Механізм для поздовжнього переміщення штанги з нитководієм ниткошвейної машини

Изобретение относится к полиграфическому машиностроению и предназначено к применению в ниткошвейных машинах. Известен механизм для продольного перемещения штанги с нитеводителями ниткошвейной машины. Ме ханизм для продольного перемещения штанги с нитеводителями ниткошвейной машины, состоящий из рычага, установленного на корпусе машины и имеющего поворотную вилку с фиксатором, и кулачка, установленного на вспомогательном валу, причем штанги размещена в направляющих качающегося стола и имеет ролик, взаимодействующий с вилкой рычага, который имеет два отверстия для установки ролика для взаимодействия с одной из двух дорожек кулачка. Пространственный кулачок имеет постоянные и сопрягаемые с ними криволинейные - рабочие участки, на которых текущие линейные протяженности LT1,2, измеряемые от правого торца кулачка до их центральных осей и соответствующие им координатные углы y T 1, 2 , отсчитываемые от начальной угловой координаты y H0 в направлении против часовой стрелки - переменны и обеспечивают движение штанги вправо-влево на ход NSå n , причем каждый рабочий участок дорожек имеет начальную угловую координату N Фнn, угловую протяженность N Фn и параметр [ DL n ]max = [L T 1, 2 ]max -[L T 1,1]min = f (S å n , U1, a kn ) , представляющий линейную протяженность рабочего участка в направлении, параллельном LT1,2, где U1 - переменное передаточное число рычажного контура привода, аkn - инвариант перемещений, 1S å 3 = 1S å 4 = 1S å 5 = 2Så 3 » 44,5 мм - хода штанги на рабочих участках, N = 1 - для первой и N = 2 - для второй дорожки, причем рабочие участки, кроме 2 и 4 первой, а также 2 и 5 второй дорожки образованы кривыми, обеспечивающими движение штанги по закону периодического движения - диаграмма ускорений - косинусоида. Прототип имеет неоптимальные профили дорожек кулачка, что приводит к следующим недостаткам. Исходный закон периодического движения, задаваемый профилем кулачка, искажается рычажно-кулисным контуром, упругими колебаниями звеньев и пр., в результате возникают значительные нагрузки Q > 700 Η при движении штанги вправо-влево на ход 1Så 1 = 44,5 мм при шитье книг простыми брошюрными стежками. Рассчитанные контактные напряжения s H в паре кулачок-ролик, по фактическим нагрузкам, превышают рекомендуемые значения для данных условий работы. Эти факторы обусловливают интенсивный износ дорожек кулачка, и как следствие ненадежное шитье. Как показали экспериментальные исследования, штанга с нитеводителями после перемещения вправо за крючки смещается в обратном направлении на ход d1 » 0,5 мм за счет неоптимальных параметров цикловой диаграммы и закона периодического движения. В результате этого нити петель, растянутых нитеводителями за крючки, теряют натяжение и их тр удно захватывать поднимающимся крючкам. Параметры цикловой диаграммы механизма недостаточно хорошо согласованы с перемещениями во времени механизмов каретки, крючков и качания нитеводителей. Так, у прототипа, при шитье книг переставными переплетными стежками, процесс съема петли, захваченной поднимающимися крючками, с головки нитеводителя, перемещающегося влево ненадежный, нитеводитель запаздывает с подходом к крючку. Петля задерживается на нитеводителе, находится в натянутом положении, что способствует де формации крючка, т.к. он не жесткий, а также износу рабочей головки нитеводителя. Согласно данных таблицы 1 у прототипа поздно начинается движение штанги на рабочих участках, малы угловые протяженности 1П 2, 1П 4 рабочих участков первой дорожки. Вторая дорожка кулачка имеет пять рабочих участков, параметры 2 jнп , 2П n, 2Så n также неоптимальные. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования механизма продольного перемещения штанги нитеводителей за счет изменения профилей 2-х дорожек пространственного кулачка, в результате чего значительно снижаются динамические нагрузки в механизме, достигается более согласованное взаимодействие механизмов швейного аппарата в процессе петлеобразования и за счет этого повышается долговечность и надежность механизма. Поставленная задача решается тем, что в механизме для продольного перемещения штанги с нитеводителями ниткошвейной машины, состоящем из рычага, установленного на корпусе машины и имеющего поворотную вилку с фиксатором, и кулачка, установленного на вспомогательном валу, причем штанга размещена в направляющих качающегося стола и имеет ролик, взаимодействующий с вилкой рычага, который имеет два отверстия для установки ролика длявзаимодействия с одной из двух дорожек кулачка, имеющих постоянные и сопрягаемые с ними криволинейные - рабочие участки, на которых текущие линейные протяженности LT1,2, измеряемые от правого торца кулачка до их центральных осей и соответствующие им координатные углы y T 1, 2 , отсчитываемые от начальной угловой координаты y H0 в направлении против часовой стрелки - переменны и обеспечивают перемещение штанги вправо-влево на хода NSå n , причем каждый рабочий участок дорожек имеет начальную угловую координату Ny Нn , угловую протяженность N Фn и параметр [ DL n ]max [L T 1, 2 ]max -[L T 1,1]min f (S å n , U1, a kn ) , представляющий линейную протяженность рабочего участка в = = направлении. параллельном LT1,2, где U 1 - переменное передаточное число рычажного контура привода, akn инвариант перемещений, 1S å 3 = 1S å 4 = 1S å 5 = 2Så 3 » 44,5 мм - хода штанги на рабочих участках, N = 1 для первой и N= 2 - для второй дорожки, причем рабочие участки, кроме 2 и 4 первой, а также 2 и 5 второй дорожки образованы кривыми, обеспечивающими движение штанги по закону периодического движения диаграмма ускорений - косинусоида, согласно изобретению, первая дорожка имеет пять, а 2-я -шесть рабочих участков, для которых Ny Нn и NФn определяются из интервалов: и линейные хода штанги NSå n на некоторых участках, для расчета 1-LT1,2 также определяются из интервалов: причем 2-й и 4-й рабочие участки первой дорожки и 2-й и 5-й участки второй дорожки образованы кривыми, которые обеспечивают движение штанги по закону периодического движения - диаграммы ускорений -синусоида. Совокупность существенных признаков изобретения позволяет получить следующий технический результат. 1. Изменения линейных ходов штанги NSå n , а также начальных угловы х координат Ny Нn и угло вых протяженностей N Фn рабочих участков и их количества позволяют уменьшить динамические нагрузки в механизме, исключить столкновение нитеводителей с крючками и обеспечить одинаковые условия для съема петель с нитеводителей при шитье книг простыми брошюрными и переставными переплетными стежками. 2. Выполнение профилей 2 и 4 рабочих участков 1-й дорожки, а также 2 и 5 участков 2-й дорожки кривыми, которые обеспечивают перемещение штанги по закону периодического движения - диаграмма ускорения синусоида, позволяют уменьшить амплитуды колебаний штанги на выстоях. Т.о. совокупность существенных признаков изобретения позволяет добиться более согласованного взаимодействия штанги нитеводителей с швейной кареткой, механизмом нитепровода и др., исключить потерю натяжения нитей петель, а также исключить значительного натяжения нитей, и в результате этого повысить надежность работы механизма. Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: Фиг. 1. С хема механизма продольного перемещения штанги с нитеводителями ниткош-вейной машины. Фиг. 2. С хема механизма продольного перемещения штанги с нитеводителями, вид сверху (расчетная схема). Фиг. 3,4. С хема расположения швейных инструментов при различных видах ши тья. Фиг. 5. Констр уктивная схема пространственного кулачка. Фиг. 6. С хема развертки профиля кулачка. Фиг. 7. Цикловая диаграмма механизма продольного перемещения штанги с нитеводителями предлагаемого устройства. Фиг. 8, 9. Ускорения штанги нитеводителей: 8 - при шитье простыми брошюрными стежками; 9 - при шитье переставными переплетными стежками. Пунктирная линия - для прототипа, сплошная линия - для предлагаемого устройства. Фиг. 10. Осцилограммы нагрузок Q(H) на ролике кулачкового механизма. Фиг. 11. Контактные напряжения в паре кулачок-ролик, рассчитанные по фактическим нагрузкам. Фиг. 12 и 13. Схемы взаимодействия нитеводителя с иглой и крючком: Фиг. 12. Ход штанги - вправо. Фиг. 13. Ход штанги - влево. Фиг. 14. Перемещения механизмов швейного аппарата при шитье. Фиг. 15. Цикловая диаграмма механизмов швейного аппарата. Схема механизма изображена на фиг. 1 и 2. Ме ханизм содержит штангу 1 с нитеводителями 2, размещенную в направляющих качающегося стола 3. На штанге установлен ролик 4, взаимодействующий с поворотной вилкой 5, соединенной с рычагом 6. Рычаг 6 установлен на станине под углом a 1 = 30° к вертикали. На рычаге 6 имеются два отверстия. в одно из которых устанавливается ролик 7 для взаимодействия с одной из двух криволинейных дорожек, выполненных на наружном ободе кулачка 8. Кулачок 8 установлен на промежуточном валу 9, который посредством зубчатой пары 10, 11 с передаточным числом И 3 = 2 кинематически связан с главным валом 12, установленном на подшипниках в корпусе машины. При этом рычаг 6, вилка 5, ролик 4 и штанга 1 представляют рычажно-кулисный контур комбинированного привода нитеводителей. На фиг. 3 изображена схема расположения швейных инструментов: игл крючков, нитеводителей в качающемся столе, показаны хода нитеводителей: фиг. 3 - при шитье книг простыми брошюрными и переплетными стежками; фиг. 4 - переставными переплетными стежками при использовании предлагаемого устройства. Приняты следующие обозначения параметров и их численные значения: L1 = 47,5 мм - расстояние между крючками: І1 = 19 мм - длина внутреннего стежка, при шитье простыми, брошюрными и переплетными стежками, или расстояние между крючками и иглой; І3 = 9,5 мм - длина наружного зигзагообразного стежка, или перемещение иглы при простом переплетном шитье; І4 = I1 + І 3 = 28,5 мм - длина внутреннего стежка при шитье простыми переплетными стежками; І5 = 16,5 мм - расстояние между осями нитеводителя и иглы, при шитье простыми брошюрными стежками; S1 = 7 мм - расстояние между осями нитеводителя и иглы, при шитье простыми переплетными стежками; S2 = 9 мм - расстояние между осями нитеводителя и крючка, при заходе нитеводителя за крючок для всех видов шитья; 7 < 1Så 1 = 2Så 1 < 90,5 мм - интервал линейного перемещения нитеводителей на 1-м рабочем участке 1-й и 2-й дорожек. В прототипе этого хода нет. В предлагаемом устройстве этот ход введен для того, чтобы сократить перемещение нитеводителей на втором рабочем участке и тем самым снизить ускорения и динамические нагрузки. При введении этого хода, уменьшаются перемещения нитеводителей на 2 и др. рабочих участках и могут назначаться из следующего интервала: что также способствуе т уменьшению динамических нагрузок и повышению долговечности дорожек. Хода нитеводителей на остальных участках могут назначаться из следующи х интервалов: Цикловая диаграмма механизма изображена на фиг. 6, основные параметры цикловой диаграммы NjНn , N П n, NSå n , для аналога, прототипа и предлагаемого устройства приведены в таблице 1, где N = 1 для первой дорожки, N = 2 - для второй дорожки; обозначения параметров расшифрованы ранее. Цикловая диаграмма характеризует движение штанги нитеводителей, увязана с кинематической схемой и размерами звеньев механизма, а также с движениями других механизмов швейного аппарата; качающегося стола, швейной каретки, поворота крючков, качания нитеводителей, нитепровода, фиг. 15. Первая дорожка кулачка обеспечивает перемещение штанги при шитье книг простыми брошюрными и переплетными стежками, а 2-я дорожка - перемещение штанги при шитье книг переставными переплетными стежками. В синтезированной цикловой диаграмме, фиг. 7, изменены параметры NjНn , N П n которые расшифрованы выше и представлены в таблице 1. Ме ханизм работает следующим образом: При шитье книг простыми брошюрными стежками центральная ось нитеводителя удалена от оси иглы на величину I5 ·= 16,5 мм, а при шитье книг простыми переплетными стежками на величину S1=7 мм, т.