Методика автоматизированного проектного расчета ровничных рогулек с обеспечением их динамической сбалансированности

• Автор: Балабаев, Петр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Актуальность темы

Цель и задачи исследования

Научная новизна

Практическая ценность, реализация и внедрение результатов работы

Публикации

Апробация работы

Объем работы

1. Аналитический обзор и постановка задач исследования

1.1. Анализ существующих конструкций рогулек

1.1.1 .Навесные рогульки

1.1.2.Подвесные рогульки

1.1.3.Рамные рогульки
1.1.4.Подвесные рогульки с кольцом
1.1.5.Колпачковые рогульки
1.2. Технологические и эксплуатационные требования к рогулькам
1.3. Расчет рогулек
і щ 1.3.1.Расчет на прочность и жесткость
1.3.2.Расчет на уравновешенность и вибрацию
1.4. Выводы по главе и постановка задач исследования
2. Разработка методики автоматизированного проектного расчета рогулек
2.1. Постановка целей оптимизационных задач при проектировании рогулек
2.2. Разработка параметрической модели ветвей рогульки
2.3. Формализация конструктивных и технологических ограничений, накладываемых на рогульку
2.4. Выбор метода решения задач оптимизации
2.5. Результаты численного моделирования с использованием предложенной методики
2.6. Выводы по главе
3. Уточненная методика определения силы прижима лапки рогульки к намотке
3.1. Силовой расчет лапки
3.2. Коэффициент трения лапки о намотку
3.3. Разработка параметрической модели лапки
3.4. Оценка влияния технологических факторов на силу прижима лапки к намотке
3.5. Методика определения размеров лапки для обеспечения требуемой силы ,0 прижима
3.6. Выводы по главе
4. Разработка методики проверочного расчета рогулек
4.1. Анализ численных методов расчета рогулек на прочность
4.2. Проверочный расчет ветвей рогульки
4.2.1.Вычисление эквивалентной распределенной нагрузки от сил инерции при вращении рогульки
4.2.2.0собенности разбиения ветвей рогульки на конечные элементы
4.2.3.Определение внутренних силовых факторов
4.2.4.Расчет ветвей рогульки на прочность
4.2.5.Расчет ветвей рогульки на жесткость
4.2.6.Вычисление характеристик сечений
4.3. Определение сил реакций опор рогульки
4.4. Определение основных дисбалансов
4.5. Определение дисбалансов от деформаций ветвей
4.6. Выбор оптимального шага разбиения по длине ветви
4.7. Выводы по главе
5. Проверка адекватности разработанных моделей и алгоритмов
5.1. Постановка эксперимента по определению деформаций ветвей рогульки
5.2. Сопоставление теоретического и экспериментального определения деформаций ветвей рогульки
Общие выводы
Литература
Приложение 1. Параметрическая модель лапки
Приложение 2. Исходный текст подпрограмм, реализующих оптимизационные алгоритмы
Приложение 3. Акт внедрения результатов НИР

Актуальность темы
Кольцевая система прядения существует уже длительное время. При выработке пряжи средней линейной плотности её успешно заменила пневмомеханическая система прядения, имеющая более высокую производительность. Однако, при производстве пряжи малой линейной плотности и при переработке длинных волокон, кольцевая система прядения прочно сохраняет свои позиции. На сегодняшний день во всем мире, согласно [18], до 80% всей пряжи вырабатывается кольцевым способом. Согласно [55] фирма Thueringer Wollgarnspinnerei GmbH (Германия) установила у себя в 1997г. новую линию кольцепрядильных машин модели 450 фирмы Zinser. Это подтверждает потребность прядильных фабрик в новых и модернизации уже существующих машин кольцевой системы прядения.
В настоящее время совершенствование кольцепрядильной системы происходит, в основном, по следующим направлениям:
1. Повышение производительности оборудования.
2. Уменьшение обрывности пряжи.
3. Увеличение степени автоматизации производства.
Основная цель — снизить себестоимость получаемой пряжи, которая на сегодняшний день остается довольно высокой. Однако при этом не должно страдать качество получаемой пряжи, являющееся достоинством кольцевого способа прядения. Так одним из достоинств пряжи, производимой кольцевым способом, согласно [27] является на 15 - 18% ее более высокая прочность, по сравнению с пневмомеханической.
В работе [18] ее авторы предлагают, изменив конструкцию крутильномотального механизма кольцевой прядильной машины, заменить трение скольжения в паре кольцо-бегунок на трение качения, что позволяет значительно

В методе сопряженных градиентов данная зависимость несколько сложнее:
где вспомогательный параметр /? мы рекомендуем выбирать в диапазоне от
Однако данный метод, как и большинство численных методов оптимизации, не может явно учесть ограничения, так как является безусловным методом. Для введения условий был применен метод штрафных функций. В этом случае, например для задачи минимизации массы рогульки, минимизируется следующая целевая функция:
где: Ка, КЛ, К о, К р, Кс — весовые коэффициенты, т — масса рогульки, Фс, Фд, Ф0, Фр, Ф0 — штрафные функции, вычисляемые так:
Применение метода штрафных функций не лишено недостатков: существует необходимость наличия отдельного цикла по увеличению весовых коэффициентов штрафа и тот факт, что найденное решение находится хоть сколь