ТИП V. АНАЛИЗ РАБОТЫ МНОГОИГОЛЬНОГО ВЫШИВАЛЬНОГО ПОЛУАВТОМАТА

Предусматривается выполнить анализ циклограммы, технологических особенностей и производительности многоигольного вышивального полуавтомата.

5.1. Исходные данные

На рис. 5.1 изображена плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя многоигольного вышивального полуавтомата.

На схеме приняты следующие обозначения:

l₁ – расстояние от оси главного вала (точка О) до поверхности игольной пластинки; l₁=189 мм; l₂ – расстояние между осями главного и челночного валов; l₂=211 мм; ₁ - толщина материала; ₂ - толщина игольной пластинки; ₂=2 мм; d - диаметр окружности, соответствующий траектории движения носика челнока; d=32 мм; n – частота вращения главного вала, которая определяет скорость кривошипа ОА; l_ст – длина стежка.

N₁ и N₂ – точки расположения нитенаправителей. Считается, что точка Е и нитенаправители N₁ и N₂ лежат в одной плоскости, совпадающей с плоскостью чертежа.

Угол  является переменной величиной. Он задает текущее положение кривошипа ОА и отсчитывается от оси У против часовой стрелки.

Задание

1. Построить цикловую диаграмму перемещения иглы. Определить по диаграмме углы, соответствующие входу иглы из ткани и моменту захвата носиком челнока петли-напуска игольной нити.

Построить цикловую диаграмму подачи-выбирания нити нитепритягивателем. По диаграмме определить периоды, соответствующие подаче нити, выбиранию нити из челночного устройства, затяжке стежка и сматыванию нити с бобины или катушки.

Построить цикловую диаграмму работы машины челночного стежка. Проанализировать взаимодействие инструментов в процессе образования стежка.

2. Рассчитать быстродействие координатного устройства. Выполнить расчет производительности при обслуживании швеей одного или двух вышивальных полуавтоматов.

3. Провести анализ характерных причин эксплуатационных отказов полуавтомата.

4. Разработать пространственную кинематическую схему механизмов полуавтомата.

Рис. 5.1. Плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя

5.2. Содержание проекта. Методические указания к его выполнению

Пояснительная записка к курсовому проекту содержит следующие разделы.

Введение.

1. Построение циклограммы полуавтомата.

2. Расчет производительности.

2.1. Расчет быстродействия координатного устройства.

2.2. Расчет производительности.

3. Отказы швейного полуавтомата и их причины.

4. Описание кинематической схемы полуавтомата.

Заключение.

Литература.

В разделе «ВВЕДЕНИЕ» формируется постановка задачи проекта, приводятся исходные данные.

В разделе «ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛОГРАММЫ ПОЛУАВТОМАТА» выполняется построение цикловых диаграмм механизмов иглы, нитепритягивателя, челнока, координатного устройства.

За начало отсчета при построении цикловых диаграмм принимается крайнее верхнее положение иглы, соответствующее углу поворота кривошипа ОА =0 (рис. 5.1).

Диаграмма перемещения иглы строится по заданным значениям координат S, мм. Эти координаты откладываются от оси абсцисс О₁₁, являющейся вспомогательной. Она совпадает с крайним верхним положением иглы.

Основная ось О на диаграмме совпадает с положением плоскости игольной пластинки. Для определения ее местоположения необходимо знать глубину погружения острия иглы относительно плоскости игольной пластинки - у_пп.

,

где y_пч – глубина погружения острия иглы относительно траектории движения носика челнока; y_к - конструктивный параметр, задающий расположение носика челнока в его крайнем верхнем положении относительно плоскости игольной пластинки.

Величина y_к рассчитывается по значениям l₁, l₂ и d (см. рис. 5.1):

Рис. 5.2. Положения иглы при входе в отверстие игольной пластинки (а) и при захвате петли-напуска носиком челнока (б)

Значение y_пч находится по условиям захвата петли-напуска с учетом конструктивных параметров иглы.

