Файл: Сурков, К. С. Влияние жесткости нити на ее натяжение при взаимодействии с петлеобразующими органами трикотажных машин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
19
левой |
ветви |
Р |
.меньше натяжения |
Т правой ветви. |
|
||
|
То или иное расположение жилки на стержне зависит от после |
||||||
довательности |
выполнения |
операции при помещении жилки на стержень |
|||||
и от |
процесса |
нагружения |
ее ветией. Так, |
например, симметричного |
|||
расположения |
жилки на стержне ( |
р и с.8 , а ) |
можно добиться |
только |
специальным выравниванием ее положения на стержне и регистрацией
при этом натяжения правой ветви с помощью осциллографа. Второй случай расположения ( р и с.8 , б. ) получается при перебрасывании че
рез стержень ненатянутой жилки с последующим медленным опусканием
груза. При этом увеличение натяжения правой ветви происходит за
счет перемещения жилки по неподвижному стержню, через который она
переброшена, в сторону левой ветви. |
Тагам образом, в данном |
слу |
||||
чае перед началом эксперимента левая ветвь жилки оказывается |
ве |
|||||
дущей с натяжением, равным |
Р , |
а правая - ведомой с |
натяжением |
|||
Т < р .Т р е т и й случай расположения |
жилки на стержне |
(р и с .8 ,в) по |
||||
лучается при резком опускании груза, |
при этом перед началом экс |
|||||
перимента натяжение правой ветви |
Т |
оказывается |
больше Р . |
Та |
||
ким образом, первоначальное |
расположение жилки на |
стержне оказы |
вает влияние на величину начального натяжения правой ее ветви.
Кроме того , оно оказывает влияние на величину угла охвата
стержня жилкой. Так как натяжение левой ветви ео всех трех случа
ях одинаково, форма оси |
этой ветви и положение точки ее входа |
на |
||||||||||||
поверхность |
стержня ( точки |
А,, |
А2 |
и А3 |
на рис. 8 ) будет |
так |
||||||||
же одинаковым для всех |
трех |
случаев. |
Величина |
угла охвата |
будет |
|||||||||
определяться |
положением |
точек схода ( |
8 f , |
В г , |
В3 ) правой вет |
|||||||||
ви |
с |
поверхности |
стержня. |
При |
меньшем |
натяжении |
правой; |
|||||||
ветви |
( |
р и с.8 , б |
) |
точка |
В2 будет расположена выше точки |
В\ |
, и |
|||||||
угол |
охвата |
а г |
в |
этом |
случае будет |
меньше |
утла |
охвата |
|
при |
симметричном расположении жилки на стержне. При большем натяжении
правой ветви ( р и с.8 , в |
) точка В 3 |
будет |
расположена |
ниже |
точки |
В \ , и соответственно |
угол охвата |
а 3 |
будет больше |
утла |
o t,. |
Все вышеизложенное заставило при записи осциллограмм обратить осо бое внимание на начальное положение жилки на стержне.
Последующая серия осциллограмм была записана при условиях -
соблюдения определенной последовательности операций помещения жил ки на стержень и нагружения левой ветви жилки грузом. Перед нача
лом записи каждой осциллограммы груз |
Р ( см .рис. |
6 ) , определись |
щий натяжение левой свободной ветви, |
приподнимали. |
При этом натя |
20
жение обеих ветвей жилки практически становилось |
равным |
нулю . |
||||
Жилка, благодаря своей упругости, |
принимала форму пологой дуги , |
|||||
I соприкасающейся со стержнем лишь в |
одной верхней |
точке. |
После |
|||
этого груз плавно опускали, отчего |
левая |
ветвь жилки получала |
||||
натяжение Р . При этом натяжение |
правой |
ветви |
со |
скобой, |
на |
|
которой наклеены тензодатчики, также увеличивалось. |
По мере |
опу- |
Рис. 9.
