Вибрация машин может приводить к разладке механизмов, преждевременному износу и разрушению деталей, к снижению надежности машин и в ряде случаев к нарушению технологического процесса.
Проблема борьбы с шумом и вибрацией в легкой промышленности осложняется из-за наличия большого количества работающих машин в цехах, она включает в себя целый комплекс мер.
Путем совершенствования конструкции привода исполнительных механизмов швейных машин для улучшения условий работы операторов в швейном производстве является изыскание возможностей снижения уровней вибрации и шума промышленных швейных машин.
Для решения данной проблемы потребуется решать следующие задачи:
- математическое моделирования кинематики исполнительных механизмов швейной машины с возможными вариантами привода узла вертикального перемещения зубчатых реек;
- определения функций кинематического возмущения цепей привода;
- разработки динамической модели механизма перемещения материала; определения ее параметров и математического моделирования собственных и вынужденных колебаний механизма;
- разработки и обоснования динамической модели привода исполнительных механизмов швейной машины;
- математическое моделирование собственных и вынужденных колебаний в приводе исполнительных механизмов;
При решении поставленных выше задач используются методы теории механизмов и машин и теории дифференциальных уравнений в обыкновенных и частных производных.
Разработанное математическое обеспечение для решения задач виброакустического анализа механизмов швейных машин в совокупности составляет методическую и научную базу для проектирования и модернизации привода исполнительных механизмов производственных швейных машин.
Большинство исследований, посвященных проблемам шума и вибрации машин, содержит разделы, отражающие методы и средства их снижения. Виброизоляция достигается путем уменьшения коэффициента прохождения акустической энергии при введении упругих виброизолирующих прокладок, акустических мостиков на путях распространения структурного шума от корпуса швейной машины к рабочему столу.
В настоящее время в швейных машинах широко применяются различные виброизолирующие материалы: губчатые резины, губчатый каучук, пенопласт, поролон, войлок волосяной, картон и др.
Предложенная математическая модель системы виброизоляции швейной машины позволяет методом начальных параметров в матричной форме определять ее виброизолирующий эффект в децибелах и динамические характеристики. Предлагается установить головки машины на виброизоляторы из резины ВП (ТУ 38–105376–72) марок 4926 и крепить электродвигатель посредством втулок из резины 4947. Приведенные экспериментальные данные показывают, что применение этих резиновых виброизоляторов на производственной швейной машине 1022М класса дали уменьшение локальной вибрации стола швейной машины в диапазоне частот 8–1000 Гц до значений ниже нормативных.
Кроме того предлагается амортизатор, устанавливающийся под ножками стола швейной машины. Амортизатор включает в себя корпус прямоугольной формы размеров 1,25x0,6 м. Такой размер обеспечивает установку всех четырех ножек на один амортизатор. В корпусе должен быть помещён пористый пеноматериал плотностью 40 кг/м. На пеноматериал укладывается лист материала из прессованного дерева толщиной 2,5 см.
Метод вибропоглощения заключается в нанесении на вибрирующие металлические поверхности специальных материалов с большими внутренними потерями колебательной энергии. В результате этого увеличивается коэффициент её потерь, подавляются резонансные колебания конструкции, уменьшается передача звуковой энергии от места возбуждения к месту излучения.
Если использовать в комплекте со швейной машиной набор крышек, изготовленных из многослойных материалов, физико-химические характеристики которых обеспечивают защитные свойства -позволяют изолировать оператора от вредных шумовых воздействий. Крышки имеют различную конфигурацию и крепятся с использованием шарнирных петель к поверхности рабочего стола машины. В предлагаемом наборе имеется, например, крышка, закрывающая зону перемещения иглы швейной машины. Эта крышка имеет нижнюю часть с фигурным вырезом, обеспечивающим возможность обслуживания машины, и верхнюю часть, заполненную шумопоглощающим прокладочным материалом. Крышки снабжены полостями, предназначенными для эффективного отвода тепла, которые выделяется при работе швейной машины.
Важным условием получения качественной строчки на швейной машине с реечным механизмом транспортирования ткани является постоянство и надежность контакта рейки с тканью во время транспортирования.
Исходя из требований технологического характера, требуемая траектория движения рейки состоит из следующих участков:
- —ейка поднимается вертикально над уровнем игольной пластины и зажимает материалы между зубцами и нижней плоскостью прижимной лапки. Этот участок соответствует перемещению зафиксированных материалов рейкой на заданную величину. Рейка двигается параллельно поверхности игольной пластины требуемом направлении перемещения материалов. Рейка опускается вертикально. На участке холостого хода два варианта движения рейки: 1) рейка двигается по траектории, являющейся зеркальным отображением траектории;2) рейка двигается по произвольной траектории.
Трехцентровые кулачки используются в приводе механизмов швейных машин для обеспечения движения их рабочих органов с выстоями в крайних положениях: движение толкателя происходит по циклограмме «прямой ход -выстой — обратный ход — выстой». Достоинство этих кулачков заключается в том, что они позволяют выполнить толкатель в форме вилки, исключая необходимость использования для геометрического замыкания контркулачков.
Задача проектирования таких кулачков отличается от задачи проектирования, например, кулачков применяемых в ткацких станках (батанные, зевообразовательные механизмы): после определения соотношений между радиусами кривизны участков профиля возникает необходимость расчета кинематических функций толкателя по геометрическим параметрам кулачка.
Полученные зависимости показывают, что движение толкателя осуществляются с мягким ударом, то есть механизм в некоторой области частот вращения кулачка может быть источником повышенной вибрации и шума, излучаемого машиной, которой он используется. Скачок в аналоге углового ускорения толкателя в основном определяется отношением разницы радиусов кривизны участков профиля к расстоянию между осями вращения кулачка и толкателя.
В результате был синтезирован новый механизм транспортирования ткани в габаритах аналогичного механизма транспортирования ткани швейной машины, с заданными технологическими и конструктивными параметрами, с прямолинейным и практически параллельным игольной пластине участком движения среднего зуба зубчатой рейки.
Наибольшие амплитуды скоростей и соответственно излучаемого шума имеют собственные колебания, возбуждаемые на частоте 1023 Гц. Значимы также колебания на частотах 2632 Гц, 2024 Гц и 959 Гц. На данных частотах амплитуды сопровождающих колебаний выше амплитуд колебаний, возбуждаемых начальным возмущением. На частоте 1023 Гц наибольшую амплитуду скорости имеет П-ой пролет листовой пружины, на частотах 2632 Гц и 2024 Гц — 1-й пролет, на частоте 959 Гц — зубчатая рейка.
Амплитуды скоростей колебаний, возбуждаемых начальным возмущением, не зависят от частоты вращения главного вала машины, а зависят от силы Р0 начального давления лапки на стачиваемый материал. Наоборот, амплитуды сопровождающих колебаний в соответствие зависят от частоты кинематического возмущения и не зависят от силы.
Для определения влияния конкретных параметров на уровень виброскоростей системы варьировались моменты инерции масс, коэффициенты жесткости участков вала и ременных передач, число оборотов главного вала и усилие нажимной лапки.
Амплитуды виброскоростей сопровождающих колебаний, вызываемых силой сопротивления нажимной лапки, в октавных полосах 500... 2000 Гц несущественны. В этих же полосах несущественны все колебания шкива моделирующего инерционные свойства ротора электродвигателя.
Механизм движения иглы имеет наибольшие амплитуды виброскоростей: сопровождающих колебаний, вызванных переменным приведенным моментом инерции на 3-ей частоте; сопровождающих колебаний, вызванных сопротивлением нажимной лапки — на 1-ой частоте; собственных колебаний, вызванных начальным возмущением — на 2 -ой частоте.
Увеличение частоты вращения главного вала ведет к резкому увеличению амплитуд виброскоростей, вызванных изменением приведенных моментов инерции масс звеньев и начальными условиями вследствие периодичности процесса. При 1(к) снижении частоты возмущения увеличиваются амплитуды виброскоростей сопровождающих колебаний, вызываемых силой сопротивления нажимной лапки.