Согласно рис. 5.2

,

где h – петельный ход или высота подъема иглы из нижнего положения до момента захвата петли-напуска носиком челнока; h_к – конструктивный параметр иглы, расстояние от острия до верхней кромки ушка;  – превышение носика челнока над верхней кромкой ушка иглы в момент захвата.

Петельный ход h является в швейных машинах регулируемым. Для универсальных машин челночного стежка принимают h=1,5..2,5 мм. Превышение носика челнока над верхней кромкой ушка иглы в момент захвата также является регулируемым и составляет =1,2..2,0 мм.

Определив y_пп, откладываем его на диаграмме от крайнего нижнего положения иглы и проводим ось О, совпадающую с плоскостью игольной пластинки.

Точки пересечения данной оси с диаграммой определяют моменты входа и выхода острия иглы из материала. Их положение зависит от толщины сшиваемых материалов ₁. Аналогично определяем на диаграмме точки входа и выхода острия иглы из материала.

При подъеме иглы из крайнего нижнего положения на величину петельного хода h происходит захват носиком челнока петли-напуска игольной нити. Откладывая расстояние h на диаграмме от крайнего нижнего положения и проводя параллельно оси абсцисс горизонтальную линию, получаем точку, соответствующую захвату петли-напуска.

Диаграмма перемещения нитепритягивателя строится по заданным значениям L, мм.

При построении диаграммы ось ординат L следует направлять вниз, что более удобно для последующего анализа.

На диаграмме должны быть выделены точки, соответствующие крайнему верхнему и крайнему нижнему положениям глазка нитепритягивателя. Точками также отмечаются периоды, соответствующие затяжке стежка и сматыванию нити с бобины в количестве, достаточном для образования последующего стежка.

Следует учитывать, что в период затяжки стежка нитепритягиватель выбирает нить длиной L_зат. Согласно рис. 5.3

.

Кроме того, за один оборот главного вала машины в стежок укладывается нить длиной

.

Длина стежка в полуавтомате регулируется. При анализе работы нитепритягивателя значение принимается в соответствии с заданием.

Рекомендуется диаграмму челнока изображать в виде зависимости y=y (). Угол y отсчитывается от вертикальной оси, совпадающей с линией действия иглы, и определяет текущее положение носика челнока. Т.к. челнок вращается в два раза быстрее главного вала

.

При построении диаграммы челнока y=y () определяется его рабочий ход. Рабочий ход челнока соответствует периоду от момента захвата петли-напуска до момента сброса петли со шпуледержателя. Угол поворота челнока для момента сброса петли принимается равным .

Рис. 5.3. Схема затяжки стежка и угол поворота носика челнока

Диаграмма двигателя материала для полуавтомата с координатным устройством отличается от диаграммы двигателя материала для универсальной машины. Момент начала продвижения принимается соответствующим моменту выхода иглы из материала, момент окончания продвижения – моменту прокола.

Технологическая схема работы полуавтомата выполняется на основе циклограммы. Для этого на цикловой диаграмме штриховыми линиями выделяют заданные углы поворота главного вала . Применительно к определенному моменту, заданному углом , составляется схема. На ней отражаются инструменты и трасса игольной нити от бобины до шва. Отмечается направление движения инструментов. Для челнока задается положение носика. Угол y, определяющий это положение, рассчитывается по циклограмме.

В расчетно-пояснительной записке приводятся описания каждой схемы, расчет значения угла y и анализ взаимодействия инструментов машины.

В разделе «РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ» выполняется расчет быстродействия координатного устройства и производительности полуавтомата по методике, изложенной ниже.

5.3. Расчет быстродействия координатного устройства

Исходные данные для расчета: l_ст - длиной стежка, мм; n - частота вращения главного вала, об/мин; u_общ - общее передаточное число от ротора шагового электродвигателя к каретке координатного устройства, рад/м; - приведенный к ротору момент инерции масс подвижных деталей, кг^.м²; m – масса пялец с заправленным материалом, кг.

