CZ9901909A3 - Způsob snížení vibrací a sil v prošlupních a jiných mechanismech tkacích strojů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu snižování vibrací a sil v prošlupních a jiných mechanismech tkacích strojů obsahujících vačkový mechanismu.

Dosavadní stav techniky

U prošlupních i jiných mechanismů tkacích strojů, zvláště širokých, se běžně vyskytují vibrace, které zvyšují zatížení mechanismu, způsobují zvětšování vůlí, snižují životnost a zvyšují hluk. Významnou příčinou těchto vibrací je nerovnoměrné otáčení hlavního hřídele tkacího stroje, k němuž je prošlupní nebo jiný mechanismus tkacího stroje připojen. Zdvihové závislosti těchto mechanismů jsou obvykle navrhovány moderními metodami tak, aby zajišťovaly co nejlepší dynamické chování mechanismu. Přitom se však nepočítá s tím, že úhlová rychlost hnacího hřídele mechanismu není konstantní.

Hlavní příčinou nerovnoměrného otáčení hlavního hřídele tkacích strojů je bidlový mechanismus a u jehlových strojů i mechanismus prohozní. Redukované momenty setrvačnosti těchto mechanismů jako funkce úhlu pootočení hlavního hřídele nejsou konstantní. Ve špičkových hodnotách mívá bidlový mechanismus ze všech mechanismů stroje největší redukovaný moment setrvačnosti. To způsobuje, že část kinetické energie se během jednoho cyklu stroje přelévá z hlavního hřídele do bidlového mechanismu a zpět. V přírazu a v zadní úvrati bidla mívá maximální energii hlavní hřídel, v místě maximální rychlosti bidla mívá hlavní hřídel minimální energii a tím i minimální rychlost. Tyto rozdíly v úhlových rychlostech hlavního hřídele jsou značné zvláště u širokých stavů s výdržovým mechanismem bidla. Protože hlavní příčinou nerovnoměrného otáčení hlavního hřídele je přelévání energie z hlavního hřídele do jednotlivých mechanismů stroje a zpět a protékající energie je úměrná druhé mocnině rychlosti, která má kladné i záporné znaménko, vzniká efekt podobný dvojcestnému usměrnění střídavého

4444

444 44 •PS3214CZ signálu a dochází ke vzniku harmonických složek rychlosti a zrychlení s dvojnásobnou frekvencí. Tyto harmonické složky zrychlení mívají významné amplitudy v blízkosti rezonanční frekvence prošlupního mechanismu a vybuzují proto kmity prošlupního mechanismu se značnými amplitudami.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je taková úprava zdvihové závislosti prošlupního nebo jiného mechanismu tkacího stroje dané tvarem hnací vačky nebo dvojvačky mechanismu, která eliminuje nerovnoměrnost otáčení hnacího hřídele mechanismu a způsobí, že se mechanismus pohybuje tak, jak bylo navrženo pro konstantní rychlost otáčení hnacího hřídele mechanismu.

Výhodou vynálezu je podstatné snížení vibrací a sil prošlupního nebo jiného mechanismu tkacího stroje, což vede ke zlepšení funkce mechanismu, zvýšení jeho životnosti a snížení hluku. Při použití vynálezu je však třeba přihlédnout i k následujícím omezením: a) eliminace vlivu nerovnoměrného otáčení hnacího hřídele funguje jen v určitém avšak relativně širokém rozmezí provozních otáček, b) hnací vačka nebo dvojvačka prošlupního nebo jiného mechanismu tkacího stroje musí být nastavena do správné úhlové polohy vůči hlavnímu hřídeli stroje.

Některé základní příklady provedení vynálezu:

Výpočet úpravy zdvihové závislosti prošlupního nebo jiného mechanismu tkacího stroje podle vynálezu lze provést s uvažováním vlivů různé významnosti působících na tkací stroj a s použitím různě složitého výpočetního aparátu, který je k disposici v dynamice mechanismů. Obecný způsob vede na řešení diferenciálních rovnic. Zde se jako příklady uvádějí pouze jednoduché způsoby řešení, které zanedbávají některé vlivy, ale vedou k výraznému uplatnění výhod vynálezu.

• · φφφφ φ φ ·· φφφ ··· φφφφ • φ · · · ·· · φ φ φ • · φ · · φφ φφφφφφ φφφ φφ φ · · β φφ φφφ φφ φφφ φφ φφ

PS3214CZ

Příklad Α:

Při návrhu upravené zdvihové závislosti prošlupního mechanismu se vychází z následujících předpokladů:

• při provozních otáčkách, kdy tkací stroj pracuje v ustáleném režimu se střední úhlovou rychlostí hlavního hřídele ω$ , je změřen průběh úhlu pootočení hlavního hřídele φ v jednom cyklu jako funkce času t </> = <$) (1) • požadovaný zdvih prošlupního mechanismu vypočtený pro úhlovou rychlost hlavního hřídele ω = a>s = konst. je zadán jako funkce

T = (2) kde úhel (3)

Hledá se taková zdvihová funkce prošlupního mechanismu z = z(<p), aby platilo X/) = X<y/). (4)

Za těchto podmínek se mechanismus při použití zdvihové funkce z pohybuje při nekonstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele ω stejně jako původní mechanismus se zdvihovou funkcí y při konstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele ag Rovnicí (4) je funkce z zadána obecně jako funkce času. Za předpokladu, že • použitím upravené zdvihové funkce z prošlupního mechanismu se nezmění průběh úhlové rychlosti ω hlavního hřídele, je úhel φ pootočení hlavního hřídele dán rovnicí (1) a lze vypočíst inverzní funkci f = <(f>). (5)

Potom (θ) ·· ·

PS3214CZ kde

P=VW· (7)

Tím je funkce ζ(φ) pro požadovaný zdvih prošlupního mechanismu definována.

Příklad B:

Tento příklad je podobný příkladu A a vychází ze stejných předpokladů s tím rozdílem, že místo úhlu pootočení hlavního hřídele jako funkce času (rov. (1)) je změřena úhlová rychlost hlavního hřídele ω jako funkce jeho úhlu pootočení ω = <y(y>).

Potom dy _ dy dq> _ dy dt dp dt dp dz _ dz d(p _ dz dt d<p dt άφ (8) (9) (10)

Z požadované rovnosti — = —, která vyjadřuje, že se mechanismus se dt dt zdvihovou funkcí z pohybuje při nekonstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele ω stejně jako původní mechanismus se zdvihovou funkcí y při konstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele a>s a z rovnic (9) a (10) vychází ₌ % άφ dp ω

Rovnice (11) umožňuje velmi jednoduchý přibližný výpočet funkce z pokud kolísání úhlové rychlosti hlavního hřídele ω není příliš velké. Potom lze položit

Φ_~Φ_ (12) άφ άφ a z rovnice (11) plyne hledaná funkce • · • · • ···

PS3214CZ dy 1

(13)

Příklad C:

Způsob dle vynálezu lze použít i při výpočtu korigované zdvihové funkce bidlového mechanismu. V tomto příkladu je jako způsob použití vynálezu uveden jednoduchý výpočet upravené zdvihové funkce. Zdvihová funkce bidlového mechanismu (/0), kde ψ je úhel pootočení bidla, je podobně jako v příkladu A zadána pro konstantní úhlovou rychlost 6% hlavního hřídele, kdy úhel pootočení hlavního hřídele φ je dán rovnicí (3). Hledá se taková zdvihová funkce bidlového mechanismu ψ(φ) pro nekonstantní úhlovou rychlost hlavního hřídele ω, aby platilo (14)

Za těchto podmínek se bidlový mechanismus při použití zdvihové funkce ψ pohybuje při nekonstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele ω stejně jako původní mechanismus se zdvihovou funkcí ψ při konstantní úhlové rychlosti hlavního hřídele ο*. Při výpočtu se vychází z následujících předpokladů:

zanedbává se proměnlivost redukovaných momentů setrvačnosti všech mechanismů tkacího stroje mimo bidlového mechanismu hnací elektromotor dodává pouze kroutící moment ke krytí pasivních odporů a ztrát a nemá regulační účinek pasivní odpory a ztráty nejsou funkcí úhlové rychlosti hlavního hřídele.

Proměnlivost úhlové rychlosti hlavního hřídele je za těchto podmínek způsobena pouze mechanismem bidla. Potom lze napsat rovnici vyjadřující zachování energie ve tvaru

kde /h je celkový redukovaný moment setrvačnosti hlavního hřídele, do kterého je zahrnuta hnací soustava s elektromotorem a střední redukované momenty • ·

PS3214CZ všech mechanismů mimo bidlového, ω je úhlová rychlost hlavního hřídele, která není předem známa, /b je moment setrvačnosti bidla, ψ je úhlová rychlost bidla (tečkou se značí derivaci podle času), /_s je konstantní střední redukovaný moment setrvačnosti celého tkacího stroje při střední úhlové rychlosti hlavního hřídele 6¾ (výraz na pravé straně rovnice (15) je celková kinetická energie tkacího stroje, která je za uvedených předpokladů konstantní).

Funkce ψ je podle rovnice (14) rovna άψ άψ Ψ = -4- = -4ξdt άφ (16)

Po dosazení do rovnice (15) je možno vypočíst úhlovou rychlost hlavního hřídele 'τ (17) ze které lze po dosazení za φ-α>ά vypočíst integrací funkci <?(/) = fa>dt.

Další postup je stejný jako v příkladu A pouze s tím rozdílem, že pro zadanou funkci se hledá upravená funkce y/(y>).

Průmyslová využitelnost

Způsob snižování vibrací a sil v prošlupních a jiných mechanismech tkacích strojů dle vynálezu je využitelný na všech typech tkacích strojů u mechanismů, které jsou poháněny vačkami. Zvláště významné je jeho použití u širokých tkacích strojů s výdržovým mechanismem bidla, kde vlastní frekvence kmitů prošlupního mechanismu je relativně nízká a budicí frekvence způsobená nerovnoměrným otáčením hlavního hřídele je relativně vysoká a je blízká rezonanční frekvenci prošlupního mechanismu.

Způsob dle vynálezu je však využitelný i na jiných typech strojů, kde se vyskytuje periodické kolísání úhlové rychlosti hnacího hřídele a používají se vačkové mechanismy. Příkladem může být rozvodový mechanismus spalovacích motorů.

Claims (1)

1. PATENTOVÁNÁROKY

   Způsob snižování vibrací a sil v prošlupních a jiných mechanismech tkacích strojů obsahujících vačkový mechanismus, vyznačující se tím, že zdvihová funkce vaček mechanismu se upraví tak, aby při nekonstantní úhlové rychlosti hnacího hřídele vačkového mechanismu se mechanismus pohyboval tak, jak bylo navrženo pro konstantní úhlovou rychlost hnacího hřídele mechanismu.