Расчет привода швейной иглы (146310)

Посмотреть архив целиком

1



Санкт-Петербургский Государственный Институт Сервиса и Экономики








Кафедра “Технология ремонта транспортных средств”








Расчетно-пояснительная записка к

курсовому проекту по основам

конструирования и проектирования







Тема: Расчет привода иглы швейной машины


Студент: Чиркунов А.В.


Группа: 721


Специальность: 0608


Руководитель проекта: Петрова Л.Б.











Санкт-Петербург

1999 год



ОГЛАВЛЕНИЕ:




1. Расчет привода иглы швейной машины. 3

1.1. Структура привода иглы. 3

1.2. Выбор иглы. 3

1.3. Расчет иглы на прочность. 4

1.4. Выбор геометрических параметров кпм. 5

1.5. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма. 6

1.5.1. Задачи анализа. 6

1.5.2. Построение плана механизма. 6

1.5.3. Построение плана скоростей. 6

1.5.4. Построение плана ускорений. 9

1.6. Расчет уравновешивающего момента. 11

1.7. Расчет мощности двигателя для привода механизма иглы. 12

2. Условия для расчетов. 13

3. Литература. 14




  1. Расчет привода иглы швейной машины.


    1. Структура привода иглы.


В швейных машинах для обеспечения поступательного движения иглы преду­сматривается привод, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и кривошипно-ползунного механизма.

В кривошипно-ползунный механизм входят: главный вал на двух подшипниках скольжения; кривошип, соединенный пальцем с шатуном; поводок, связанный с од­ной стороны с игловодителем стопорным винтом, а с другой стороны с ползуном, перемещающимся в направляющих.

Ползун предназначен для снижения нагрузки на игловодитель от кривошипа.

Внизу игловодителя, движущегося в двух направляющих, предусмотрен игло­держатель со стопорным винтом.

Кривошипно-ползунный механизм предназначен для преобразования вращатель­ного движения в поступательное и в швейных машинах может быть исполнен в од­ном из трех вариантов. Во всех вариантах кривошип совершает вращательное движе­ние и обязательно соединен со стойкой – неподвижным звеном; ползун совершает поступательное движение, контактирует с неподвижным звеном; шатун совершает плоское или плоско-параллельное движение, являющееся комбинацией вращатель­ного и поступательного движения, со стойкой непосредственно не связан.

Основным является центральный кривошипно-ползунный механизм, у него про­должительность рабочего и холостого хода одинаковая. У смещенного механизма продолжительность рабочего хода иглы больше продолжительности холостого. Для снижения температуры иглы исполняют кривошипно-ползунный механизм с верх­ним расположением шатуна, т.к. у него средняя скорость иглы ниже, чем у механиз­мов с нижним расположением шатуна.


    1. Выбор иглы.

Основным рабочим органом швейной машины является игла. Она предназначена для прокола материала, проведения через него верхней нити и образования петли-на­пуска.

Игла состоит из колбы для крепления иглы в игловодителе; лезвия, являющегося рабочей частью иглы; и острия для прокола материала. В лезвии выполнены ушко для заправки верхней нити, короткий желобок для образования петли и длинный же­лобок для предотвращения верхней нити от перетирания.

Все иглы согласно ГОСТу 7322-55 имеют номера с №60 по №300. Номер иглы соответствует диаметру лезвия в мм, умноженному на 100. Так игла №90 имеет диа­метр лезвия 0,9 мм.

При выборе номера иглы следует ориентироваться на сшиваемые ткани и мате­риалы согласно таблице:


Ткани и материалы

Номер иглы

Шелковые типа сорочечной, вискозной

75 – 90

Шелковые с лавсаном

75 –90

Синтетические типа капрона

75 – 90

Чистошерстяные легкие, шерстяные с лавсаном, штапельные и хлоп­чатобумажные с лавсаном

85 – 110

Шерстяные камвольные и тонкосуконные

85 – 130

Шерстяные типа драпа, ворсовые

90 – 130

Грубосуконные, шелковые плащевые прорезиненные односторонние, мех искусственный

90 – 130

Шинельные, многослойные и тяжелые

130 – 210


Для расчетов курсовой работы нам предложена ткань хлопчатобумажная с лав­саном, т.о. выберем иглу №90.


