CC BY
1УДК 677.052.48.3/.5
ВЫНУЖДЕННЫЕ колебания составного питающего цилиндра с
ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ
Мирзаев Отабек Абдукаримович Каршинский инженерно экономический институт. PhD, доцент, +99899-026-65-50
Ураков Нуриддин Абраматович Термезском инженерно-технологическом институт, PhD. +99890-187-20-55, [email protected]
Турсунов Шарофиддин Нуркобил угли Термезском инженерно-технологическом институт, Ассистент. +99890-645-64-43, [email protected]
Аннотация: В статье теоретически обсуждены вынужденные колебания составного питающего цилиндра с одной степенью свободы пневмомеханических прядильных машин. Большей частью колебания резиновых втулок питающего цилиндра зон питания пневмомеханических прядильних машин рассматриваются на основе приближенных теорий. Подробно приведена новая конструкция питающего цилиндра шевронного типа, работающсия с пружинами столика. Сделан вывод и научное решение для повышения эффективности работы прядильных машин, вместе с тем повышения энергетической эффективности на основе точных расчетов динамики.
Annotatsiya. Maqolada erkinlik darajasi bir bo'lgan pnevmomexanik yigiruv mashinasining tarkibli ta'minlovchi silindrining majburiy tebranishi nazariy tahlil qilingan. Pnevmomexanik yigiruv mashinasining taminlash zonasidagi qayishqoq vtulkaning tebranishini katta qismi yaqinlashtirilgan nazariya asosida ko'rib chiqilgan. Stolcha prujinasi bilan birga ishlaydigan shevron tipli ta'minlovchi silindrning yangi konstruksiyasi to'liq keltirilgan. Yigiruv mashinasining ish samarasini oshirish oshirish uchun ilmiy yechim va xulosalar keltirilgan. Shu bilan birgalikda dinamikaning aniq hisoblari asosida energiya samaradorligini oshirish usullari keltirilgan.
Abstract: The article theoretically discusses forced vibrations of a composite feed cylinder with one degree of freedom of rotor spinning machines. For the most part, vibrations of the rubber bushings of the feed cylinder in the feed zones of rotor spinning machines are considered on the basis of approximate theories. The new design of a chevron-type feeding cylinder working with table springs is presented in detail. A conclusion has been made and a scientific solution has been drawn to improve the operating efficiency of spinning machines, at the same time increasing energy efficiency based on accurate calculations of dynamics.
Ключевые слова: ленты, надежнай, цилиндр, трение, расстояние, зажим, сопротивление, рифля, подачи, повреждение, волокна, деформация, резиновый, дискретизации, втулта , равномерность, конструкции.
Kalit so'zlar: piltalar, ishonchli, silindr, ishqalanish, masofa, qisqich, qarshilik, riflya, uzatish, shikastlanish, tola, deformatsiya, rezinali, diskretizasiya , vtulka, bir xillik, konstruksiya.
Keywords: Tape, reliable, cylinder, friction, distance, clamp, resistance, corrugation, feed, damage, fiber, deformation, rubber, discretization, sleeve, uniformity, design.
Введение. Сущность процесса дискретизации заключается в разъединении ленты на отдельные не контактирующие волокна, в относительном смешении и в распределении их на очень большой длине. В процессе дискретизации происходит экстра высокое у
гонение, т.е. лента утоняется в 3000-7500 раз, и в сечении дискретного потока при идеальном разъединении находятся 2-6 не контактирующих волокон. В этом отличие дискретизации от вытягивания [1].
В прядильном устройстве в основные фазы входят; подача, дискретизация, транспортировка, съем и транспортировка воздухом. В области подачи лента выбирается из таза и подается с постоянной скоростью. При выборке ленты с холстика или таза не возникает большой осевой силы и не наблюдается деформации ленты, поэтому не происходит перераспределения волокон в ленте по длине. Во время подачи сечение ленты изменяется на плоское прямоугольное, удобное для дискретизации. Лента проходит через уплотнительную воронку, которая направляет ее приблизительно к центру ширины питающего цилиндра. Уплотнительная воронка оказывает влияние прежде всего, как орган, дающий определенное направление ленте и ограничивающий ее ширину. На машине БД-320 сечение уплотнительной воронки подобрано так, что ширина ленты на выходе не превышает 9 мм, и толщина 2 мм. Изменение сечения ленты достигается за счет повышения плотности волокон в сечении. Плотность волокон увеличивается, так как при постепенном уменьшении сечения для прохода волокон в ленте под влиянием и упругих поперечных деформаций возникают напряжения. Лента сжимается между питающим цилиндром и столиком. При этом плотность волокон в сечении увеличивается и одновременно увеличивается ширина ленты до ширины прорези в столике Известна конструкция, в которой питающий цилиндр выполнен рифленым с прямыми рифлями (параллельными оси цилиндра), при работе данного цилиндра условием надежной работы подачи, без нарушения равномерности ленты, является преодоление сопротивления сил трения между лентой и столиком и создание необходимого перемещения с помощью питающего цилиндра. При этом на усилие зажима ленты к столику изменяется сила трения, также происходит некоторое скольжение ленты. Это скольжение зависит от расстояния между рифлями питающего цилиндра [2].
