Известны различные варианты классификации швейного оборудования: по типу выполняемых стежков, по виду обрабатываемых материалов, по специализации, по скоростным характеристикам, по виду отдельных элементов конструкции и др. Учитывая, что в последнее время много внимания уделяется автоматизации швейного производства, представляется целесообразным в основу классификации положить технологический принцип, выделив характерные элементы процесса сборки швейного изделия. Самые распространённые (47 %) — строчки по прямолинейным контурам челночным стежком, цепным двухниточным, краеобмёточным.
Машиностроительные фирмы предлагают потребителю весьма значительную номенклатуру, из которой всегда возможно выбрать то, что наиболее подходит по технологическим и экономическим показателям.
С целью анализа конструкции механизма игловодителя швейных машин рассмотрим ряд современных высокопроизводительных швейных машин зарубежных фирм.
В связи с тем, что сегодня конструктивные новинки очень быстро становятся достоянием всех машиностроительных фирм, то можно прямо сказать, что в основе машины разных производителей примерно одинаковы и отличаются не очень существенными деталями. Поэтому, для понимания вопроса достаточно рассмотреть одну из типовых машин. Что мы и будем делать в дальнейшем, беря за прототип одну из моделей известных фирм.
Известно, что швейные машины предназначены для соединения материалов, деталей швейных изделий. Если соединение производится ниточным швом, то швейная машина должна обязательно иметь: иглу, челнок или петлитель, нитепритягиватель и механизм транспортирования сшиваемых материалов. Перечисленные механизмы являются для швейной машины основными. В. Н. Гарбарук в своей книге [1] дал анализ особенностей работы и принципа действия основных исполнительных механизмов челночных швейных машин.
Успешное внедрение в производство прогрессивной технологии создало предпосылки для проектирования специальных и специализированных швейных машин, предназначенных для выполнения определенных работ и даже для достаточно четко очерченных операций швейного производства. Применение различных приспособлений, а также совершенствование отдельных рабочих агрегатов позволило увеличить коэффициент использования машин и их скоростные режимы. Согласно работы [1] различают:
Машины челночной строчки. Эти машины можно разделить на следующие подгруппы: стачивающие машины; машины потайной строчки; машины специальной строчки; машины-полуавтоматы.
В книгах [2,5] описаны устройство, работа, способы ремонта и правила эксплуатации швейных машин, выпускаемых крупными фирмами и предприятиями лёгкого машиностроения. Дана методика расчёта по определению основных технологических параметров рабочих органов швейных машин.
В челночных машинах применяются прямые иглы с одной длинной канавкой. Игла представляет собой круглый стержень с острием на одном конце и колбой — на другом. Внизу иглы есть ушко. На одной стороне, вдоль стержня иглы, имеется длинная канавка, по которой проходит швейная нитка, заправленная в ушко. Для лучшего взаимодействия иглы с носиком челнока на другой стороне стержня иглы над ушком имеется вырез, выфрезерованный по радиусу. Швейные иглы чрезвычайно разнообразны и, в зависимости от назначения, имеют различную геометрию лезвия и острия, различную длину, диаметр лезвия и другие особенности [2].
Создавая новую иглу или выбирая ее для вновь создаваемой машины из числа имеющихся, необходимо представить себе во всех деталях процесс образования стежка и изучить условия, при которых он будет протекать. В отдельных случаях, для выбора нужной иглы приходится, в соответствии с заданными условиями, проводить предварительно серию экспериментов. Поэтому, желательно, чтобы игла была наименьшей длины, ее прочность была большей и реже происходила бы поломка иглы, но при этом нужно учитывать величину ее рабочего хода. Чем он больше, тем длиннее должна быть игла. Рабочий ход ее зависит в челночной машине, в основном, от максимальной толщины сшиваемых материалов, толщины игольной пластины, расстояния между игольной пластиной и носиком челнока, величины, на которую ушко иглы должно опускаться ниже траектории носика челнока [3]. Поскольку величина опускания иглы зависит от ряда условий (упругости нитки, веса и крутки, длины петли, соответствия между шириной ушка иглы и диаметром нитки и др.), то должна быть предусмотрена возможность соответствующего изменения величины рабочего хода иглы (например, в пределах 1
2 мм). Величина рабочего хода иглы зависит также и от длины ее острия. При большей длине острия угол заточки меньше и следовательно, меньше повреждаемость нитей ткани при проколе, но при этом следует учитывать расположение шпульки внутри челнока, и не будет ли острие иглы касаться ее. Кроме того, нельзя забывать и о возрастании напряжений в игле с увеличением ее длины.