к. при 2-м обороте главного вала игла перемещается к нитеводителю на ход I3=9,5 мм. Поэтому чтобы уменьшить перемещение штанги на 2 рабочем участке введен дополнительный ход штанги, фиг. 3 72 мм (при ji =255o; ΔS2=2,5мм); - согласовать движение штанги с подъемом каретки, исключить потерю натяжения нитей петель, а также недопуетить значительного натяжения нитей петель, чтобы не подвергать остаточным деформациям крючки; - исключить возможность столкновения нитеводителей с крючками при возникновении зазоров в кинематических парах механизмов швейного аппарата. Окончательные параметры цикловой диаграммы назначены после расчета и анализа вариантов: 1 jH3 = 255°, 1П 3= 40°; ЗПД-диаграмма ускорений - косинусоида. На фиг. 13 показано, что когда носик нитеводителя подходит к оси крючка, зазор между вершиной нитеводителя и острия крючка составляет Δ1 = 0,4-0,6 мм, т.е. нитеводители не столкнутся с крючками, что повышает надежность устройства в процессе длительной эксплуатации. На фиг. 8, 9 показаны ускорения штанги нитеводителей 1, 2, 3 для трех участков движения; пунктирной линией для прототипа, сплошной линией - для предлагаемого устройства. Ускорения на всех участках снижены, что позволяет снизить динамические нагрузки, повысить долговечность кулачка. При шитье книг простыми переплетными стежками при 1-м обороте главного вала; штанга совершает движения такие же, как и при шитье простыми брошюрными стежками. При 2-м обороте главного вала, швейные иглы перемещаются влево на ход I3=9,5 мм, а штанга перемещается вправо-влево на ход 1S å 4 = 1S å 5 =44,5 мм. При определении параметров цикловой диаграммы, удовлетворялись все условия, сформированные выше. Принято: 1 jH4 = 200°: 1П 4 = 44°; 1 jH5 =255°; 1П 5=40°. ЗПД на этих участках: на 4-м диаграмма ускорений (ДУ) синусоида, на 5-м - диаграмма ускорений - косинусоида. На фиг. 12 показаны в скобках углы встречи нитеводителя с иглой и крючком. На фиг. 9 ускорение штанги 4, 5 на этих участках движения. При шитье книг переставными переплетными стежками при 1-м обороте главного вала штанга совершает такие же движения, как при шитье простыми брошюрными стежками, поэтому и имеет аналогичные параметры цикловой диаграммы. При 2-м обороте главного вала штанга перемещается вправо-влево-вправо на хода: 2Så 4 = 16мм, 2Så 5 =37мм, 2Så 6 =21 мм. При движении штанги на хода 2Så 4 и 2Så 6 она перемещается по ЗПД, ДУ - косинусоида, а при перемещении на хода 2Så 5 по ЗПД, ДУ - синусоида. Параметры цикловой диаграммы на участке 2Så 5 =37 мм, такие же как 1-й дорожки. Параметры ЦД на участке 2Så 6 =21 мм подобраны таким образом, чтобы подход нитеводителя к крючку был таким же, как при шитье книг простыми брошюрными стежками. На фиг. 14 показаны перемещения каретки и нитеводителей, точка 9 характеризует совмещение осей крючка и нитеводителя при шитье различными видами швов. При определении параметров цикловой диаграммы удовлетворялись также все выше сформулированные требования. Параметры ЦД приведены в таблице 1. Пример конкретного выполнения кулачка. Схема механизма изображена на фиг. 1. На фиг. 2 показана расчетная схема механизма, на которой даны обозначения геометрических параметров. Принимаем следующие обозначения и терминологию: ji = 0,1,3,... Ф n - задаваемые приращения угловой протяженности Фn; е1 - линейная протяженность от центра вала рычага до центральной оси вилки для положения кулачка, определяемого координатой y H0 ; R1 - расстояние от центра вала кулачка до центра ролика рычага; SHn - начальное (расчетное) положение штанги на рабочем участке; R2 = D2/2 - наружный радиус цилиндрического обода кулачка; a o - 90° - расчетный угол излома рычага; а2-минимальное расстояние между дорожками кулачка; Lo - линейная (рассчетная) протяженность от правого торца кулачка до центральной оси 1-й дорожки для положения. определяемого начальной угловой координатой y H0 ; y T1 , y T2 - текущие координатные углы для текущи х линейных протяженностей LT1, LT2; b = arcsin Lo - LT1 - расчетные углы для вычисления LT1, LT2; R1 D2 - H1 - расчетный радиус; И 1 - глубина дорожки; 2 ξη - угловая поправка к координатным углам y T 1, 2 . R3 = Текущие линейные протяжности LT1,2 и соответствующие им координатные углы y T 1, 2 криволинейных рабочих участков 1-ий 2-й дорожки кулачка рассчитываются по заданному закону штанги с нитеводителями с корректировкой кинематических искажений закона, вносимых рычажно-кулисным контуром привода штанги из следующих соотношений, фиг. 2. где вспомогательные расчетные параметры определяются из следующих уравнений: для закона периодического движения (ЗПД) - диаграмма ускорений (ДУ) - косинусоида; Основные геометрические параметры дорожек приведены в таблице 2. В формуле (4) a1 - расстояние от центра вала рычага до точки контакта ролика штанги с пазом вилки, фиг. 1, 2. Начальные данные для расчета дорожек по формулам (1-11) приведены в таблице 3. Конструктивная схема кулачка показана на фиг. 5. Кулачок включает ступицу 1, которая посредством спиц 2 соединена с цилиндрическим ободом 3. На ободе нарезаны криволинейные дорожки. На кулачке имеется контрольное отверстие 4, с помощью которого кулачок фиксируется в положении, при котором его начальная угловая координата y H0 , соответствующая 0° цикловой диаграммы механизма качающегося стола (принято за 0° ЦД машины). В этом положении координата y H0 смещена от горизонтальной риски, проходящей через центр вспомогательного вала пространственного кулачка на угол 120° в направлении против поворота часовой стрелки. Причем эта риска должна совпадать с правой горизонтальной риской правого кулачка механизма качающегося стола, которая проходит через центр главного вала. Правый торец кулачка расположен ближе к корпусу машины. Условная развертка дорожек кулачка изображена на фиг. 6. Кулачки механизмов качающегося стола, каретки и др. механизмов швейного аппарата имеют при изготовлении допуски: на линейные размеры ±0,05 мм и на угловые размеры ±5’. Дорожки кулачка механизма продольного перемещения штанги с нитеводителями изготавливаются с достаточно высокой точностью: допуск на линейный размер LT1,2 составляет - ±0,05 мм, а на угловой размер y T 1, 2 - ±1'. Однако при определении экспериментальным путем реальных угловы х параметров цикловой диаграммы исполнительных механизмов отмечается разброс численных значений угловых параметров с средним до dc = ±3°, а у некоторых механизмов величина допуска составляет dm = ±5°, также выявляются погрешности в перемещении штанги. Это объясняется неточностью изготовления и сборки деталей и узлов, наличием зазоров в кинематических парах и зубчатых передачах, определенным сочетанием допусков в кинематических цепях. При работе машины на эти параметры будут влиять также эксплуатационные и температурные ошибки. Выше отмеченные погрешности кулачков каретки и др., жестко закрепленных на главном валу, компенсируются за счет угловой регулировки кулачка механизма продольного перемещения штанги с нитеводителями, который устанавливается на вспомогательном валу. С учетом выше изложенного, отличительные линейные и угловые параметры дорожек кулачка заданы в интервалах или с допусками, а не в фиксированных численных значениях.