CC BY
51
AN INNOVATIVE APPROACH TO ENERGY SA VING IN SEWING MACHINES
X.
>
<
LjJ
S ^
Q
Ш T
s
I
X Ш
38
Goryainov Mikhail Fedorovich, Assistant Professor, Chair of Information Technology and Electronics, Technological Institute of Service (branch) of Don State Technical University, Stavropol E-mail: mihailgoryainovigimail.ru
This article addresses the issue of energy saving in sewing machines 131 - class through the use of variable frequency drive instead of friction. Using variable-frequency electric sewing machines can increase the functionality and efficiency of the sewing machine, as well as shorten the time of technological operations. Keywords: energy saving; sewing machines; electric; frequency regulation; technological operations.
УДК621.3.077.2
© Горя и нов М.Ф., 2015
ГОРЯИНОВ Михаил Фёдорович, доцент, кафедра Информационных технологий и электроники, Технологический институт сервиса (филиал) Донского государственного технического университета, Ставрополь
mihailgoryainovigimail.ru
ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ВОПРОСАМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ШВЕЙНЫХ МАШИНАХ
В данной статье рассматривается вопрос энергосбережения в швейных машинах 131 - класса за счет применения частотно-регулируемого электропривода взамен фрикционного. Использование частотно-регулируемого электропривода в швейных машинах позволяет увеличить функциональные возможности и КПД швейной машины, а также сократить время выполнения технологических операций.
Ключевые слова: энергосбережение; швейные машины; электропривод; частотное регулирование; технологические операции.
I
Удовлетворение потребности населения в разнообразных швейных изделиях требует мобильных методов их изготовления, что в значительной степени зависит от швейных машин. Совершенствование и увеличение надежности швейного оборудования ведет к существенному увеличению качества швейных изделий, а также уменьшению энергозатрат на производство единицы изделия и, как следствие, к снижению себестоимости продукции.
Обширное использование частотно-изменчивых электроприводов привело к тому, что современный электропривод является не только энергосиловой основой, обеспечивающий производственные механизмы необходимой механической энергией, но и параметрами управления технологическими процессами. Ведь для реализации качества производственных процессов, в настоящее время зачастую возлагаются на системы управления регулируемыми электроприводами в сочетании с системами технологической автоматики. Из-за ограничений возможности увеличения мощности энер-гогенерирующих установок, проблема энергосбережения приобретает особую актуальность в связи с поднятием цен на энергоносители, а также и на электроэнергию.
Благодаря тому, что из всех регулируемых электроприводов первое место занимают частотно-регулируемые асинхронные электроприводы, то массовое применение этих электроприводов позволяют решать не только технологические задачи, но и проблему энергосбережения.
Обычный электропривод с фрикционной муфтой, установленный на швейных машинах 131 - класса, не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электроприводу по энергозатратам при производстве единицы изделия с учетом специфичности технологических процессов швейного производства, поскольку более 70% рабочего времени двигатель работает на холостом ходу.
Привод швейных машин работает в тяжелых условиях. Он должен обеспечивать надежную и устойчивую работу в условиях большого числа включений при конечной скорости разгона машины до 524-630 с плавное регулирование скорость в значительном диапазоне, сокращение времени разгона и выбега при выполнении коротких строчек, должен быть экономичным и малошумным.
Поскольку в настоящее время на рынке швейныхуслуг используется большое количество неавтоматизированных швейных машин общего назначения, нуждающихся в модернизации,то разработка энергосберегающего электропривода для швейной машины является актуальной.
В качестве примера анализа связи и внутренних компонентов швейной машины рассмотрим технологию работы швейной машины, представленный на рисунке 1. Главной спецификой работы швейной машины, реализующей преобладающую в швейном производстве механическую технологию обработки и сборки изделия, основанную на взаимодействии рабочих инструментов машины с нитками и обрабатываемыми материалами,являются:
- дискретность выполняемых операций и взаимодействий во времени, и возможности использования программируемых устройств;
- присутствие механических параметров в механизмах;
- наличие человека для управления технологическим процессом и контроль качества.
