МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НИТКИ В ШВЕЙНОЙ МАШИНЕ

1. Перенести генератор в противоположную сторону от КИПа и футляра на максимально возможное расстояние (10-15м).

2. Начинать поиск с помощью приемника трассои-скателя «Спрут» необходимо со стороны подключения генератора.

3. Зафиксировать показания тока «I» и продолжить движение в сторону футляра, контролируя при этом показания «I» приемника.

При наличии контакта с грунтом (т1 рис.5), (электрического контакта места сварки провода и трубы на месте установки КИПа), показания «I» за этим местом будет намного меньше первоначального. Глубина «Н», на индикаторе приемника, будет хаотически изменяться. При отсутствии электрического контакта, показания «I» приемника будут равномерно уменьшаться.

4. При наличии электрического контакта «труба» -«свеча», показания приемника «I» т.е. «!2» будет намного меньше «II» (т2 рис.5).

5. При наличии электрического точечного контакта «труба» - «футляр» в начале футляра показания приемника «I» т.е. «В» будет намного меньше «!2» (т3 рис.5).

При подходе к этому месту показания «Н» приемника будут сильно изменяться.

6. При наличии контакта «труба» - «футляр» под дорогой, показания приемника «I» т.е. !4 будет намного меньше В (т4 рис.5).

Пункты 4 - 6 будут выполняться в случае прохождения тока генератора до конца футляра. Во всех вариантах места электрического контакта звук в наушниках, подключенных к приемнику, будет падать.

7. При очень хорошем контакте «труба» - «футляр», в т1 рис.5 за ней как правило, пропадает фон в наушниках, и в режиме измерения (оценки) тока «I» «Н» на индикаторе будет отсутствовать знак равенства «=» т.е. отсутствие корректного выполнения измерений.

Выводы и рекомендации

1. Определение мест электрических контактов трубопровода с футляром сводится к поиску мест повреждений с помощью искателей повреждений в частности Спрут так как он имеет информативность в виде цифровых показаний I и Н, следовательно, можно с большой вероятностью найти растекание тока руководствуясь законом Кирхгофа.

2. Генератор при обследовании переходов необходимо подключать не ближе 300м. от начала перехода. Это обезопасит от искажения результатов измерений в зоне заземления генератора.

Литература

1. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы (с 01.07.2003 взамен СНиП 2.04.08-87 и СНиП 3.05.02-88).

2. СП 42-101-96 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб диаметром до 300 мм. Утв. Госгортехнадзором России 1 августа 1996г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ НИТКИ

В ШВЕЙНОЙ МАШИНЕ

Ермаков Александр Станиславович

кандидат технических наук, доцент, Российский государственный университет туризма и сервиса,

г. Москва

MODELING OF FORMATION OF THREAD TENSION IN SEWING MACHINES

Ermakov Alexander S., Ph.D., Associate Professor, Russian State University of Tourism and Service, Moscow АННОТАЦИЯ

Моделирование процесса натяжения нитки в швейной машине позволяет установить расчетным путем длины ниток на каждом элементарном участке ее заправки с учетом ее деформации. Представлен алгоритм проведения расчета диаграмм подачи, потребления и натяжения нитки в швейной машине с учетом кинематических

параметров механизмов машины, конструктивного исполнения нитенаправителей и рабочих инструментов, физико-механических свойств материала и ниток, действия на нитку сил и др.

ABSTRACT

Simulation of the thread tension in sewing machine, allows you to set the length of the thread by means of calculation in each elementary region of its filling with regard to its deformation. The algorithm of the calculation of flow diagrams, consumption and thread tension at the sewing machine based on kinematic parameters of the mechanisms of the machine, type thread guides and work tools, the physical and mechanical properties of the material and thread, a thread of action forces and others.

Ключевые слова: нитка, натяжение, моделирование

Key words: thread, tension, modeling

Совершенствование швейных машин для гибких технологических процессов [5] требует обеспечение устойчивой безотказной его работы [1]. Исследование процесса формирования машинного стежка не является полным без анализа натяжения нити. В статье предлагается модель определения натяжения нитки при формировании стежка с учетом не только кинематики работы механизмов и устройств, взаимодействующих с ниткой, но также с учетом внешних сил, действующих на нитку и ее физико-механических свойств.

