Расчет и исследование виброизолирующей опоры механизма нитепритягивателя швейной машины

Механизм нитепритягивателя швейной машины (рис.1) является одним из главных источников колебаний корпуса швейной машины

Реакцию Rс

в

шарнире С механизма представим в виде векторной суммы проекций

R xc ,   R yc

на оси X и Y. Если ось шарнира С закреплена в корпусе, то передаются на корпус, вызывая его колебания.

Rс»

xc

R yc

полностью

Рисунок 1 - Схема механизма нитепритягивателя

Силы, передаваемые на корпус, можно существенно уменьшить, если шарнирную ось С закрепить в промежуточной детали 1 (рис.2), а саму деталь 1 закрепить на упругом основании в виде Г-образной пластинчатой пружины. На рис. 2 точка S – центр массы детали 1.

Рисунок 2 - схема виброизолирующей опоры

Под действием силы Rc деталь 1 совершает колебательное движение. Представим его как сумму колебательных поступательных движений вдоль осей X и Y под действием возмущающих сил R , R и пренебрежем вращательным xcyc движением детали 1.

При исследовании колебаний детали 1 следует учесть влияние кинематически связанных с ней звеньев механизма нитепритягивателя.

Обозначим через m_прx и m_прy - приведенные к детали 1 массы звеньев механизма нитепритягивателя при ее движении вдоль осей X и Y. Тогда в уравнениях движения детали 1 с массой m 1 следует учитывать приведенные массы:

m = m + mAm прx         прx1        1

m = m + mA^x прy        прy1       1

С учетом этого уравнения упругих колебаний детали 1 вдоль осей X и Y имеют вид:

d2x mnpx dtF + kx ' x = Rxc ,(3)

d2y mnpx "dF+ky' у = Ryc,(4)

где - k _x , k _y коэффициенты жесткости упругого основания по осям X и Y.

Коэффициенты k _x , k _y можно определить из соотношений:

kx =

ky =

^ и x ’

^ 11 У ’

где ^ 11 x , ^ 11 y перемещения массы m 1 под действием единичной приложенной в точке С, в направлении действия, соответственно, R _xc , определяемые по методу Верещагина[2]:

силы,

R yc ,

le2 + l13 + ^LL-el-

^х x =  ---3----3—

11              EI

,

l1- +1112

£n У = 3----

¹¹ EI

,

где: Е – модуль упругости материала пластинчатой Г-образной пружины,

bh3

I - момент инерции сечения пластинчатой пружины, I = —^

.

Расчетами на ЭВМ для швейной машины 31-го ряда Оршанского

«Легмаш» определены проекции R , R и установлено, что в xcyc приближении эти проекции могут быть представлены в виде:

Rxc = Rxo • sin Qt, xc xo

завода первом

Ryc = Ryo • sin ( sin Qt + a ) - Ro , где: Q - угловая скорость ведущего звена механизма, Q = 471 рад/с;

а = 4,71 рад; R = 130 Н , R_m = 53,5 Н , R = 28 Н . xo                  yo                   o

В общем случае величины m_прx и m_прy в (1) и (2) являются переменными,

однако при достаточно большой массе m 1 детали 1 доля m _{прx 1} и m _{прy 1} в (1) и (2)

мала и можно полагать m и m приближенно постоянными. прx ₁        прy ₁

С учетом этого, разделив члены уравнений (3) и (4) на m прx ₁ , m _{прy 1} и

обозначив:

kx

т прx

Юох ,

k y

m прy

2 , oy ,

R xo

m прx

= qx

R yo m прy R o m пр

= q y ,

= Q o ,

получим:

dx

—_г + ю_птx = q Sin Q t , 2 ox x

dt dy 2

-~т+« y = Qysin (Q t+a)—q о

В [3] показано, что для колебаний массы, закрепленной на упругом основании, описываемых уравнением вида (3), (4) силы R x , R y , передаваемые на неподвижное основание, определяются из равенств:

где   P x , Р у

-

R x

R

динамические

= P x R xc ,

= P y R yc , коэффициенты возрастания амплитуд,

определяемые из равенств:

в =1

^Px   Q ²

«2 oх ey = П2"

® oy

,

- 1

Рассмотрим расчет параметров виброизолирующей опоры для швейной машины 31-го ряда Оршанского завода «Легмаш».

Из конструктивных соображений принимаем (см. рис. 2): l1=78 мм, l2=28 мм, mпр=0,6 кг. Предварительным расчетом по формулам (5)-(8) определяем h = 4 мм. Выполняем упругое основание из двух слоев стальных пластин толщиной h = 2 мм. После изготовления Г-образной пружины и установки ее на корпус машины посредством эксперимента уточняем значения k, k: xy

НН            рад kT = 30---, kv = 20---. Из (9), (10) определим to = 227,3——;

xy           ох

мм мм                                с

« оу = 187,1

рад

с

; а из (11), (12) - в _х и в _у ^: P x = 0,3 ; P _y = 0,16 . При этом

статическое перемещение массы

R , R составляет:

xcyc

под действием амплитудных значений

А = Rxo стx kx

130 H

--------= 4,33 мм ;

30 H / мм

A стy

R yo + R o k y

53,5 + 28

= 4,075 мм .

Амплитуда колебаний массы m 1 в направлениях осей X и Y составляет:

A x = в _х • A_cmx = 0,3 • 4,33 мм = 1,3 мм ;

A_v = в • A _v = 0,16 • 4,075 мм = 0,65 мм . yyстy

Как показали исследования, полученные значения амплитуды колебаний не оказывают существенного влияния на длину подаваемой нитепритягивателем нитки.

Для оценки эффективности предлагаемых мероприятий упругая опора была установлена на швейной машине 31-го ряда и проведены экспериментальные исследования виброскорости в характерных точках 1…6 корпуса (рис. 3) швейной рад машины при частоте вращения главного вала L2 = 4/1----.

с

Рисунок 3- Точки замеров виброскорости корпуса швейной машины

Измерения виброскорости производились прибором ВШВ-003-М2. В качестве преобразователя механических колебаний в электрические сигналы использовался вибропреобразователь ДН3-М1.

Результаты измерений до установки упругой опоры сведены в таблицу 1, а после установки – в таблицу 2.

Таблица 1

№ п.п.	Виброскорость, дБ Среднегеометрические частоты октавных полос (до установки виброизолятора)
	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
1	50	67,9	87,3	71	61,3	62,3	60	58
2	45,3	64,3	79,3	64	58	53	55	53
3	46,6	66,3	83,6	70	60	60	52	51,3
4	44	64	85,6	70,6	61	60,3	57	54
5	52	65,3	85,3	69	68	70	70	70
6	50	60	79,6	68	59,3	56	60	60

Таблица 2

№ п.п.	Виброскорость, дБ Среднегеометрические частоты октавных полос (после установки виброизолятора)
	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
1	42	60	76	69	58	60	57	54
2	38	59	72	62	52	52	53	51
3	42	62	76	69	60	60	52	50
4	34	60	74	69	58	58	56	52
5	46	60	70	70	66	58	57	57
6	45	58	68	66	54	54	58	56

Из сравнительного анализа данных таблиц 1, 2 следует, что в результате установки упругой опоры имеет место значительное снижение уровня виброскорости во всех точках.

Наибольшее снижение виброскорости, на 15,3 дБ, получено в точке 6 при частоте 31,5 Гц, наименьшее, на 7,3 дБ,- в точке 2 при частоте 16Гц.

Таким образом, установка опорного шарнира нитепритягивателя на упругую опору дает значительное снижение виброактивности корпуса швейной машины, недостижимое посредством известных методов. Так, например, уравновешиванием механизмов швейной машины[4] получено снижение виброскорости на 4,8 дБ.