21
скания груза |
Р |
происходило ператягивание ш ш |
по |
поверхности |
||||||||
неподвижного стержня в сторону лавой ветви. Правая ветвь при |
||||||||||||
этом |
становилась ведомой, а ее |
натяжение |
Г |
к |
моменту |
полного |
||||||
опускания |
груза |
оказывалось меньше |
Р . |
Жилка |
занимала |
на стер |
||||||
жне |
положение, |
соответствующее |
схеме, |
показанной на р и с.8 ,б . По |
||||||||
сле |
опускания.груза |
Р включали осциллограф, |
а |
затем приводили |
||||||||
во вращение стержень. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Таким образом, во всех случаях перед началом записи осцил |
|||||||||||
лограммы |
левая ветвь |
жилки с |
висящим на |
ней грузом |
Р |
оказыва |
||||||
лась |
ведущей, |
а правая ветвь, |
натяжение |
которой |
фиксировалось |
|||||||
тензодатчиками, |
- ведомой, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Прр расшифровке |
осциллограмм были определены численные зна |
чения натяжения правой ведущей ветви жилки до начала вращения
стержня ( |
7“нач |
) и |
при вращении стержня ( Тг ) и приращение |
||
натяжения |
( |
ДТ |
) , |
получаемого ведущей ветвью жилки от |
враще - |
ния стержня. |
На р и с.9 эти результаты представлены в виде |
графи |
ка, выражающего характер изменения этих величин в зависимости от величины диаметра вращающегося стержня, через который пере брошена жилка.
Полученные результаты указывают на то , что натяжение 7~нач
правой ветви неодинаково при ее взаимодействии со стержнями раз
личных диаметров. График изменения |
натяжения |
Тг правой ветви |
||||
указывает |
на зависимость величины |
Т г ведущей ветви жилки при |
||||
враще-нии |
стержня от |
Г нач . При этом натяжение ведущей ' |
ветви |
|||
жилки при |
еевзаимодействии с вращающимся стержнем |
несколько |
||||
уменьшается с уменьшением его диаметра. |
|
|
|
|||
Следует отметить, что так же, |
как и в предыдущем |
экспери |
||||
менте, в |
последнем случае натяжение |
правой ведущей ветви |
жилки |
|||
оказалось |
больше натяжения ведомой, |
равного 4,905 Н |
, лишь при |
|||
взаимодействии'жилки с вращающимися стержнями |
больших диаметров |
|||||
( cL = 15 |
и 20 мм ) . |
При ее взаимодействии со |
стержнями |
малых |
диаметров натяжение ведущей ветви хотя и увеличилось на некото рую величину, но осталось меньше натяжения ведомой ветви, что
можно объяснить влиянием на него жесткости жилки; особенно ' это проявляется при огибании жилкой стержней малых диаметров.
Для того , |
чтобы оценить степень влияния жесткости жилки |
|||
на натяжение ве,пущей ветви |
при взаимодействии |
жилки с |
вращаю |
|
щимся стержнем, |
рассмотрим |
особенности этого |
взаимодействия в |
22
начальный период вращения стержня. На рис. 10 сплошной линией пс казано положение жилки до начала вращения стержня. Выше отмеча -
лось, что такое расположение жилки на стержне соответствует |
схе |
||
ме, представленной на р и с.8 ,б ( 7~нач < Р |
) . С момента |
начала |
|
вращения стержня силы трения, действующие на жилку на участке CD |
|||
ее непосредственного соприкосновения со стержнем, направлены |
в |
||
сторону вращения стержня. Эти силы вызывают |
перемещение |
всей |
Р ис.10.
правой ветви жилки в сторону вращения. При этом происходит набе гание правой ветви жилки на начинающий вращаться стержень, что вызывает изменение формы этой ветви и увеличение ее натяжения.
Обозначим некоторые характерные точки оси жилки в ее началь
I
23
ном положении: А - точка |
крепления |
правой ветви |
к скобе |
с тензо |
|||||||||||||
датчиками; |
С |
и |
2) |
- |
точки входа |
жилки |
на поверхность |
стержня |
|||||||||
и схода ее с поверхности; |
|
В - точка крепления к левой |
ветви |
||||||||||||||
груза |
Р . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проследимза перемещением этих точек в начальный |
период |
|||||||||||||||
вращения стержня, |
когда |
участок |
СВ |
|
жилки перемещается |
без |
|||||||||||
скольжения вместе |
с поверхностью стержня. При этом |
положение |
|||||||||||||||
точки |
А |
в |
пространстве |
остается практически |
неизменным. Точка |
||||||||||||
С переместится |
в положение, характеризуемое некоторым |
углом |
|||||||||||||||
й ср |
, на который |
повернулся стержень. Соответствующее линейное |
|||||||||||||||
перемещение |
этой |
точки |
AS = г Дер , |
где |
г |
|
- радиус |
стержня |
|||||||||
( радиус |
кривизны |
оси жилки ) . Точки |
В |
к |
В |
займут соответ |
|||||||||||
ственно |
положения |
D t |
и |
5 , , |
переместившись |
вдоль |
оси |
жилки |
|||||||||
на такую же, как |
и точка |
С |
, |
величину |
A S . |
Форма оси |
левой |
||||||||||
ведомой ветви жилки при этом не изменится. Натяжение ее |
останет |
||||||||||||||||
ся прежним. Форма же оси |
правой ветви |
жилки изменится. Точка Л/, |
|||||||||||||||
находившаяся на расстоянии |
AS |
от |
точки |
С |
, |
после |
поворота |
||||||||||
стержня |
на угол |
А(р |
займет |
положение |
точки |
С |
и будет |
точкой |
|||||||||
входа |
жилки |
на |
поверхность стержня. |
Благодаря |
этому |
уменьшится |
общая длина правой ветви, в результате чего она примет новое по
ложение между точками |
А |
и С , |
показанное на |
рисунке |
пунктир |
ной линией. |
|
|
|
|
|
Несомненно, что |
это |
изменение |
формы правой |
ветви, |
вызванное |
ее набеганием ( наматыванием ) на вращающийся стержень,' сопровож дается увеличением ее натяжения. Следует отметить, что величина
утла Ац> , |
на который повернется стержень, наматывая на себя |
пра |
||
вую ветвь |
жилки, и соответствующее этому углу перемещение AS яв |
|||
ляются конечными величинами. Они зависят как от максимальной |
ве |
|||
личины сил |
трения, |
так и от начальной, формы оси правой ветви |
и |
|
ее натяжения |
7~нач |
. Отметим также, что прй изменении формы |
оси |
|
правой ветви |
при ее |
набегании на вращающийся стержень действи |
- |
|
тельный угол |
охвата |
жилкой стержня несколько увеличивается, |
что |
вызывает соответствующее увеличение сил трения между поверхностью стержня и жилкой.
Набегание правой ветви жилки на стержень происходит до тех пор, пока возрастающие силы трения оказываются в состоянии прео долеть силы сопротивления, возникающие со стороны правой ветви при ее входе на поверхность стержня. Как только силы трения оказвваются не в состоянии преодолеть это сопротивление, начинается
24
скольжение поверхности стержня |
относительно жилки. |
Одновременно |
||||
с прекращением |
набегания п р в ой |
ветви на стержень |
заканчивается |
|||
изменение формы |
этой ветви, а ее |
натяжение достигает |
к этому |
мо |
||
менту своего наибольшего значения |
Тг .П осл е этого |
форма |
оси |
жилки практически остается неизменной, так как все силы, действу ющие на жилку, взаимно уравновешиваются и их изменений больше не происходит.
Таким образом, силы трения увеличивают натяжение правой ве дущей ветви, заставляя ее набегать на вращающийся стержень с из
гибом по поверхности стержня. Так, если радиус кривизны оси жил
ки в |
точке |
N будет $> нач |
, то после перемещения ее на величину |
|||
A S |
радиус |
кривизны в |
этой |
точке станет |
равным радиусу г вра |
|
щающегося стержня |
( без учета толщины самой жилки ) . |
|||||
|
Вычислим работу, |
которую произведут |
силы трения, заставляя, |
|||
набегать отрезок |
AS |
правой ветви жилки |
на вращающийся стер - |
жень. Величина этой работы будет равна разности потенциальных энергий деформации участка AS в его начальном и конечном поло
жениях. Полагая жилку абсолютно упругой и нерастяжимой, выразим
потенциальную |
энергию dU |
деформации участка |
А5 : |
|
|||||||
|
|
|
|
d U = |
М da , |
|
|
|
|
||
где |
М - изгибающий момент, |
действующий |
в |
сечениях элементарно |
|||||||
го |
участка; |
d a |
- угол поворота |
сечений |
относительно друг друга. |
||||||
На основании |
зависимостей |
1 /$ = М/ (Е1) |
и |
da/dS — (/$> , |
|||||||
где |
9 |
- радиус |
кривизны |
оси |
стержня ( |
или |
нити ) в соответст - |
||||
вующем сечении; |
Е 1 = В - |
жесткость на изгиб; |
dS - длина |
эле |
|||||||
ментарного участка жилки, имеем |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
d U = |
1 Гг |
dS . |
|
|
( |
.2 ) |
|
|
Следует иметь в виду, что в |
выражении |
( |
2 ) радиус кривизны |
|||||||
9 |
есть |
функция длины дуги |
<? |
оси жилки. |
|
|
|
||||
|
Подставляя потенциальную энергию деформации участка 4S жил |
||||||||||
ки в начальном положении из формулы ( 2 |
), |
имеем |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
3 ) |
оо