В существующих швейных машинах двухниточного цепного стежка затягивание стежка закончится на 2–3 циклах и в затягивании стежка участвуют все рабочие органы, в том числе игла. Поэтому, при выборе длины иглы для существующих швейных машин двухниточного цепного стежка нужно также учитывать длину петли верхней нити. Поэтому, такая игла и со стороны подхода носика петлителя имеет длинную канавку с целью уменьшения трения нитки между иглой и материалом. Ясно, что наличие двух длинных канавок значительно снижает прочность иглы на изгиб. В разработанной новой технологии [4] получения двухниточного цепного стежка в швейной машине двухниточного цепного стежка затягивание верхней нити производится нитепритягивателем для верхней нити. Поэтому, в этой швейной машине используется игла, применяемая в челночных швейных машинах, т. е. игла имеющая одну длинную канавку.
Игла, в существующей швейной машине двухниточного цепного стежка выполняет: прокол швейных материалов, проведение через них петли верхней нити, заправленной в ушко иглы, образование петли-напуска верхней нити при обратном ходе иглы, предварительное затягивание петли верхней нити, прокол ниточного треугольника. Челноки применяются в швейных машинах, образующих преимущественно двухниточные (иногда однониточные, трехниточные) челночные переплетения нитей, а петлители — одно, — двух, — трехниточные и более сложные цепные переплетения [5]. Строчки с челночными переплетениями практически не распускаются и требуют наименьшего количества нитей. Однако, при их выполнении игольные (верхние) нити сильно изнашиваются, вследствие чего повышается обрывность нити и ухудшается качество изделия; кроме того, эти строчки не всегда обладают достаточной податливостью при деформации. Строчки с цепными переплетениями характеризуются большей податливостью, меньшим износом и обрывностью нити, но требуют большего качества нити. К группе механизмов петлителей, в существующих швейных машинах цепного стежка, относятся также механизмы ширителей.
Согласно [5] челночный стежок складывается из следующих операций: прокалывание материала иглой и проведение верхней нити через материал; образование иглой петли; захват и расширение петли носиком челнока; обвод петли вокруг шпули; затягивание ниток стежка; продвижение материала на величину стежка
Образование цепных стежков состоит из следующих операций: прокалывание сшиваемых материалов иглой и протягивание через них нити; образование петли; прохождение носика петлителя в петлю; продвижение материала на величину стежка; образование и подача петли нитки стежка на линию движения иглы; прохождение иглы в петлю предыдущего стежка; сбрасывание петли с петлителя; затягивание ниток стежка.
Образование петли-напуска верхней нити у ушка иглы при ее подъеме из крайнего нижнего положения является одним из главных моментов в процессе работы швейной машины [5]. В челночных швейных машинах, а также в существующих швейных машинах цепного стежка, если петля- напуск около ушка иглы получится недостаточного размера, то носик челнока или петлителя не захватит петлю-напуск, в результате чего произойдет пропуск стежка.
В виду того, что нитка обладает упругостью, в процессе подъема иглы из нижнего положения, расширение петли происходит как со стороны выреза, так и со стороны длинной канавки. Но, со стороны длинной канавки петля расширяется на несколько меньшую величину, так как нитка помещается в длинной канавке и уходит вместе с иглой при ее подъеме. При дальнейшем подъеме иглы петля еще расширяется, достигая своей наибольшей ширины со стороны выреза, где ветвь петли оказывается как бы зажатой между ушком иглы и материалом. Нить, лежащая на поверхности иглы со стороны выреза, будет испытывать со стороны материала давление. От этого давления между стержнем иглы и нитью, а также между нитью и материалом возникнет сила трения. При подъеме иглы сила трения между стержнем иглы и нитью будет увлекать верхнюю нить вслед за поднимающейся иглой. Сила же трения между нитью и материалом стремится удержать нить на месте. Но, так как коэффициент трения нити о ткань больше, чем о иглу, при ходе иглы вверх нить задерживается на уровне сшиваемых материалов, что способствует образованию петли — напуска со стороны выреза иглы [5].
Если учесть, что до момента захвата петли — напуска носиком челнока или петлителя к верхней нити подходит еще и нижняя грань ушка, то ветви нити под давлением этой грани разойдутся еще больше. Однако наблюдения показывают, что петля-напуск хорошо образуется и без давления нижней грани на нить [5]. Описанный процесс образования петли-напуска проверялся при помощи скоростной киносъемки, работающей со скоростью 2500 об/мин в швейной машине 26 класса (Россия). Так как петля-напуск образуется хорошо с двух сторон иглы, то для ограничения его образования со стороны длинной канавки в швейных машинах должен быть предусмотрен специальный ограничитель. Наличие ограничителя увеличивает ширину петли-напуска на стороне иглы, обращенной к носику челнока или петлителя.
В процессе образования челночных стежков верхняя нить теряет до 40 % прочности [6]. Причинами падения прочности являются повторные продергивания нити через ушко иглы, сшиваемые материалы, нитенаправители и тормозное устройство, а также трение о нижнюю нить в момент затягивания стежка. При проектировании челночных устройств необходимо, с одной стороны, стремиться к увеличению емкости шпули для повышения производительности машины, так как от емкости шпули будет зависеть частота ее смены, которая даже у опытной работницы занимает 20
30 С. С другой стороны, при увеличении размеров челнока увеличивается периметр петли, обводимой вокруг шпуледержателя, что приводит к увеличению числа повторных продергиваний нити через ушко иглы и сшиваемый материал, чем снижается прочность верхней нити [6].
В работе [7] отмечено, что разрушение нити от числа повторных продергиваний через ушко иглы и сшиваемые материалы зависит от ее натяжения. Каждому натяжению соответствует критическое число продергиваний, которое может выдержать нить.
Причинами наибольшего износа деталей челнока являются удары пояска шпуледержателя о торец накладной пластины [7]. Частота и сила ударов, а, следовательно, и износ растут с увеличением зазоров. Долговечность челнока может быть повышена за счет увеличения жесткости стенок его корпуса, которые ослаблены резьбовыми отверстиями, и увеличения податливости накладной пластины.
Испытания челночного комплекса машины 97 класса показали [7], что у челнока наибольший износ его направляющего паза имеет место под накладной пластиной при входе в паз направляющего зуба шпуледержателя. У пояска шпуледержателя наибольший износ наблюдается около его направляющего зуба. Это объясняется наличием ударов при входе пояска шпуледержателя в паз челнока и при подходе его направляющего зуба под торец накладной пластинки. Кроме того, износу способствуют имеющиеся на трущихся поверхностях челнока и шпуледержателя разного рода поперечные вырезы, нарушающие масляную пленку. Для уменьшения износа трущихся частей, особенно челночного комплекта, рекомендуется применять в качестве присадки к маслу дисульфид молибдена.
Однониточные и многониточные цепные строчки образовываются без применения челночных механизмов. Конструкция таких машин значительно проще, при этом исключены частые перезаправления нижней нити. Кроме того, цепные строчки, при котором увеличен расход ниток на их образование, могут удлиняться при их растяжении.
Анализ исследований швейных машин показывает, что дальнейшее совершенствование швейных машин и их рабочих органов, механизмов должен быть направлен на повышение скоростных режимов, расширению технологических возможностей, уменьшения габаритов, силовых и энергетических показателей швейных машин. С этой целью нами рекомендуется новая конструкция механизма иглы с упругой связью швейной машины.
Литература:
1. Гарбарук В. Н. Расчет и конструирование основных механизмов челночных швейных машин. –Л.: Машиностроение, 1977. -232 с.
2. Архипов Н. Н. и др., Основные процессы, машины и аппараты легкой промышленности. -М.: Ростехиздат, 1961. -595 с.
3. Маракушев Е. А. и др., Машины швейного производства. Конструкция, расчет и основы проектирования. –Киев, Техника, 1967. — 324 с
4. Зверев — Степной К. А., Архипов Н. Н. О процессе образования петли — напуска из синтетических ниток //Труды МТИЛП 1977. -№ 33. -С.152–158.
5. Олимов К. Т. Швейные машины. Учебное пособие для профессиональных колледжей Т.: Типография издательско-полиграфической акционерной компании Шарқ, 2006.
6. Рахмонов И. М., Олимов К. Т. Теоретическое определение сил реакций в шарнирах циклического механизма с упругими элементами // Ж., Проблемы механики. — 2003. — № 6. — С. 26–29.
7. Рахмонов И. М. Разработка и обоснование параметров механизма иглы с упругим элементом универсальных швейных машин. Автореферат дисс. На соиск. Уч. степ к. т.н., Т., 2008.
