ИГЛА ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ
SEWING MACHINE NEEDLE

Изобретение относится к легкой промышленности и предназначено для швейных машин для обработки изделий из натуральной и искусственной кожи.
Известна игла швейной машины, предназначенная для сшивания кожаных материалов и имеющая заостренный нижний конец, большую канавку и короткий желобок для прохождения нити, поперечное сечение острия иглы представляет собой равносторонний треугольник [1].
Однако данная игла не обладает достаточной способностью плавного прохождения через материал, что приводит к деформации материала при выполнении технологических операций.
В качестве прототипа взята игла швейной машины, предназначенная для сшивания кожаных материалов и имеющая заостренный нижний конец, большую канавку и короткий желобок для прохождения нити. Поперечное сечение острия иглы представляет собой равносторонний треугольник. Грани острия имеют выпуклую форму. Игла движется возвратно-поступательно [2].
Однако ребра иглы имеют выпуклую форму, поэтому при прохождении через материал игла испытывает повышенную силу трения и, как следствие, повышенный неравномерный износ и нагрев, что негативно сказывается на сроке ее службы.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение деформации материала с одновременным повышением срока службы иглы за счет использования научно обоснованной формы острия иглы, для которого износ по поверхностям трения распределяется равномерно по всей высоте.
Указанный технический результат достигается тем, что в игле швейной машины, содержащей колбу, канавку для прохождения нити, грани, ушко и острие, согласно изобретению острие имеет вид пирамиды с основанием в форме либо равностороннего треугольника, при этом ее боковые ребра выполнены в виде трактрисообразной вогнутой кривой, либо равностороннего треугольника с вогнутыми сторонами.
Аналитическое определение оптимального рабочего профиля ребер (граней) острия силы строилось на получении профиля вертикального сечения острия иглы, который удовлетворял бы условию равномерного износа (1) [3]. Были проведены аналитические исследования и получены следующие результаты:
i
где p - удельное давление элементарного сечения острия иглы;
i
r - радиус элементарного сечения острия иглы.
Искомую кривую, по которой очерчен профиль вертикального сечения острия иглы, зададим уравнением F(x,y)=0 (кривая обращена выпуклостью вверх) (фиг.6).
i
Для этой кривой p, в каждом сечении равно
где Q - осевая нагрузка на иглу (острие);
i
α - угол, образуемый касательной к кривой и осью Ох, 0<α≤π/2. При α→0 x→∞, у→0; при α→π/2 x→0, y→a;
2r - диаметр иглы в месте перехода острия в цилиндрическую часть;
0
0
2r - диаметр вершины острия иглы {2r→0).
С учетом того что составляющая  для равномерного износа должно выполняться равенство:
Решение поставленной задачи заключается в отыскании уравнения кривой, определенным образом связанной геометрически с прямой МТ=а и принятыми осями Ох и Оy.
Отрезок МТ=а есть касательная к кривой F(x,у)=0.
После выполненных дифференциальных и интегральных исчислений и необходимых преобразований получаем уравнение формы кривой в декартовых координатах:
Полученная в результате аналитических исследований кривая оказалась трактрисой - линией, задающей псевдосферу. Таким образом, чтобы обеспечить равномерный износ, острие иглы должно иметь грани в форме трактрисообразной кривой. Данная конфигурация позволит в значительной степени уменьшить износ иглы, тем самым продлить срок ее службы.
Чтобы уменьшить трение при прохождении иглы через материал и тем самым уменьшить деформацию материала при технологических операциях, предложена конфигурация иглы, представляющая собой в поперечном сечении треугольник с вогнутыми сторонами. Сила трения в основном распределена по ребрам иглы, что в значительной степени способствует достижению технического результата.
Предложенные конструкции позволяют уменьшить трение иглы при прохождении ее через материал, снизить усилие прокола и деформацию сшиваемых материалов, улучшить внешний вид готового изделия.
На фиг.1 представлена заявляемая игла швейной машины.
На фиг.2 представлено поперечное сечение заявляемой иглы швейной машины.
На фиг.3 представлена заявляемая игла швейной машины (альтернатива).
На фиг.4 представлено поперечное сечение заявляемой иглы швейной машины (альтернатива).
На фиг.5 представлен местный разрез заявляемой иглы швейной машины (альтернатива).
На фиг.6 представлена схема распределения нагрузок на проектируемое острие заявляемой иглы.
Игла состоит из колбы 1, канавки для прохождения нити 2, выполненной вдоль иглы, ушка для продевания нити 3, короткого желобка 4, ребер 5, граней 6 и острия 7, при этом острие иглы имеет вид пирамиды с основанием в форме либо равностороннего треугольника, при этом ее боковые ребра выполнены в виде трактрисообразной вогнутой кривой, либо равностороннего треугольника с вогнутыми сторонами.
Игла, закрепленная в игловодителе швейной машины при помощи колбы 1, опускаясь, прокалывает материал острием 7, имеющим вид пирамиды с основанием в форме равностороннего треугольника, при этом ее боковые ребра 5 выполнены в виде трактрисообразной кривой, разрезает материал ребрами 5 в форме трех лучей. Полученные таким образом «лепестки» материала раздвигаются иглой для более плавного прохождения нити. При движении иглы вверх лепестки закрывают отверстие, в котором уже находится нить. Данная конфигурация ребер 5 острия иглы позволяет снизить площадь соприкосновения иглы и материала, уменьшить силу трения при прохождении иглы через материал и обеспечить самозатачивание иглы.
Либо игла, закрепленная в игловодителе швейной машины при помощи колбы 1, опускаясь, прокалывает материал острием 7, имеющим вид пирамиды с основанием в форме равностороннего треугольника с вогнутыми сторонами, разрезает материал ребрами 5 также в форме трех лучей. «Лепестки» материала, возникшие от прокола иглой, раздвигаются, что обеспечивает более плавное прохождение нити. При движении иглы вверх лепестки закрывают отверстие, в котором уже находится нить. За счет того что в поперечном сечении острие иглы представляет собой треугольник с вогнутыми сторонами, снижается площадь соприкосновения иглы и материала, что обеспечивает уменьшение силы трения при прохождении иглы через материал.
Источники информации
1. Савостицкий А.В. Технология швейных изделий: Учебник для высших учебных заведений / А.В.Савостицкий, Е.Х.Меликов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 440 с.
2. Проспект фирмы «Schmetz» (Германия), «Иглы с режущим острием».
3. Чистобородов И.Г. Разработка теоретических и технологических путей повышения эффективности ровничных машин на основе предлагаемых трибоспряжений // Дис. к-та техн. наук / ИГТА. - Иваново, 2006. - 173 с., 57 с.