Процесс формирования машинного стежка, т.е. очередность выполнения этапов изменения трассы прохождения нити (количества изгибов нити, направления действия сил и т.п.) и др., устанавливается через функци-

Ф г, -

ональную модель к. В данной модели в качестве независимой переменной выступает угол ф поворота главного вала машины, а параметрами, определяющими начала и окончание фрагментов (этапов ) т формирования стежка - значения углов поворота главного вала ф1, характеризи-рующие изменения структуры и состава j-го количества участков заправки нитки в машине, параметров поверхностей нитенаправителей, рабочих инструментов, обрабатываемых материалов [2], нитей или участков своей нити, с которыми взаимодействует нить. Функциональную модель Фк составляется на конкретный процесс формирования стежка и учитывает все этапы (т =) процесса образования типа стежка на соответствующем типе машины и определяет для каждого ^го шага расчета необходимые кинематические параметры трассы на участке

Ф = О X('),¥('),2(г) 1

подачи и потребления нитки к тк 1 1 1 '.

При установленных [2] координатах

X

контактов нитки с поверхностями рабочих инструментов и нитеподатчиками начало и окончания каждого j-го участка нитки определяются длины элемен-

I«

тарных участков нити 1 по трассе подачи и потребления в машине, но без учета ее деформации и действия сил трения на нее.

Рфф)

Определенные диаграммы подачи

Цф) Q

ления и их согласования ^vr^

, потреб-

Ф = о\е(),Т() 1 1 = V

1 тК ] ] ), где > т , т - количество

участков на трассе прохождения для т ~ го этапа образования стежка.

Динамическая нелинейная зависимость напряжение-деформация растяжения нити по модели Кельвина-Фойгта [4] для ^го момента на j-м участке при действии нагрузки Fj может быть записана в следующем виде

р И)

aj = ETi) j + jf) • signЩ) = So-

il),

r

где ^ - напряжение в поперечном сечении нити, Н/м2;

- относительная деформация нити, %; Т - текущий

модуль жесткости нити при растяжении, Н/м2; 1] - коэффициент вязкости материала нити при растяжении,

Н/м2; 1 - усилие натяжения нити, Н; 1 - скорость аб-

)

солютной деформации, м/с; 1 - площадь поперечного сечения нити, м2.

Коэффициент вязкости устанавливается из выражения

V =я„ 1 + a, \е»> ]"*}

а относительная деформация

J

P(i) _ J 0J bj ~

J(i) l0j

(2),

(3),

П,

где 0 - исходный модуль вязкости нити; 1 0J - текущая и исходная (без деформации) длина нити на исследуемом j-м элементарном участке; а3, а4 - коэффициенты в уравнении, устанавливаемые экспериментально для соответствующей нити или полотна.

Модуль жесткости нити при растяжении устанавли-

J(i) J(i) ''Oj

Ej = Ео 1 + a^j) f2 }

[2] могут косвенным образом устанавливать этапы нагружения нитки [3] при формировании машинного стежка. Для определения в процессах формирования стежков натяжения нитки и ее перемещения под его действием предлагается использовать технологическую модель Ф формирования стежка с учетом действия сил в нити и на нить

вается из выражения т 1 J ' (4),

где Е0 - исходный модуль упругости нити или полотна; а1, а2 - коэффициенты в уравнении, устанавливаемые экспериментально для соответствующей нити или полотна.

В реальных процессах свойства нити и параметры конструкции могут иметь некоторый разброс значений, который для простоты представления будем считать подчиняющийся нормальному закону распределения, т.е. действительный коэффициент вязкости

vj =vj + Av , Av = ^

где

л ^ А_ —---

2

.0... + -

__

2 _

разброс значений коэффициента вязкости в поле его рассеяния АБ_ и аналогично - дей-

ы — ^^ А Е1,

ствительный модуль упругости т т

АЕ — ГЕ

Е/и площадь поперечного сечения нити

Б, — Б, + АБ, АБ —

N0

1 (

ш _+

А

Рисунок 1. Расчетная схема к исследованию элементарного ]-го участка нити.