Длина иглы и ее отдельных частей является основным конструктивным парамет­ром, обеспечивающим выполнение технологического процесса сшивания материалов и входящим в число исходных данных для выполнения прочностных расчетов игл. Угол заточки иглы .

Общая длина лезвия иглы от острия до колбы:


l1=L-(l2+l3) мм (1.1)


L – общая длина иглы: в универсальных швейных машинах L=38 мм

l2 длина колбы, выступающая из игловодителя: в зависимости от лапки принимает-

ся l2=8-9 мм

l3длина колбы, закрепляемой в игловодителе, мм


l3=5d мм (1.2)


d – диаметр иглы, мм


Иглы изготавливаются из стальной углеродистой отожженной проволоки марки И3 класса А ГОСТ 5468-60. После изготовления подвергаются закалке до твердости по Роквеллу HRC54-60.


Мы выбрали иглу №90, следовательно d=0,9 мм, примем длину l2=8,5 мм, длина l3=4,5 мм. Тогда общая длина лезвия, согласно формуле (1.1) l1=25 мм



    1. Расчет иглы на прочность.


Чем меньше диаметр лезвия иглы, тем меньше вероятность повреждения сши­ваемых тканей. Однако слишком тонкая игла под действием усилия прокола может изогнуться и даже сломаться. Поэтому, чтобы удостовериться в правильности выбора номера иглы и длины ее лезвия, выполняется проверочный расчет иглы на продоль­ный изгиб и на сжатие.

Если усилие прокола P не превышает некоторой предельной величины Pкр., то игла будет испытывать обычное сжатие и ее ось останется прямолинейной. Если уси­лие прокола достигнет предельной величины силы P=Pmax+Pкр., то она изогнется.

Условие устойчивости иглы по продольному изгибу:

P<[P] (1.3)

где [P] – допускаемое усилие.

(1.4)

где nуст. – коэффициент запаса устойчивости: для стали nуст.=1,8 – 3,0.


Критическая сила:

(1.5)


где Е – модуль упругости материала иглы: для стали Н/мм2

- коэффициент приведения длины иглы: для данного случая =2

Iminмомент инерции ослабленного сечения иглы


мм4 (1.6)



В нашем случае Imin0,0185 мм2

Pкр.14,607 Н

[P]7,3 Н


По нашему условию Р=5,5 Н Р<[P].

Вывод: выбранная игла подходит по условию устойчивости иглы по продоль­ному изгибу.


Условие прочности иглы по напряжениям сжатия:


(1.7)


где [сж] – допускаемое напряжение на сжатие: для стали И3 [сж]=60 – 90 Н/мм2

Fminплощадь поперечного сечения в ушке иглы


Fmin0,385 d 2 мм2 (1.8)


В нашем случае Fmin0,312 мм2

сж17,6 Н/мм2

Отсюда мы видим: сж [сж], следовательно выбранная нами игла подходит по условию прочности иглы по напряжениям сжатия.

Общий вывод: выбранная нами игла пригодна.



    1. Выбор геометрических параметров кривошипно-ползунного механизма.


Для центральных механизмов радиус кривошипа:

r=lAB=0,5 So м (1.9)

где So- общий ход иглы, равный сумме перемещения иглы от крайнего верхнего по-

ложения до начала входа иглы в материал и перемещения в материале.


Длина шатуна вычисляется по формуле: l = lBC = r/ м (1.10)


По нашему условию So=м, а =0,38; таким образом r=м, а l0,039

    1. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.


      1. Задачи анализа.


Исходными данными для кинематического анализа являются: схема механизма, длина звеньев и закон движения входного звена (кривошипа).

Задачи кинематического анализа:

  • Построение плана положений звеньев механизма.

  • Определение линейных скоростей и ускорений точек звеньев.

  • Определение угловых скоростей и ускорений звеньев.



      1. Построение плана механизма.


Для кинематического исследования строится кинематическая схема механизма, на которой изображается ряд положений всех звеньев механизма (план механизма).

План механизма строится в некотором масштабе. Если кривошип r=lAB на плане механизма изображается отрезком в мм, то длина этого отрезка называется мас­штабным значением длины кривошипа. Тогда истинное значение длины кривошипа:

м (1.11)

где klмасштаб длин (масштаб плана механизма).

