Файл: Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие.pdf

Определение действительной траектории движения центра пальца, соединенного с нитеводителем

Действительная траектория движения центра ролика, закреплен­ ного на пальце, зависит не только от профиля паза на всем его протяжении, но и от вида замыкания ролика с кулачком, величины зазоров в кинематических парах, величины сил трения и сил инерции, и других параметров.

При силовом замыкании кинематической пары ролик всегда прижимается к нижней грани паза кулачка, внизу перекатывается по выемке, а вверху— по мыску (рис. 217).

Рис. 217. Траектория движения центра пальца при силовом замыкании:

/ — кулачок; 2 — ролик; 3 — палец; 4 — штанга нитеводителя

При перекатывании ролика через мысок Е последний быстро притупляется. Иногда мыски делают с закруглениями.

Так как ролик с пазом кулачка и со своим пальцем выполняют по подвижной посадке, которой соответствует суммарный зазор Д, то центр пальца при перекатывании ролика по выемке А гВ г пе­ ремещается по дуге Т 2Т 1 с радиусом

где Д і — зазор между роликом и пазом кулачка; Дг — зазор между роликом и пальцем, на котором сидит

ролик.

349

Следовательно, при перемещении центра пальца по дуге T 2T t кинематические параметры нитеводителя можно подсчитать по

выведенным выше формулам, заменяя радиус R на R1=-^~.

При перекатывании ролика через мысок Е центр пальца перемещается по дуге /С2Р 2 с радиусом

Действительная траектория движения центра пальца при си­ ловом аамыкании описывается кривой Т йТ гК 2Р 2Т 2Т 0 при усло­ вии отсутствия зазоров и люфтов в червячной передаче к цилин­ дрическому кулачку.

Таким образом, на центрифугально-формовочных машинах в момент смены направления движения нитеводителя в нижнем положении возникает ускорение, во много раз большее, чем в мо­ мент смены направления в верхнем положении. Это обстоятель­ ство обязательно следует учитывать при силовом исследовании механизма.

В подавляющем большинстве случаев в кинематических парах привода к мотальному кулачку имеются зазоры и даже люфты. Нетрудно видеть, что в момент смены направления движения ните­ водителя эти зазоры и люфты будут выбираться: при подъеме ните­ водителя — в одном направлении, а при опускании — в противо­ положном.

Время выбора зазоров и люфтов можно определить аналити­ чески или экспериментально; суммарная величина зазоров и люф­ тов и время их выбора влияют на закон перемещения нитеводителя.

При горизонтальном расположении штанги нитеводителя дей­ ствительная траектория движения центра пальца зависит от соот­ ношения между силой трения и силой инерции штанги.

Если сила инерции U штанги меньше силы F трения в ее опо­ рах, то ролик соприкасается с обоими мысками профиля паза

Если U > F, то в крайних положениях ролик со штангой по инерции продолжает движение до встречи с противоположной стороной паза. В этом случае определить теоретически траекто­ рию движения пальца в крайних положениях чрезвычайно трудно. Обычно, если в этом есть необходимость, траектории движения пальца изучают экспериментально.

350

При переходе ролика с ветви подъема на ветвь опускания (и наоборот) меняется направление момента от силы N нормаль­ ного давления относительно оси вращения плоского кулачка. Как только величина этого момента превзойдет момент от сил тре­ ния в кинематических парах привода, сразу начинают выбираться зазоры и люфты. Если этот выбор происходит при работе кулачка, то при выборе зазоров и люфтов нитеводитель выстаивает. Если выбор зазоров и люфтов происходит при перекатывании ролика

Рис. 218. Схема к определению времени смены направления движения и выстоя нитеводителя в крайних положениях

через мысок кулачка, то движение нитеводителя ускоряется и напоминает по характеру свободное падение груза. Это ускорен­ ное движение особенно заметно при большом износе зубьев зуб­ чатых колес привода к кулачку, больших люфтах и высокой ча­ стоте вращения мотального кулачка.

При перекатывании ролика по мыску возможно даже наруше­ ние контакта между роликом и кулачком, — происходит так назы­ ваемый отрыв ролика от кулачка. Это явление нежелательно по­ тому, что в этот момент на некоторой длине намотки нарушается закон перемещения нитеводителя, а главное, происходит удар ролика по кулачку в момент вхождения их в контакт. Ударные нагрузки ведут к интенсивному износу кулачка в местах соударе­ ния его с роликом и к еще большему нарушению закона движе­ ния нитеводителя.

Силовое замыкание обычно обеспечивают кольцевыми и ните­ направительными планками, веретенными брусьями со всеми за­ крепленными на них деталями.

Для примера рассмотрим отрыв ролика на кольцевых машинах. В верхнем положении кольцевой планки ее скорость равна нулю,

351

а разность между весом планок и силами инерции, действующими на планку, положительная, т. е. выполняется условие силового замыкания. Опускание нитеводителя происходит под действием его собственного веса.

Пренебрегая трением в опорах колонки и трением движущихся деталей о воздух, с некоторым приближением можно принять, что нитеводитель при опускании совершает свободное падение, кото­

кулачка при уменьшении его радиуса-вектора как бы удаляется от верхнего положения нитеводителя. Если скорость удаления профиля кулачка больше скорости падения нитеводителя, то ветвь опускания кулачка не может сообщить нитеводителю за­ данный закон движения.

Следовательно, необходимым условием силового замыкания является наличие положительной разности между скоростью падения ролика, работающего с кулачком, и скоростью удаления центрового профиля ветви опускания кулачка.

За время свободного падения нитеводителя кулачок повора­ чивается на угол ер, а его радиус-вектор изменяется до величины р, т. е. профиль ветви опускания кулачка удаляется от верхнего

где т — передаточное число кинематической схемы мотального механизма.

Для определения т необходимо найти зависимость радиуса р ветви опускания кулачка от ф или t.

В производстве химических волокон на кольцевых машинах применяют цилиндрическую намотку, причем профилем кулачка является архимедова спираль. В этом случае

РРтах

где

Ртах — Ртіп

t,on

т

здесь /on— время, в течение которого р изменяется от ртах до

Ртіп> Е — эксцентриситет кулачка.

Таким образом,

Е

Р — Ртах *

*оп

а условие силового замыкания принимает вид

gx2 Ex 2т ' ten ‘

Отсюда найдем минимально возможное значение времени свобод­ ного падения нитеводителя

здесь H — амплитуда колебания нитеводителя. За это время нитеводитель пройдет путь

Упад :

gn &1п

а соударение ролика с кулачком произойдет в точке, где

При равномерном вращении кулачка соударения происходит при повороте кулачка на угол

Таким образом, при силовом замыкании под действием веса движущихся деталей происходит отрыв ролика от ветви опуска* ния кулачка при скорости со >> 0.

Для уменьшения или полного устранения удара ролика по

При увеличении со и уменьшении времени ton опускания ните­

с более пологой ветвью опускания, т. е. наматывать прослойки при опускании нитеводителя с меньшим шагом, чем при его подъеме.