15 / Рыбаков Е.А., Воробьев М.И., Шумов Г.В. – 7 с.

15. Мшвениерадзе А.П. Технология и оборудования ткацкого производства. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 376 с.

16. Оников Э.А. Технология, оборудование и рентабельность ткацкого производства. – М.: Текстильная промышленность, 2003. – 320 с.

17. Грановский Т.С., Мшвениерадзе А.П. Строение и анализ тканей. – М.: Легпромбытиздат, 1988. – 93 с.

18. Толубеева Г.И. Основы проектирования однослойных ремизных тканей. – Иваново: ИГТА, 2005. – 200 с.

19. Подгорный Ю.И. Методы исследования заправок, их синтез и разработка критериев оптимальности условий эксплуатации ткацких станков при формировании плотных тканей: дис. … д-ра техн. наук: 05.19.03; 05.02.13: защищена 20.05.1990: утв. 07.12.1990. – Кострома, 1990. – 541 с.

20. Flores P., Souto A.P., Marques F. The first fifty years of the mechanism and machine theory: standing back and looking forward // Mechanism and Machine Theory. – 2018. – Vol. 125. – P. 8–20. – DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2017.11.017.

21. Topology and dimension synchronous optimization design of 5-DoF parallel robots for in-situ machining of large-scale steel components / K. Chen, M. Wang, X. Huo, P. Wang, T. Sun // Mechanism and Machine Theory. – 2023. – Vol. 179. – P. 105105. – DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.105105.

22. Eckhardt H.D. Kinematic design of machines and mechanisms. – 1st еd. – New York: McGraw-Hill, 1998. – 620 p. – ISBN 0070189536. – ISBN 978-0070189539.

23. Erdman A.G., Sandor G.N. Mechanism design: analysis and synthesis. – 4th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2001. – 688 p. – ISBN 0130408727. – ISBN 978-0130408723.

24. Hsieh J.-F. Design and analysis of indexing cam mechanism with parallel axes // Mechanism and Machine Theory. – 2014. – Vol. 81. – P. 155–165. – DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.07.004.

25. Design of compliant mechanisms using continuum topology optimization: a review / B. Zhu, X. Zhang, H. Zhang, J. Liang, H. Zang, H. Li, R. Wang // Mechanism and Machine Theory. – 2012. – Vol. 143. – P. 103622. – DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2019.103622.

26. Faxin L., Xianzhang F. The design of parallel combination for cam mechanism // Procedia Environmental Sciences. – 2011. – Vol. 10, pt. B. – P. 1343–1349. – DOI: 10.1016/j.proenv.2011.09.215.

27. Sateesh N., Rao C.S.P., Janardhan Reddy T.A. Optimisation of cam-follower motion using B-splines // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. – 2009. – Vol. 22 (6). – P. 515–523. – DOI: 10.1080/09511920802546814.

28. Rothbart H.A. Cam design handbook. – New York: McGraw-Hill Professional, 2003. – 606 p. – ISBN 0071377573. – ISBN 978-0875841830.

29. Myszka D.H. Machines & mechanisms: applied kinematic analysis. – 4th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2012. – 376 p. – ISBN 0132157802. – ISBN 978-0132157803.

30. Dresig H., Vul'fson I.I. Dynamik der mechanismen. – Wien; New York: Springer, 1989. – 328 p. – ISBN 978-3-7091-9036-4. – DOI: 10.1007/978-3-7091-9035-7.

31. Фролов К.В. Теория механизмов и машин. – М.: Высшая школа, 1987. – 496 с.

32. S&A – Expert system for planar mechanisms design / H. Varbanov, T. Yankova, K. Kulev, S. Lilov // Expert Systems with Applications. – 2006. – Vol. 31 (3). – P. 558–569. – DOI: 10.1016/j.eswa.2005.09.081.

33. Fomin A., Paramonov M. Synthesis of the four-bar double-constraint mechanisms by the application of the Grubler's method // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. – P. 871–877. – DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.034.

34. To the theory of mechanisms subfamilies / A. Fomin, L. Dvornikov, M. Paramonov, A. Jahr // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 124. – P. 012055. – DOI: 10.1088/1757-899X/124/1/012055.

35. Vulfson I. Dynamics of cyclic machines. – Cham: Springer International, 2015. – 390 p. – ISBN 978-3-319-12633-3. – DOI: 10.1007/978-3-319-12634-0.

36. Ondrášek J. The synthesis of a hook drive cam mechanism // Procedia Engineering. – 2014. – Vol. 92. – P. 320–329. – DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.129.

37. Mott R.L. Machine elements in mechanical design. – 5th ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2013. – 816 p. – ISBN 0135077931. – ISBN 978-0135077931.

38. Design and analysis of high-speed cam mechanism using Fourier series / C. Zhoua, B. Hua, S. Chenb, L. Mac // Mechanism and Machine Theory. – 2016. – Vol. 104. – P. 118–129. – DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2016.05.009.

39. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: учебник для втузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1988. – 640 с. – ISBN 5-02-013810-X.

40. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1990. – 592 с. – ISBN 5-02-014188-7.

41. Талавашек О., Сватый В. Бесчелночные ткацкие станки. – М.: Легпромбытиздат, 1985. – 355 с.

42. Башметов В.С., Башметов А.В. Прокладывание уточных нитей на ткацких станках. – Витебск: ВГТУ, 2012. – 98 с.

43. Тир К.В. Комплексный расчет кулачковых механизмов. – М.: Машгив, 1958. – 380 с.

44. Кузовкин К.С. Опыт работы на станках СТБ. – М.: Машиностроение, 1968. – 238 с.

45. Kinematic analysis of crank-cam mechanism of process equipment / Yu.I. Podgornyj, V.Yu. Skeeba, T.G. Martynova, N.S. Pechorkina, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 327. – P. 042080. – DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042080.

46. Kinematic accuracy analysis for cam mechanism considering dynamic behavior and form deviations / J. Yang, C. Wu, N. Shao, F. Liu, Y. Cao, Y. Cao, N. Anwer // Precision Engineering. – 2024. – Vol. 88. – P. 109–116. – DOI: 10.1016/j.precisioneng.2024.01.023.

47. Motion laws synthesis for cam mechanisms with multiple follower displacement / Yu.I. Podgornyj, V.Yu. Skeeba, A.V. Kirillov, T.G. Martynova, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 327. – P. 042079. – DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042079.

48. Неклютин Д.А. Оптимальное проектирование кулачковых механизмов на ЭВМ. – М.: Алмата, 1977. – 215 с.

49. Тартаковский И.И. Некоторые задачи синтеза оптимальных законов движения // Машиностроение. – 1971. – № 2. – С. 39–43.