N0

Р=0

ш

А,-

Ри сунок 2. Процесс освобождения нити на участке.

Допускаем, что в свободном состоянии нитка 1 на т -м элементарном участке (рис. 1) перед зажимом 2 не имеет деформации е=0, а значит и натяжения F=0. На участке после зажима 2 нитка в зависимости от времени й будет изменяться по длине Ц(й) (в зависимости от кинематических параметров машины), и, вероятно, при увеличении длины нити испытывать относительную деформацию еКО>0, потому что из-за притормаживания нити в зажиме 2 ^0>0) не сможет быть скомпенсирована из свободного участка. Деформация нити приведет к появлению напряжения в ней и ее натяжению. Переменная величина время й имеет непосредственную связь с независимой переменной - углом (( (рад) поворота главного вала т. • 60

Ъ =—-

2п, где п - частота вращения главного вала машины (об/мин).

Для исследования процесса нагружения нити была построена имитационной модель деформации нити в виде алгоритма расчета ее натяжения:

1. Для исходного состояния принимаем, что нить, имеющая конкретные физико-механические свойства

Л0

первоначально заданные (Е0, , а1, а2, а3, а4 и др.),

имеет длину

/(1) 0 ]

на j-м участке для первого рассматрива-

емого момента 0 =1) без ее деформации (е(1)]=0, Р(1) ]=0),

/

которую определяем из уравнения

0 ,

, где

длины элементарных j-х участков установленных по функ-

„ ф ] —

циональной модели к, т .

2. Натяжение нити не появляется р ^ 0, если

/

(см. рис. 2) ] 1 1 01 , где 1 1 - длина нити (длины j-го участка между двумя нитенаправляющими поверхностями установленными из кинематического анализа работы механизмов машины для ^го момента).

3. В случае если длина элементарного участка

/() — ь, (г.) > №

, то опреде-

нити 1 увеличивается, т.е. 1 1Ч1/ 01 ляем:

3.1. «мгновенное», т.е. теоретическое, не скомпенсированное состояние нити:

3.1.1. «мгновенную» абсолютную деформацию

Аем

, где

/ а-1)

0, - длина нити в свободном

состоянии в предшествующий момент исследования (в

начальный момент деформации нити при i=1 01 =10 ).

3.1.2. «мгновенную» относительную деформацию

£м

;

3.1.3. «мгновенную» скорость деформации

хм(1) —£м(1)/ А

1 1 , где А^0 - постоянный шаг изменения

времени й в моделируемом процессе (принимаем Аt исходя из возможностей компьютера, требуемой точности расчета и недопустимости пропуска момента изменения трассы);

3.1.4. значение «мгновенного» модуля жесткости

Ем(1) Е .

Т определяем аналогично Т (4) и коэффициента

,„м

_м ' _ т

вязкости аналогично (2) нити при растяжении;

3.1.5. «мгновенное» напряжение нити 1 (1);

3.1.6. «мгновенную» площадь поперечного сече-

Бм(1) _ д 101

'1 /

ния нити 1 , где Sд =^Т,5) - исходная пло-

щадь поперечного сечения нити;

3.1.7. «мгновенное» натяжение нити

ггм

р м(1) — _

] ам

Б ),

3.2. «Мгновенная» деформация нити может быть уменьшена, если возможно поступление нити со свободного участка (рис. 3), т.е. если

рм(г) > N.

N..

где 7 - сила, действующая на нить на j- й границе между

Ni — ци^0

участками; 1 Б 0 - сила трения, создаваемая пластинчатым зажимом, цБ - коэффициент трения скольжения (при отсутствии на предшествующем шага исследования скольжения коэффициент трения равен коэффици-

енту трения покоя)

N — Р-е

,МБа

натяжение нити при

ее изгибе на нитенаправителе, а - угол обхвата нитью ни-тенаправителя.

1

2

No

Al

(О

/-\

l(i) 1 о j

Ff > > 0 Lj

l

ц i • • • • Q

„M(iT

к-^-Ц

Рисунок 3. Процесс компенсации деформации нити за счет поступления ее через зажим.