Координатное устройство приводится в движение от двух шаговых электродвигателей типа ДШ-200-0,5.

На рис. 5.5 показаны графики перемещения S (мм), скорости V (м/c) и ускорения a (м/c²) каретки координатного устройства, на которой закреплены пяльцы с заправленным материалом. Движение каретке передается от шагового электродвигателя посредством зубчатой и тросовой передач. В связи с тем, что общее передаточное число u_общ кинематической цепи остается постоянным, на том же рисунке приведены обозначения угла поворота ротора шагового электродвигателя ^o, угловой скорости  (рад/c) и углового ускорения  (рад/c²) ротора шагового электродвигателя.

Зададимся частотой вращения главного вала n (об/мин) и длиной стежка l_ст, мм.

Выполним проверочный расчет шагового электродвигателя.

Время одного оборота главного вала швейной головки

.

Транспортирование материала возможно, только когда игла находится вне материала, поэтому время транспортирования составляет

,

где k-коэффициент отношения холостого хода иглы _хх, выраженному в градусах, к углу полного оборота главного вала:

.

Для расчета коэффициента k необходимо воспользоваться диаграммой вертикальных перемещений иглы.

При заданной длине стежка определяются максимальные скорость и ускорение каретки:

;

Определяем кинематические параметры ротора шагового электродвигателя:

; ; .

Максимальная частота управляющих импульсов, подаваемых на обмотки шагового электродвигателя

,

где - угловой шаг (или угловая дискрета) шагового электродвигателя, который задан в технической характеристике; для шагового электродвигателя типа ДШ-200-0,5

.

Линейная дискрета (или статическая погрешность) каретки координатного устройства определится по формуле

.

Нормальная работа шагового электродвигателя обеспечивается условием

,

где - механическая характеристика шагового электродвигателя ДШ-200-0,5, приведенная на рис. 1.4; - момент сил сопротивления, приведенный к ротору шагового электродвигателя; - приведенный к ротору момент инерции масс подвижных деталей.

Момент сил сопротивления, приведенный к ротору шагового электродвигателя определим по формуле

,

где m – масса пялец с заправленным материалом; g-ускорение свободного падения (g=9,81 м/c²); - коэффициент трения пялец о промышленный стол полуавтомата, приближенно примем =0,2.

После определения требуемого момента шагового электродвигателя по формуле , отмечаем точку (f_max; ) на графике рис. 5.4.

В том случае, если данная точка окажется ниже линии графика, шаговый электродвигатель выдерживает заданный скоростной режим, определяемый частотой вращения главного вала n (об/мин) и длиной стежка l_ст, мм.

Если же точка окажется выше линии графика, то при данной длине стежка необходимо снизить частоту вращения главного вала и повторить расчет заново.

По результатам расчетов строится график, приведенный на рис. 5.5, с полученными значениями. Как видно из расчетов, при увеличении длины стежка частота вращения главного вала швейной головки уменьшается. Это связано с тем, что шаговые электродвигатели «не успевают» переместить пяльцы на заданную длину стежка до того момента, когда игла проколет материал. В связи с этим скорость швейной головки устанавливается ступенчато в зависимости от длины стежка. Всего имеется четыре скорости и когда происходит отработка стежков малой длины, скорость швейной головки повышается; соответственно, при увеличении длины стежков скорость уменьшается.

Рис. 5.4. Механическая характеристика шагового электродвигателя

ДШ-200-0,5

Рис. 5.5. Кинематические характеристики ротора шагового электродвигателя и каретки координатного устройства

5.4. Расчет производительности полуавтомата

Рассмотрим расчет производительности на примере с числовыми данными. При выполнении курсового проекта необходимо воспользоваться данными, предложенными преподавателем в задании.

Исходные данные

1. Время выполнения вышивальных стежков.

Информация о количестве стежков различной длины в рисунке вышивки

сведена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Распределение количества стежков по их длине

2. Время перемещения игольницы при смене цвета.

Количество цветов вышивки – 5.