м/мм (1.12)

Масштаб длин соответствует числу метров истинной длины звеньев в одном миллиметре чертежа и является размерной величиной, в отличие от чертежных мас­штабов.

В выбранном масштабе вычисляются длины отрезков на чертеже, соответствую­щих остальным звеньям:

мм (1.13)

На основании исходных данных зададим величину отрезка мм, тогда масштаб механизма kl=0,00015 м/мм, а длина отрезка соответствующего шатуну мм.

Проведем траекторию движения точки В, радиусом 100 мм, и разделим ее на 8 частей. Примем крайнее левое положение кривошипа за нулевое. По ходу движения присвоим номера положениям кривошипа. Для нахождения положений ползуна, соотвотствующих положениям кривошипа, из точек В0, В1, etc., радиусом проводим дуги до пересечения с прямой АС. Соединяя соответствующие точки, показываем кривошип и шатун в различных положениях. Для одного из положений (в нашем случае для первого) на звеньях укажем центры масс тяжести S1 (для кривошипа) и S2 (для шатуна). =50 мм; =91 мм.



      1. Построение плана скоростей.


План скоростей позволяет вычислить линейную скорость любой точки звеньев, угловую скорость звеньев и служит основой для нахождения уравновешивающего

момента по способу профессора Н.Е. Жуковского.

Определим для первого положения линейную скорость точек A, B, C, S1, S2 и угловую скорость шатуна 2. Входным является кривошип АВ, вращающийся с угловой скоростью 1=const, Частота вращения n1=2500 об/мин.

Точка В является общей для звеньев 1 и 2. Звено 1 совершает вращательное движение. Следовательно величина скорости точки В:

м/с (1.14)

где - угловая скорость кривошипа, 1/с;

lABистинная длина кривошипа, м;

n1 – частота вращения кривошипа, об/мин


Исходя из нашего условия VB=3,93 м/с


Вектор скорости характеризуется точкой приложения (в точке В), линией действия (по касательной к траектории в точке В, либо перпендикулярно кривошипу АВ) и направлением (по часовой стрелке согласно направлению вращения кривошипа).

Точка С принадлежит звеньям 2 и 3 и движется вдоль прямой АС вместе со звеном 3. Следовательно, линия действия вектора скорости известна, а модуль и направление неизвестны. Точки В и С принадлежат одному звену – шатуну ВС, поэтому между скоростями этих точек есть определенная связь.

Шатун ВС в абсолютном движении относительно неподвижного звена – стойки совершает плоское (плоскопараллельное) движение. Которое можно представить в виде сумм двух простых движений: переносного (поступательного) и относительного (вращательного). При поступательном движении точки описывают одинаковые траектории, любая прямая, принадлежащая звену, остается параллельной самой себе, скорости всех точек равны между собой и параллельны, а угловая скорость равна нулю.

(1.15)

Однако, в абсолютном движении относительно стойки точка С движется вместе с ползуном вдоль прямой АС, поэтому действительной положение точки С определяет- ся относительным вращательным движением шатуна ВС вокруг точки В. Поэтому абсолютная скорость точки С:

(1.16)

где VBCотносительная скорость точки С при повороте шатуна ВС вокруг точки В.


Примем точку В за полюс, т.к. нам известны все характеристики вектора скорости ; у вектора скорости известна только линия действия, расположенная перпендикулярно радиусу вращения ВС; у вектора скорости известна тоже только линия действия.

Для определения векторов скорости и решим векторное уравнение (1.16). План скоростей как раз и представляет собой графическое решение векторных уравнений.

Для построения плана скоростей задается его масштаб:

(1.17)

где PV3b – длина отрезка, изображающего на плане скоростей скорость точки В, мм


Пусть PV3b=130 мм, тогда kv=0,03

Из полюса на плане скоростей PV3 откладываем отрезок прямой перпендикулярно звену АВ3 в сторону его движения. Затем через точку b линию действия вектора вращательной скорости перпендикулярно звену В3С3, а из полюса PV3 параллельно траектории точки С3 при поступательном движении проводим линию действия вектора абсолютной скорости до пересечения с линией действия вектора скорости в точке с. Отрезок соответствует абсолютной скорости точки С, отрезок - вращательной скорости точки С вокруг В. Модули этих скоростей:

м/с