Комплексная динамическая модель текстильной машины с учетом взаимодействия с перерабатываемым материалом

• Автор: Титов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 229 с. : ил.

1. Аналитический обзор
2 Текстильные машины и процессы как динамические объекты
2.1. Классификация технологических процессов как объектов динамики
2.2. Устойчивость технологических процессов и методы ее оценки
3. Влияние перерабатываемого материала на динамику машины
3.1. Текстильный материал как вязкоупругое звено
3.2. Текстильный материал как динамический возбудитель
4. Оценка динамических свойств текстильных материалов
4.1 Общие аспекты экспериментальной оценки вязкоупругих свойств
текстильных материалов
4.2. Особенности измерения динамических свойств текстильных нитей
при растяжении
4.3. Методики измерения динамических свойств текстильных материалов
4.3.1. Определение вязкоупругих свойств текстильных материалов
при поперечном или радиальном сжатии
4.3.2. Определение вязкоупругих свойств текстильных материалов
при продольном растяжении
5. Динамические модели текстильного оборудования с учетом перерабатываемого материала и методы их анализа
5.1. Структура динамических моделей текстильного оборудования
5.2. Обобщенная модель динамического взаимодействия текстильного материала с рабочим органом машины
5.3. Методы частотной и временной оценки динамических параметров текстильных машин и процессов
Результаты и выводы
Литература
Приложение
Приложение
Актуальность темы. В настоящее время реальное повышение
конкурентоспособности отечественной текстильной промышленности невозможно без ее технического перевооружения на основе современного высокопроизводительного оборудования, реализующего интенсивные, но в то же время щадящие по отношению к перерабатываемому продукту, технологические процессы.
Решение этой задачи требует всемерного применения современных научных методов при изучении свойств текстильных материалов и исследовании технологических процессов, а также при разработке новых технологий и проектировании нового и модернизации существующего оборудования. "Важнейшим направлением является разработка и исследование новых высокопроизводительных технологических процессов и оборудования для их реализации. Совершенствование оборудования ...должно базироваться на исследованиях работы отдельных механизмов, узлов, машин и агрегатов с целью обеспечения устойчивой работы на усиленных режимах, при высоком качестве продукции и повышении производительности труда" [11].
Так как современные процессы интенсивны и, как следствие, динамичны, все разработки как научные, так и практические, требуют привлечения методов и средств динамики, как раздела механики. При этом возникает естественная необходимость учитывать взаимовлияние перерабатываемого материала и рабочих органов машины с тем, чтобы обеспечить инженерный поход к проектированию и модернизации текстильного оборудования [74].
Термин "инженерное проектирование" в настоящее время предполагает, согласно К. В. Фролову [174], что "...при конструировании машин и механизмов должен быть осуществлен выбор их оптимальных параметров

(структурных, кинематических, динамических, эксплуатационных), наилуч-шгш образом соответствующих предъявляемым к ним многочисленным требованиям. ...При решении задач оптимального проектирования современные машины следует рассматривать как колебательные системы, находящиеся во взаимодействии с ... технологической нагрузкой и работающие в условиях упорядоченного или случайного возбуждения. Поэтому особое значение приобретает исследование динамических свойств (колебаний и устойчивости) проектируемых систем ...на основе дальнейшего развития теории нелинейной механики".
При этом важнейшими этапами при проектировании или усовершенствовании любых машин или механизмов являются [174]:
1. Разработка структурных, кинематических, динамических и других моделей, предназначенных, как правило, для обработки в диалоговом режиме "человек-ЭВМ".
2. Проверка адекватности разработанных моделей.
3. Выбор критериев и параметров оптимизации (путем сужения их количества до разумного уровня, позволяющего реализовать задачу оптимизации на ЭВМ).
4. Расчет параметров машин и механизмов с применением разработанных моделей с учетом значимости выбранных критериев оптимизации.
Однако, три научных направлений текстильного профиля — материаловедение, отраслевые технологии и машиноведение — оценивают как свойства текстильных материалов, так и их взаимодействие с рабочими органами машин по-разному. Отсутствует единство как в классификации технологических процессов и в оценке их устойчивости, так и в оценке вязкоупругих свойств текстильных материалов. Существующие вязкоупругие модели текстильного материала не учитывают влияние скорости изменения деформации на динамические параметры механико-технологических систем машин.

Для стационарного режима £=0. Натяжение наматываемой нити зависит от ее свойств и обычно не превышает 40 % от разрывной нагрузки. Для определения остальных величин, входящих в (2.6), выразим их через нормальное давление N1 Р = №
где / — коэффициент трения скольжения слоя намотки по барабанчику (обычно 0,15 < / < 0,22 ).
Тогда Мк=И-к, где к — коэффициент трения качения на линии контакта паковки с барабанчиком; при к= 0,2...1 мм получаем: МА — N{Аг,
где /А — коэффициент трения скольжения в опорах паковки (цапфах); обычно 0,1 < /л < 0,15;
V — радиус цапф паковки; как правило, г = 2...4 мм.
В случае применения подшипников качения в опорах паковки г =10...20 мм, 0,02 < /А < 0,03. Таким образом, произведение /Аг = 0,2...0,6 мм для любого варианта. Поделив левую и правую части (2.6) на Я, получим условие устойчивости стационарного режима:
- /, - г + кЛ
/-^-г (2.7)
Р. < N

Во фрикционных мотальных механизмах патроны радиусом менее 20 мм не применяются, а коэффициент трения качения к может достигать своих максимальных значений лишь на машинах мягкой мотки, где поддерживаются низкие уровни натяжения нити Ри. Поэтому в (2.7) численная величина дроби не превышает 10% от коэффициента трения/, и ей можно пренебречь. Тогда условие устойчивости стационарного режима, пригодное для конструкторской практики, будет следующим: Рн < 0.9 • Ы/ (2.8)