Среднее время одного перехода при смене цвета – 2 с.

3. Время, затрачиваемое на срабатывание обрезки.

Количество срабатываний механизма обрезки – 9.

Время одного срабатывания механизма обрезки – 2 с.

4. Время заправки ткани в пяльцы – 57 с.

5. Время установки пялец в зажимы – 22 с.

6. Время съема готовой вышивки – 25 с.

7. Время заправки игольной нитки после обрыва – 60 с.

Примем приближенно, что обрывы верхней нитки происходят по одному на вышивку. Промежутки времени от начала выполнения вышивки до обрыва (с) сведены в таблицу. Далее данные повторяются. Так, для четвертого обрыва время будет такое же, как и для первого, для пятого – такое же, как и для второго и т.д.

8. Смена шпули будет производиться через одинаковые интервалы наработки полуавтомата.

Время смены шпули – 50 с.

Количество нитки на шпуле – 30 м.

Машинное время определим по формуле:

,

где i - номер ступени скорости швейной головки; N_i – количество стежков, выполняемых на i-й скорости; n_i – частота вращения главного вала, соответствующая i-й скорости; t_обр – время срабатывания механизма обрезки; N_обр – количество циклов срабатывания механизма обрезки; t_иг – время перемещения игольницы при смене цвета; N_иг – количество цветов в вышивке

Время загрузки изделия определим как сумму времени заправки ткани в пяльцы и установки пялец в зажимы

.

Время выгрузки изделия

.

Наработка полуавтомата до выработки одной шпули

,

где - длина челночной нитки на шпуле; - длина челночной нити, расходуемой на вышивку.

Длину челночной нитки, расходуемой на вышивку, примерно определим как

,

где - длина стежка, - количество стежков заданной длины.

; ; (см. табл. с исходными данными).

В среднем одна смена шпули происходит за вышивок.

Определяем производительность вышивального полуавтомата при условии, что швея обслуживает один полуавтомат (вариант I). На рис. 5.6 показано построение диаграммы для определения производительности. Обслуживание швеей одного полуавтомата будет сводиться к выполнению следующих действий, которые носят название «вспомогательные операции»: загрузка изделия, устранение обрывов ниток (либо смена шпули), выгрузка изделия. В то время, когда полуавтомат выполняет вышивку («основная операция»), швея имеет возможность подготовиться к выполнению вспомогательных операций, а также заправить шпулю.

На рис. показано построение диаграммы при условии обслуживания швеей двух полуавтоматов (вариант II). Обслуживание будет дополнительно заключаться в переходах от одного полуавтомата к другому и обратно для выполнения вспомогательных операций (время перехода считается незначительным и не учитывается)нению вспомогательных опевтомата к другому и обратно для загрузки изделия,вов нит. Переходы обозначены вертикальными стрелками.

В начальный момент времени швея выполнила загрузку изделия на первый полуавтомат, нажала кнопку «Пуск». Далее первый полуавтомат выполняет вышивку в автоматическом режиме, поэтому швея имеет возможность перейти ко второму полуавтомату и выполнить на нем загрузку второго изделия. После небольшого перерыва на первом полуавтомате произошел обрыв нити (или закончилась нитка на шпуле или же произошел отказ полуавтомата). В случае возникновения отказа швея не принимает мер для самостоятельного его устранения, а вызывает механика. Для устранения обрыва работница переходит к первому полуавтомату. После устранения обрыва по истечении некоторого времени произошел обрыв нитки на втором полуавтомате.

Рис. 5.6. Определение производительности графическим методом

Поэтому швея переходит ко второму полуавтомату. Как видно, в связи с возникновением обрывов время выполнения вышивок увеличилось на величину . После окончания времени выполнения вышивки на первом полуавтомате швея переходит к нему для того, чтобы снять готовое изделие и установить новое. В это время второй полуавтомат простаивает некоторое время. Далее последовательность действий швеи выглядит аналогично.

