IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Аннотация. В работе проведено исследование прочности и устойчивости основной детали металлоткацкого станка – ремизной рамы. Проведено трехмерное моделирование конструкции ремизной рамы, определены перемещения, напряжения в сечениях конструкции ремизной рамы, определены собственные частоты колебаний рамы.

Зевообразовательный механизм ткацкого станка предназначен для подъема и опускания ремизок в строго определенной последовательности, благодаря чему образуется зев и создается заданное переплетение.

Ремизная рама в процессе работы испытывает нагрузки от натяжения нитей основы, сил инерции, веса рамы с галевами и др. Колебательные процессы, возникающие при работе в этом звене, требуют определения и анализа, поскольку могут вызвать дополнительные колебания натяжения нити основы, в процессе контакта нити с глазком галева, а также могут быть причиной нарушения конструкции ремизной рамы. Наиболее частыми причинами поломок ремизных рам являются разрушение промежуточных стоек вследствие усталостных колебательных явлений.

Таким образом, в работе поставлена задача исследования прочности ремизной рамы с учетом сил инерции и натяжения нитей основы, а также исследование на устойчивость, заключающееся в определении собственных частот и проверка отсутствия резонансных явлений при работе конструкции.

Для решения поставленных задач в Kompas 3Dv.15.2 разработана модель ремизной рамы в виде трехмерного деформируемого тела с конструктивной разработкой планок, стоек и держателей галев.

Посредством рычажного механизма (рис.2) она получает возвратно-поступательное движение в соответствии с цикловой диаграммой станка по выбранному закону.

Расчетная модель с заданными граничнымиусловиями и действующими нагрузками приведена на рис.1. На держатели галев действуют приведенные распределенные силы натяжения нитей основы T, а также силы инерции, значения которых соответствуют максимальным значениям за цикл работы. В рассматриваемом случае рама в боковинах 1,2 имеет вертикальное перемещение, так как движется в направляющих. Жестко закрепляется в проушинах 3,4 – местах крепления с приводными рычагами.

Суммарная нагрузка на ремизную раму при выработке сетки № 24 (ТУ 3651-028-00279597-2006) составляет 7500 Н, или по 625Н на каждую секцию галев. Также на раму действуют силы инерции, поэтому к раме приложено ускорение в 0,65 м/с² в соответствии с законом движения рамы [1]. Материал рамы – алюминиевый сплав Д16.

Рис.1. Расчетная схема прочностного анализа ремизной рамы

Определение необходимых для анализа величин проводилось в прикладной библиотеке Kompas 3D v.15.2 APMFEM методом конечных элементов. Построение сетки производилось в автоматическом режиме. Расчет производился по 2 направлениям: статический расчет и расчет на собственные частоты. Прочностная задача реализовывалась решателем Sparse, задача на нахождение собственных частот решалась «методом простых итераций», при расчете удерживались первые пять собственных частот.

Получены следующие результаты: определены перемещения, напряжения и деформации ремизной рамы по всей ее поверхности (рис.2,3);определены собственные частоты колебаний ремизной рамы.

Рис.2. Карта распределения напряжений по поверхности ремизной рамы

Значения собственных частот рамы лежат в диапазоне от 35 до 200 Герц. Сравнивая результат с частотой возбуждения (угловая скорость вращения кулачкового вала зевообразовательного механизма) 25 мин^-1 или 2,16 с^-1 можно сделать заключение об устойчивой и безрезонансной работе механизма.

Рис.3. Карта распределения деформаций по поверхности ремизной рамы

Результаты прочностного расчета (рис.2) свидетельствуют о работоспособности рамы: максимальные расчетные напряжения составили 12,5 МПА при допускаемых 275…320 МПА. Максимальные деформации рамы (рис.3) составили 0,13 мм.

ВЫВОДЫ

1. В результате работы проведено исследование прочности и устойчивости основной детали металлоткацкого станка – ремизной рамы. В Компас 3D проведено трехмерное моделирование конструкции ремизной рамы, в APMFEM определены перемещения, напряжения характерных точек конструкции ремизной рамы, определены собственные частоты колебаний рамы. Результаты расчетов свидетельствуют о работоспособности рамы.

2. Полученные результаты можно использовать для более глубокого исследования закономерностей рассмотреть усложненную задачу с учетом податливости боковых стоек, трения рамы в направляющих и неравномерности распределения натяжения нитей основы и т.п.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Тувин, А.А. Компьютерное моделирование кинематических и динамических характеристик металлоткацких станков [Текст] /А.А.Тувин, Д.А. Пирогов//Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2009.–№ 6.– С.119-121.

Код для цитирования: Скопировать