МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАНИЯ БАТАННОГО МЕХАНИЗМА ТКАЦКОГО СТАНКА

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена исследованию динамики изгибных, крутильных и изгибно-крутильных колебаний элементов батанного механизма ткацкого станка. Построен математическая модель и алгоритм проведения численно-экспериментальных исследования зависимости  изменения показателей колебания от параметров перемещения сечений элементов батанного механизма, координаты области колебания и времени t. Приведены результаты качественной и количественной оценки зависимости изменения параметров перемещения сечений элементов батанного механизма, координаты области колебания и времени.

ABSTRACT

The work is devoted to the study of the dynamics of bending, torsional and bending-torsional vibrations of the elements of the batan mechanism of a loom. A mathematical model and an algorithm for carrying out numerical-experimental studies of the dependence of the change in the oscillation indicators on the parameters of the movement of the sections of the elements of the batan mechanism, the coordinates of the oscillation area and time t are constructed. The results of a qualitative and quantitative assessment of the dependence of the change in the parameters of movement of the sections of the elements of the batan mechanism, the coordinates of the oscillation region and time are presented.

Ключевые слова: батанный механизм, изгибно-крутильные колебания, вал, математическая модель.

Keywords: rod mechanism, bending-torsional vibrations, shaft, mathematical model.

Введение: Как известно [1-4], батанный механизм служит для прибоя нитей утка и реализации процесса тканеформирования, а также для направления движения прокладчика, при прокладывании нити в зев. Проведенные визуальные наблюдения и экспериментальные исследования, а также полученные статистические данные учета простоев станков на предприятиях текстильной промышленности показывает, что около 28 % простоев вызвано поломками элементов батанного механизма, при этом наиболее часто наблюдается выход из строя таких элементов, как батанный вал и бердо. Для развития методов диагностики причин возникновения и установления мер по устранения этих и других пороков, возникающих в работе прокладочных механизмов, прежде всего, необходимо развивать теоретические и экспериментальные исследования по оценке влияния динамических нагрузок на текущие напряженные состояния составляющих батанного механизма. В работа приведены, результаты исследований, посвященных развитию теоретических постановок задач, методов решения и оценке влияния на текущие наряженные состояния и характеристики движения элементов батанного механизма изгибных, крутильных и изгибно-крутильные колебаний. Предлагаемые методы постановки и решения динамических задач, алгоритмы и результаты расчетов могут быть использованы при решении практических задач по оптимизации работы батанного механизма ткацкого станка. Исследованиям по оценке влияния на натяжения уточных нитей и нитей основы, посвящены, например, работы [1-18].

Постановка задачи и алгоритм расчета. Задача о крутильных колебаниях подбатанного вала ткацких станков сводится к исследованию свободных колебаний упруго или жестко закрепленных по концам вала с распределенной массой и вынужденных колебаний, обусловленных распределенными моментами вызванными кинематическим возбуждением по концам и силами сопротивления при прибое. При этом, если учитывать  изгибно-крутильные колебания подбатанного вала, то дифференциальные уравнения сложного движения вала приводится к виду [1-6]:

                                        (1)

где перемещения при изгибе;   перемещения при кручении;

Е - модуль упругости;  G - модуль сдвига;

J - момент инерции.

Исходя из практики подбатанный вал батанного механизма и методов постановки колебания упругих систем, будем рассматривать задачу изгибно-крутильного колебания вала со свободно опертыми концами [7].

При этом, система (1) дифференциальных уравнений, в частных производных и четвертого порядка  удовлетворяет следующим граничным условиям

                                                     (2)

Чтобы определить общий вид характеристических уравнений введем следующие преобразования

                                                                (3)

где соответственно частоты изгибных и крутильных колебаний, .

После постановки (3) в (1), получим следующие характеристические уравнения

                              (4)

где

                        (5)

Полученные формулы позволяют численными методами определить одну из важных динамических характеристик батанного механизма – его собственные частоты при изгибно-крутильных колебаний [11-16].

Для батанного механизма ткацкого станка СТБ-175 имеем следующие исходные данные :

Далее, приводим результаты численно-экспериментальных исследований колебаний, рассматриваемого вала и системы батанного механизма в целом.

Анализ результатов численно-экспериментальных исследований.  Зависимости изменения собственных частот соответственно изгибных (сплошная линия) и крутильных (пунктирная линия) частот от параметра k, представлены на рис. 1

Рисунок 1. Зависимости изменения собственных частот соответственно изгибных (сплошная линия) и крутильных (пунктирная линия) частот от параметра k

Отсюда, видно, что с ростом параметра k частота изгибных колебаний возрастает намного быстрее по сравнению с частотами крутильных колебаний.

Результаты, соответствующие собственным частотам изгибных и крутильных колебаний приведены на рис.2. Пунктирные и сплошные кривые на этом рисунке, соответствуют изменениям изгибных перемещений и кручения в зависимости от времени t

Рисунок 2. Результаты, соответствующие собственным частотам изгибных и крутильных колебаний

Отсюда следует, что изгибные колебания затухают быстрее, чем крутильные. С ростом времени колебания периодичность обоих колебаний уменьшается.