После построения диаграмм за промежуток времени t=1 ч определяем, какое количество вышивок было выполнено за это время (количество вышивок может быть и дробным). Выполняем перевод в единицы [вышивок/cмену].

Производительность за промежуток времени t=1 ч по вариантам I и II обозначим и [вышивок/час], [вышивок/смену].

Определим также производительность аналитически.

По первому варианту

.

Эта формула получена в предположении, что в среднем за время одной вышивки происходит один обрыв нитки (или замена шпули).

Среднее время устранения этих сбоев ,

где - время устранения одного обрыва; - время замены шпули; - количество вышивок, которые можно выполнить за одну установку шпули

,

вышивок/час.

По второму варианту

.

Эта формула получена в предположении, что машинное время полностью совмещено со вспомогательным.

вышивок/час.

Несмотря на высокую производительность, полученную по второму варианту, окончательный вывод о целесообразности обслуживания нескольких полуавтоматов делается исходя из расчета экономической эффективности сравниваемых вариантов.

Полученные графически и аналитически значения производительности по двум вариантам сравниваются.

В разделе «ОТКАЗЫ ШВЕЙНОГО ПОЛУАВТОМАТА И ИХ ПРИЧИНЫ» выполняется анализ причин эксплуатационных отказов швейных полуавтоматов.

Ниже приведен перечень некоторых отказы швейных машин и полуавтоматов. По условию задания требуется составить схему отказов и их причин. Причины отказов необходимо показать на схеме в виде объектов (устройств, деталей швейной машины), которые привели к отказу. Пример: одним из отказов является обрыв ниток, причиной которого является высокое натяжение ниток. Натяжение ниток обеспечивается регуляторами натяжения, которому следует при поиске причины отказа уделить внимание. Поэтому на схеме обозначено: «регуляторы натяжения». Остальные примеры сравните по перечню и схеме.регулятор натяжения"ины)каза натяжения, которому следует при устранении отказа вспомогательным.

или замена шпули).

о.и установи

Часть схемы показана на рис. 5.7.

1. Обрыв ниток

- нитки недостаточно прочные, неровные, с узелками;

- высокое натяжение ниток;

- игла с плохо отполированным ушком, с заусенцами в желобке;

- отверстие под иглу в игольной пластине разработано, имеет неровную поверхность, заусенцы, зазубрины;

- нитенаправители имеют царапины, заусенцы;

- неправильная заправка верхней нитки;

- на носике челнока имеются заусенцы или острые края.

2. Пропуск стежков

- тупая или погнутая игла;

- номер иглы не соответствует номеру нитки и толщине материалов;

- неправильная установка иглы по высоте относительно носика челнока;

- неправильная установка иглы, коротки желобок несколько повернут в сторону от носика челнока;

- носик челнока несвоевременно подходит к игле при захвате петли-напуска;

- несвоевременно происходит продвижение (игла находится в ткани) и игла изгибается;

- конец нитки выскакивает из ушка иглы при первом проколе;

- носик челнока затупился или сломался;

- игла установлена в иглодержателе не до упора;

- лапка установлена слишком высоко и не прижимает материал к игольной пластине.

3. Некачественная затяжка стежков

- неправильно отрегулировано натяжение ниток;

- малый зазор между пазом корпуса челнока и пояском шпуледержателя;

- шайбы регулятора натяжения имеют заусенцы или износились;

- пластинчатая пружина на шпульном колпачке износилась;

- плохая намотка ниток на бобине;

- несвоевременно происходит продвижение;

- неправильно отрегулировано натяжение компенсационной пружины.

4. Искажение длины стежка

на универсальных швейных машинах:

- слабый прижим ткани лапкой;

- стержень лапки заедает в направляющих;

- затупились зубцы рейки;

- износ соединений и люфты в регуляторе длины стежка;

на полуавтоматах с координатным устройством

- высокое натяжение ниток;

- растянулись тросики координатного устройства;

- люфты в направляющих координатного устройства.

Рис. 5.7. Схема наиболее распространенных отказов и их причин

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: