В процессе шитья материалов, особенно толстых, шерстяных и тканей с металлическими покрытиями и т. д., главным фактором является усилия прижатия сшиваемых деталей со стороны узла лапки.
Узел лапки, состоящий из лапки 1, стержня 2, пружина 3, и регулятора подъёма 4, создаёт необходимую рабочую давления 25–30Н, лапкой с помощью упругого элемента 3. Следует, отметит, что это принцип сохранилось до настоящего времени [1].
Однако прогрессивная технология текстильной промышленности начали выпускать толстостенных, технических и специальных тканей особого назначения, а также металлическими покрытиями, что потребует модернизации существующих парка швейных машин легкой промышленности.
Известно, что узел лапки осуществляет давления на материал с помощью упругого элемента 3, что непосредственно приводит снижение производительности и качества стяжки.
Кроме того снижение усилия прижатия от 30–20Н, нарушает равномерного распределение силы натяжения нитей идущие от игл и челнока. В процессе шитья поверхность сшиваемых деталей, особенно толстослойных и жесткую поверхность по сравнению с другими, что создает малые колебание движение лапки по вертикальной оси, приводящих к разрыву контакта. Процесс перемещение материала осуществляется по траектории эллипса, соответствующий движения рейки в точках 1–2-3–4 (рис.1), большая ось эллипса: 
, диаметр стержня 
, высота 
, уровень материала от игольной поверхности 
, масса деталей лапки составляет 
и ускорения движения рейки в вертикальном направление на участке 2–3 равен 
.
Рис. 1. Схема механизма прижимной лапки и траектория зубчатой рейки: 1-лапка; 2-стержень; 3-пружина; 4-регулятор подъема лапки.
В работе определена условия движение материала под действием рейки без учёта сила трения материала о стол [2]:
или 
(1.1)
где: 
необходимая сила для перемещения материала;
сила трения между лапкой и материалом;
масса материала.
Учитывая большой эластичности сшиваемых деталей, а также ускорение элементарной участки материала и зубчатой рейкой, считаем, их величина очень близко, принимаем их равной.
Обозначив коэффициенты трения между рейкой и материалом через 
, а между материалом и лапкой 
найдем необходимую силу 
прижатия лапки материал:
(1.2)
При шитье толстослойных, технических и специальных тканей с высокой плотности, трения между поверхностью материала и лапкой бывает велико, что упругой элемент лапки не обеспечит равномерный контакт. В этих случаях целесообразно применит лапки специальной конструкции с применением гидроприводом.
Рис. 2. Схема нового узла лапки с гидроприводом: 1-зубчатая рейка; 2-материал; 3- лапка; 4-стержень; 5-гидроцилиндр;6-порщен
При подъёме и опускания лапки сила
не должна, быть не менее минимального значения по уравнению (1.2).
Учитывая, что вертикальная движения рейки и лапки примерно равны, тогда уравнение движения лапки под действием пружины будить:
(1.3)
где: 
перемещение лапки верхнего крайнего положения;
и 
начальная натяжения, и жёсткость упругого элемента;
масса всех деталей связанных с лапкой.
Исходя, из вышеизложенных параметров узла лапки, переходим к выбору нового конструкции узла прижатия с гидроприводом.
Гидроприводы имеют простой конструкции, регулируемость давления материала, надёжность в работе, компенсирующие способности затухания малых колебаний при шитье толстослойных, технических, специальных тканей, а также материалов с металлическими покрытиями.
Рассмотрим кинематика и динамика процесса гидроприводы с учётом параметрами узла прижатия материала. Давления в цилиндре зависимости от параметров гидросистем таких как: 
и т. д., для любого положения лапки за время 
, насос подаёт масла в рабочей цилиндр в количестве:
,
где: 
подача масла насоса.
Цилиндр с плунжером и лапкой за это время перемешается вниз на величину
и образует объём 
.
Масло в системе за время уплотняется на величину 
, что вызывает приращение давления в системе:
где: 
объем масло в системе;
модуль упругости системы масло-трубопровод;
Подставляя значение 
в выражение для 
, получим:
(1.4)
где: 
начальный объём в системе при 
.
После интегрирование выражения (1.4) для получим:
(1.5)
При значения 
и 
и тогда получим уравнение:
(1.6)
Рассмотрим движение лапки 
. Уравнение равновесия без учёта сил сухого и вязкого трения в соответствии с расчётной схемой (Рис.2.) имеет вид:
(1.7)
где: 
сила инерции плунжера;
масса перемещающихся с лапкой деталей, приведенная к рабочему цилиндру;
сила тяжести перемещающихся деталей совместно с лапкой;
силы сопротивления трения поршня о цилиндре и трения между стержнем и уплотнителем лапки;
движушаяся сила в цилиндре.
С учётом выражения (1.7) после деления на 
и введения новой переменной 
, уравнение примет стандартную форму:
(1.8)
где: 
,
Решениям уравнение (1.8) является:
При начальных условиях 
. C учётом этих параметров, уравнение (1.8) принимает вид:
(1.9)
Очевидно, скорость движения лапки при холостом ходу 
.
(1.10)
Уравнения (1.9) и (1.10) показывают, что перемещения лапки и его скорость будут, имеет колебательный характер с периодом колебаний.
, (1.11)
и частота колебаний будить равен: 
Гц
Амплитуда колебаний перемещения и скорости лапки будут соответственно
и 
На характер колебания давления лапки значительное влияния оказывают сила трения 
, действующие в системе.
Таким образом,
частоты колебаний лапки со стержнем зависит от параметров гидропривода, 
и других параметров гидросистемы.
Заключение.
- Применения гидроприводов в механизмах прижатия материала на швейных агрегатах, позволяет создать рабочее давление в зоне контакта от 30Н до 1000Н с регулируемой величиной;
- Предлагаемая конструкция механизма прижатия материала, позволяет снижение колебаний до максимума, следовательно, компенсирует малые удары со стороны зубцов на рабочую поверхность лапки.
- Механизм прижатия с гидроприводом позволяет повышения эффективности процесса шитья технических и специальных тканей с металлическими покрытиями.
Литература:
- А.И Комиссаров и др.- Проектирование и расчет обувных и швейных производств/ Комиссаров А. И., Жуков В. В., Никифоров В. М., Сторожев В. В. М., 1978.431с.
- Н. М. Вальщиков Расчет и проектирование машин швейного производства 1978,343 с.
- Башта Т. М. Гидроприводов и гидропневматика. М.,1972. 625 с
- Семенов М. В. Кинематические и динамические расчеты исполнительных механизмов. Л.,1974.