При отсутствии поступления нити со стороны зажима, полученная «мгновенная» деформация, натяжение и напряжение нити не компенсируется и, условно, можно принять, что нить будет находиться в следующее мгнове-

ние в этом состоянии, т.е.

&

l (i) _ l(i-1) l0 j l0 j

P(i) _ Рм(,) bJ ~bJ

F

j

j

В этом случае исследование процесса продолжаются для следующего изменения времени Д^ т.е. с пункта 2 данного алгоритма исследования модели.

3.3. При поступлении нити через зажим, т.е. при выполнении условия (5), деформация нити будет уменьшена до момента получения равновесного состояния

Ff — Nj,

F

где J - действительное натяжение нити в скомпенси-

КО _ ^

рованном состоянии,

F(1) — &(г)  Sji), &

j ' j -S (i >

действи-

тельное напряжение нити на j-м участке и - действительное значение поперечного сечения нити.

Условие (6) может быть представлено через длины

Ко участка 1 и нити при снятии нагрузки 01 в ий момент процесса

f

Z7M(i) ETj

J (i) 1 (i) lj -10 j

l0 j

l (i) l (i) Jj -10 j

At  l0j

sign

(l ji) -Ю? Yl

J(i) _ J(i-1) , \J(i) j0 j — J0J ^Aj

Alji)

- компенсация нити, поступив-

где

шей через j-й зажим.

Равновесное состояние нити определяется решением уравнения (7) с привлечением численных методов,

10)

например метода итерации. Для поиска значения 01

необходимо знать интервал его поиска [a;b]: а; l

l (i-1) /о j

3.4. При перетягивании нити с другого участка через нитенаправитель (при ее изгибе) или зажим, или при уменьшении деформации при отдаче нити нитеоття-гивателем, для установленных из условия (7) длины нити

К

i)

о j

, определяем действительные значения деформации

j F

j (3), натяжения j (6) и напряжения 1

а

м количеством

V

At

J)

S  l

д 10 j j

— N..

(7),

(1) нити.

4. Аналогично определяют длины нити и ее натя-

1 = 1 — V

жение на других участка^ т ). Равновесное со-

стояние нити достигается при выполнении условия (7) на

V

всех т -х элементарных участках нити. Обычно на трассе заправки нитки присутствуют более двух участков, поэтому в первую очередь рассматривается тот участок, который имеет наибольший перепад натяжения ниток между участками.

5. При наличии силового взаимодействия нити с другой нитью или с податливым к силовому воздей-

X(™) у (™) £ (т) ствию звеном определяем координаты ' ' ' ' ' этого изгиба нити из условия силового равновесия

к=т

Ц = 0

к=2 в j-м узле переплетения с

действующих сил.

6. Определяем диаграммы подачи, потребления и их согласования [2], а также по каждому участку величины деформации и натяжения нити.

7. По завершении всех шагов изменения времени ti=tH+ i*A t от начала ti=tH до ее окончания ti=tO исследования процесса подачи и потребления по модели считается выполненным.

Таким образом, разработанный алгоритм моделирования формирования натяжения нити позволяет исследовать процесс подачи и натяжения нитки при образовании машинного стежка по цифровым моделям и определить участки и моменты экстремального ее нагружения по трассе в машине. Это, в свою очередь, позволяет определить конструктивные дефекты в машине, приводящие к износу нитки и ее обрыву [1], а также найти рациональные технологические режимы работы машины и конструктивного исполнения ее механизмов.

Литература

1. Диагностирование швейных технологических систем. / Ермаков А.С., Писаренко И.В. -Москва, 2013

2. Ермаков А.С. Проектирование механизмов краеоб-меточных машин предприятий сервиса. Москва, 2008. 258 с.

3. Исследование процесса подачи ниток в швейных машинах трехниточного краеобметочного стежка. / Ермаков А.С. - Москва, 1987.

4. Механические свойства текстильных волокон. / Мортон В.Е., Хёрд Д.В.С. - М. Легкая индустрия, 1971 - 184с.

5. Требования к технологическому оборудованию гибких технологических систем. / Ермаков А.С. -Национальная ассоциация ученых. 2015. № 2-3. С. 56-62.

b