Рисунок 1 - Структурно-функциональная схема швейной машины
Структурно-функциональная схема (рис. 1) швейной машины не заменяет ее кинематической схемы, но позволяет уточнить входные и выходные параметры, действующие в рассматриваемой системе, наглядно отражает взаимодействие механизмов и рабочих органов машины между собой, приводом, нитками,
стачиваемым объектом и человеком-оператором (40), участвующим, как видно из схемы, в двух контурах управления: контуре регулирования скорости пошива (или частоты вращения главного вала машины) с помощью задат-чика (Зд), роль которого выполняет ножная педаль, кинематически соединенная с фрикционной муфтой электропривода машины, и контуре ручного управления положением стачиваемых деталей относительно петлеобразу-ющих рабочих органов. Сокращения, приведенные на схеме, имеют следующие значения:
Пп(<р)> Пнп(<р)- Пч(<р)Пп, ПР2(ср) - передаточные функции механизмов и кинематических цепей соответственно: иглы, нитепро-тягивателя, челнока, кинематических цепей перемещения зубчатой рейки на расстояние по вертикали 1В и горизонтали 1Г;
(р - входная обобщенная координата -угол поворота главного вала;
Бп , 8НП , срч - линейные и угловые перемещения рабочих органов механизмов иглы (острия), нитепротягивателя (глазка) и челнока (носика);
Р Р Р
1 НИ ' Г НЧ ' 1 СТ '
Рпл -регулировки,задаваемые установкой механических регуляторов прямого действия соответственно для натяжения нитки иглы, нитки челнока, длины стежка (/ ) и усилия прижатия стачиваемых деталей прижимной лапкой до величины
к ■
ПЛ'
м'эд(р) - передаточная функция трехфазного асинхронного электродвигателя и фрикционной муфты, образующих вместе с ременной передачей и коммутирующей аппаратурой привод неавтоматизированной швейной машины.
При разработке частотно-регулируемого электропривода для швейной машины предлагается замена узлов главного вала, связанных с фрикционной муфтой на блок частотно-регулируемого электропривода, устанавливаемого между асинхронным двигателем и главным валом швейной машиной (рис. 2).
Ш
О си
-О 01-0 СК
к X ш о
со со
ом
к^ С Ё
39
Рисунок 2 - Схема модернизации швейной машины путем замены фрикционного электропривода на частотно-регулируемый
На рисунке 3 изображена блок-схема швейной машины с частотно-регулируемым электроприводом.
Рисунок 3 - Блок-схема швейной машины с частотно-регулируемым электроприводом
К швейной машине 1 подключен через ременную передачу 2 трехфазный короткозамк-нутый асинхронный электродвигатель 3. Инвертор 4 входом связан с подключенным к сети выпрямителем 5 и микропроцессором 6, а выходом с трехфазной обмоткой статора 7 двигателя 3. Микропроцессор 6 входом подключен куправляемому от педали командному устрой-
ству 8 и блоку коррекции сигналов снижения скорости шитья ременной передачей 9, а входом и выходом с блоком памяти 10. Блок памяти 10 дополнительно соединен входом с пультом задачи параметров шитья 11, а выходом с блоком коррекции 9. Блок коррекции 9 входом связан с датчиком скорости шитья 12, установленным на главном валу 13 швейной машины 1. Главный вал 13 жестко соединен с ведомым шкивом 14 ременной передачи 2 и связан механическими передачами с швейной иглой 15, предназначенной для стачивания материала 16.
Анализ показывает, что при использовании частотно-регулируемого электропривода в швейных машинах позволит увеличить функциональные возможности и КПД швейной машины, а также сократить время выполнения технологических операций.
Литература:
1. Давыдянц Д.Е., Жидков В.Е., Ядыкин
B.C., Шейченко Ю.И., Жидков A.B. Методика факторного анализа влияния характеристик энергетического оборудования (коэффициента мощности и коэффициента полезного действия) на энергосбережение и энергоэффективность// KANT. - 2013. - №2(8). -С. 51-57.
2. Энергосбережение и повышение энергоэффективности на объектах жилищно-коммунального и муниципального хозяйства : учебное пособие / а вт.-сост.: Д. Е. Да в ыдя н ц, В. Е. Жидков, А.И. Цыбульский, B.C. Ядыкин,
C.А. Филиппов, Э.Ю. Джантотаева, Р.К. Аппоев, Г.А. Боронтов, И.П. Маке-
енко, В.Ф. Кривокрысенко, Ю.И. Шейченко, И.А. Соболев, Е.А. Бондаренко ; под общ. ред. д.э.н. профессора ДЕ. Давыдянца и д. т. н., проф. В.Е. Жидкова ; Технологический институт сервиса (филиал) ДГТУ. - М.: МИРАКЛЬ, 2014. - 300 с. 3. Энергосбережение и энергоэффективность в организациях: факторы, методическое обеспечение анализа : коллективная монография / Д.Е. Давыдянц, В.Е. Жидков, И.Ю. Бринк, B.C. Ядыкин, Э.Ю. Джантотаева, В.Ф. Кривокрысенко, Ю.И. Шейченко, A.B. Жидков. - М. : Миракль ; Ставрополь : Ставролит, 2013. - 40 с.
