Аннотация
Рассматриваются вопросы динамического поведения несущих систем технологических машин в условиях эксплуатации. Целью данной работы является выработка рекомендаций для выбора ассортимента тканей на технологическом оборудовании (на примере ткацкого станка СТБ). Актуальность исследования обусловлена отсутствием рекомендаций по выбору технологического оборудования и единой методики, позволяющей учитывать динамический характер приложения технологического усилия. В результате проведенной работы выполнено уточнение ранее предложенной авторами расчетной модели несущих систем путем введения в нее дополнительных элементов, необходимых для работы станков при выработке определенного ассортимента тканей. Средствами CAD системы SolidWorks и конечно-элементного CAE комплекса ANSYS проведено уточнение частотного спектра собственных колебаний несущих систем для гаммы ткацких машин СТБ с заправочными ширинами 180,190, 220, 250, 330 см. Диапазон изменения частот составляет: для первой частоты – от 24,9 Гц (СТБ-180) до 17,7 Гц (СТБ-330); для второй частоты – 26,7…20,8 Гц; для третьей частоты 54,8…25,2 Гц. Показано, что технологическая нагрузка от натяжения нитей основы может быть представлена как нагрузка от статического действия силы предварительного натяжения пружины подвижного скала и динамической составляющей, зависящей от работы механизмов машины. Также показано, что несущие системы ткацких машин при определенных режимах эксплуатации работают в условиях, близких к резонансу. Определены значения перемещений отдельных элементов несущих систем от технологической нагрузки, представленной рядом Фурье. Полученные результаты исследований позволяют выработать конкретные рекомендации в направлении разграничения ассортиментных возможностей ткацких машин типа СТБ в соответствии с установленными требованиями к санитарно-гигиеническим условиям при работе на оборудовании. На стадии проектирования технологического оборудования предлагается использовать форму и характер технологической нагрузки в виде синусоидального импульса с периодом действия, равным времени оборота главного вала станка, и амплитудой, равной статической составляющей действующей силы для определенного ассортимента тканей; проектировать конструкции несущих систем в соответствии с отношением частот вынужденных и свободных колебаний, равным трем и более, используя частотный спектр вынужденных колебаний, полученный в результате разложения технологической нагрузки в ряд Фурье.
Ключевые слова: несущая система, технологическая машина, метод конечных элементов, частотный спектр собственных колебаний, технологическая нагрузка, гамма ткацких машин СТБ, вынужденные колебания, резонанс.
Список литературы
1. 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.
2. Подгорный Ю.И., Афанасьев Ю.А., Кириллов А.В. Исследование и выбор параметров при синтезе и эксплуатации механизмов технологических машин: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 196 с.
3. Атапин В.Г. Многоуровневое проектирование корпусных конструкций многоцелевых станков // Вестник машиностроения. – 1999. – № 1. – С. 9–12.
4. Атапин В.Г. Проектирование несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков с учетом точности, производительности, массы // Вестник машиностроения. – 2001. – № 2. – С. 3–6.
5. Атапин В.Г. Оптимизация несущей системы стола тяжелого многоцелевого станка // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2006. – № 4 (33). – С. 30–32.
6. Атапин В.Г. Метод декомпозиции в проектировании многоцелевых станков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 1 (62). – С. 61–68.
7. Кирилин Ю.В., Еремин Н.В. Исследование несущей системы станка методом конечных элементов // СТИН. – 2002. – № 8. – С. 19–21.
8. Кирилин Ю.В., Дышловенко П.Е., Еремин Н.В. Моделирование подвижного и неподвижного стыка металлорежущего станка // СТИН. – 2003. – № 9. – С. 22–28.
9. Кирилин, Ю.В. Совершенствование несущих систем фрезерных станков на основе их моделирования и расчета динамических характеристик: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01. – Ульяновск, 2006. – 345 с.
10. Проектирование автоматизированных станков и комплексов. В 2 т. Т. 1 / под ред. П.М. Чернянского. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 336 с. – ISBN 978-5-7038-3810-5.
11. Чернянский П.М. Основы проектирования точных станков. Теория и расчет: учебное пособие. – М.: КноРус, 2010. – 239 с. – ISBN 978-5-406-00381-7.
12. Моделирование несущих систем технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, В.Н. Пушнин, И.А. Ерохин, Д.Ю. Корнев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2014. – № 2 (63). – С. 91–99.
13. Wang X.R., Jin J.Q., Li Y.Z. The harmonic response analysis of workover rig platorm base on ANSYS Workbench // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 945–949. – P. 766–769. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.945-949.766.
14. Lee H.H. Finite element simulations with ANSYS Workbench 15. – [S. l.]: SDC Publ., 2014. – 600 p. – ISBN-10 1585039071. – ISBN-13 978-1585039074.
15. Chen X., Liu Y. Finite element modeling and simulation with ANSYS Workbench. – 1st ed. – Boca Raton: CRC Press, 2014. – 411 p. – ISBN-10 1439873844. – ISBN-13 978-1439873847.
16. Integration of production steps on a single equipment / V. Skeeba, V. Pushnin, I. Erohin, D. Kornev // Materials and Manufacturing Processes. – 2015. – Vol. 30, iss. 12. – P. 1408–1411. – doi: 10.1080/10426914.2014.973595.
17. Skeeba V., Ivancivsky V., Pushnin V. Numerical modeling of steel surface hardening in the process of high energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698. – P. 288–293. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.288.
18. Zhang X., Chen Y., Yao W. Relationship between bridge natural frequencies and foundation scour depth based on IITD method // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 6, iss. 1 – P. 102–106.
19. Actual problems and decisions in machine building / ed. by V.Yu. Skeeba. – Pfaffikon: Trans Tech Publ. – 2015. – 344 p. – (Applied mechanics and materials; vol. 788). – ISBN 978-3-03835-551-9.
20. Cheng L.L. The finite element and experimental analysis of the natural frequency of the cantilever sheet and model verification based on levy method // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 344. – P. 132–135. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.344.132.