Закономерности изменения изгибных перемещений и кручения в зависимости число волн k представлены на рис.3. На этом рисунке сплошные кривые - изменения изгибных перемещений, а штриховые - кручения в зависимости от числа волн k. Из этого рисунка видно, что с ростом числа волн k монотонности обоих колебаний падает, а амплитуда крутильных колебаний – возрастает .

Рисунок 3. Закономерности изменения изгибных перемещений и кручения в зависимости число волн k

Аналогичные кривые, характеризующие изменения изгибных перемещений и кручения в зависимости от координаты z приведены на рис.4. На этом рисунке тоже сплошные кривые - изменения изгибных перемещений, а штриховые - кручения в зависимости от координаты z, полученные при фиксированных значениях параметров t и k.

Как видна из этих графиков форма изгибных перемещений и кручения носит колебательный характер. Обе колебания вдоль подбатанного вала распределяются относительно равномерно.

Рисунок 4. Аналогичные кривые, характеризующие изменения изгибных перемещений и кручения в зависимости от координаты z

Выводы: Построены математическая модель и алгоритм проведения численно-экспериментальных исследования, позволяющие проводит качественные и количественные оценки параметров изгибно-крутильных колебаний элементов батанного механизма ткацких станков.

Установлены зависимости  изменения параметров изгибных, крутильных и изгибно-крутильных колебаний от параметра k, изгибных перемещений сечений элементов батанного механизма, координаты области колебания и времени t.

Показано, что с ростом параметра k частота изгибных колебаний возрастает намного быстрее по сравнению с частотами крутильных колебаний, монотонности обоих колебаний падает, а амплитуда крутильных колебаний – возрастает.

Список литературы:

1. Якубовский Ю.В., Живов В.С., Коритысский Я.И., Мигушов И.И., Основы механики нити. М., «Легкая индустрия», 1973, 271 с.
2. Мигушов И.И., Механика текстильной нити и ткани, М., «Легкая индустрия», 1980, 160 с.
3. Коритыский Я.И. Динамика упругих систем текстильных машин –М.:Легкая  и пищевая промышленность, 1982, -272с.
4. Дремова Н.В., Мавлянов Т.М. Об одном методе решения задачи колебательноо движения батанного механизма с учетом неупругих и нелинейных свойств. Ташкент, ТТЕСИ-2011, Республиканская научно-практическая конференция, 177-179 с.
5. Дрёмова Н.В., Алимбаев Э.Ш., Мавлянов Т.М. К оценке жесткости берда челночных и бесчелночных станков. //Ж. Проблемы текстиля.  2004. №2. 30-33. с
6. Дремова Н.В. Учет диссипативных свойств динамики батанного механизма под действием произвольной нагрузки. Universum: технические науки.  Май 2021 № 5.С.27-30.
7. Дремова Н.В., Мавлянов Т., АбдиеваГ.Б. Практическое моделирование динамических систем с вязкоупругими гибкими нитями. Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. «Инновации в металлообработке: взгляд молодых специалистов».  Курск, 02-03 октября 2015г. С.120-124.
8. Дремова Н.В., Мавлянов Т. Математическая модель в задачах динамических систем с гибкими нитями. Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции: «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» Курск, 04–05 июня 2014 года С.197-201.
9. Дремова Н.В. Исследование колебательных процессов берда тканеформирующего механизма. Материалы докладов международной научно-технической конференции. Витебский государственный технологический университет.  Витебск, 26-27 ноября 2014 г. С 262-264.
10. Ortiqov O. A., Raximxodjayev S. S. QUALITY ASSESSMENT OF CLOTHES FABRICS //Scientific-technical journal. – 2018. – Т. 22. – №. 1. – С. 37-42.
11. Дремова Н.В., Ахмедбекова А.В., Ортиков О.А., Усманов Х.С. Математиеское моделирование колебательного процесса берда  тканеформирующего механизма. Universum: технические науки.  январь 2022 № 1.С.16-19.
12. Ортиков О. А. Уработка нитей в строении тканей мелкоузорчатого переплетения //Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE. RU». – 2019. – С. 21.
13. Эргашов М., Дремова Н.В., Нуруллаева Х.Т. Методика оценки влияния взаимодействия и отражения продольных волн от поверхности рабочего органа. . Universum: технические науки.  Май 2021 № 5.С.51-53.
14. Ортиков О. А. Исследования натяжения нитей основы в ткацкого станка //Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE. RU». – 2019. – С. 157.
15. Оrtikov О. Changes in the Cleaning Efficiency of Cotton from Small and Large Contaminants //Scienceweb academic papers collection. – 2021.
16. Дремова Н.В., Ахмедбекова А.В., Ортиков О.А., Исследования динамики  собственных колебаний батанного механизма. Universuv: технические науки.  февраль 2022 № 2(95_4).С.39-43.
17. Ахунбабаев О.А., Эргашов М. Валиев Г,Н. Вопросы динамики  взаимодействия шелковых  нитей с рабочими орrанами текстильньх машин. Ташкент. Fаn va texnologiya. 2019, 204 с.
18. Дремова Н.В. Влияние динамических параметров берда ткацкого станка на технологию тканеформирования. LAP LAMBERT Academic Publishing Moldova, Монография. 2022.