Недостатком данной конструкции рифленого питающего цилиндра является неравномерное распределение силы трения по длине цилиндра, что приводит, по краям цилиндра некоторое отставание перемещения волокон ленты. За счет жесткого взаимодействия питающего цилиндра с волокнами происходить их повреждение. Кроме того, преждевременного вывода из строя цилиндра из - за мелких повреждений рифли.
Сущность процесса дискретизации заключается в разъединении ленты на отдельные не контактирующие волокна, в относительном смещении и распределении их по очень большое длине [3].
В другой известной конструкции узел приёмного барабана типа Максилин [4] барабанчик выполнен из стальной трубы с восмизаходной волновой канавкой. Анализы показывают, что при однозаходной навивки гарнитуры бородка на одном участке подвергается воздействию зуба один раз за оборот барабанчика. А этот период возможно подача такого количества ленты, что узел нити прядка волокон целиком будут поданы в рабочую зону и останутся не расчесанными и прейдут п пряжу. Это безусловно касается ряда размеров включений, соизмеримых с подачей за один оборот барабанчика, или меньше его. Более же крупные группы волокон будут переработаны дискретизирующим валиком. Отделение волокон, преимущественно хлопка от основной массы питающего продукта (бородка, лента), то есть процесс дискретизации осуществляется в предлагаемой конструкции следующим образом. Основная масса волокон воздушным потоком поступает в рабочую зону, где зубья 7 и иглы 8, захватывая волокна, отделяют их от основной массы за счет большей их скорости относительно скорости подачи волокнистой массы (бородка) [5,6]. При больших скоростях вращения дискретизирующего барабанчика
и технологических сопротивлений от дискретизируемых волокон наружная пластинка 4 с зубьями 7 и иглами 8 совершает дополнительно высокочастотные крутильные колебания за счет их установки на внутренних пластинках 5 посредством упругой прокладки 6. Выбирая необходимую жесткость упругой прокладки 6 можно получать крутильные колебания с определенной амплитудой и частотой, при которых увеличивается эффективность разделения волокон от основной массы за счёт дополнительных инерционных сил [7,8].
Материалы и методы. Задачей важнейших проблем получения качественной пряжи является обеспечение равномерности подачи ленты по длине питающего цилиндра и снижение поврежденности волокон в ленте, а также повышение ресурса и ремонтопригодности цилиндра. Поставленная задача решается совершенствованием конструкции питающего цилиндра прядильного устройства, использованием комбинированных форм рифлей и выполнениям цилиндра составным с упругим элементом.
Сущность конструкции заключается в том, что питающий цилиндр прядильного устройства, содержаший приводной вал с жестко установленной втулкой поверх которой расположена резиновая втулка с надетой на нее втулкой с наклонными рифлямы, выполненной составной из двух частей, при этом наклонные рифли расположены симметрично в виде шеврона.
При этом шевронные наклонные рифли на поверхности питающего цилиндра при их взаимодействии с волокнами за счет горизонтальной составляющих сил части волокон по его краям, перемещаются к центру, происходит равномерное распределение их по длине питающего цилиндра. Таким образом, обеспечивается равномерность плотности волокон по ширине ленты, тем самым и равномерность подачи ленты, а также снижение поврежденности волокон.
Конструкция поясняется чертежом, где на фиг. 1-общий вид питающего цилиндра прядильного устройства шевронного типа с упругим амортизатором.
Конструкция питающего цилиндра прядильного устройства (см.на рис.1) состоит из симметрично расположенных составных наружными втулками 1 и 2 с наклонными рифлями, образующие шевронную форму, которые установлены на внутренней втулки 4 посредством резиновой втулки 3. Втулка 4 жестко установлена на приводном валу 5.
Результаты. Конструкция работает следующим образом. Волокнистая масса (хлопковое, шерстяное, химическое и другие типа волокна) в виде ленты поступает через уплотнительную воронку и в зону подачи между столиком (на рис. не показана) и питающим цилиндром.
При этом из-за шевронного расположения рифлей составных наружных втулок 1 и 2 захваченные волокна распределяются равномерно по всей их длине. Это обеспечивается смещением частей волокон к середине из краев наружных втулок 1 и 2 за счет горизонтальных составляющих сил воздействия рифлей на волокна. При взаимодействии рифлей наружных втулок 1 и 2 с волокнистой лентой за счет прижимной силы происходит деформация резиновых втулок 3, амортизируя эти силы. Это фактически ликвидирует повреждения волокон.
Рис.1. Питающий цилиндр прядильного устройства
Таким образом, обеспечивается равномерность плотности волокон по ширине лены, тем самым и равномерность подачи ленты, а также снижение поврежденности волокон.
Вынужденные колебания втулки питающего цилиндра в практике прядения чаще всего возбуждаются кинематически. Здесь нижный конец оболочки закреплен неподвижно, а верхний связан с зубам питающего цилиндра и совершает заданные периодические движения с периодом т.
Перемещение я:ПЕр этой упругой оболочки питающего цилиндра можно представить в виде ряда Фурье
(1)
х = с„ + с sin(юi + фл ) + c1sin(2юi + < ) пер 0 1 1 1
2п
Где со = —, а коэффициенты жесткости с известны. т
Составим уравнение движения элемента Аг пружины столика
и
ш„ аг-аг
0
Где ш0 - масса единцы длины. Нормальная сила в сечении N оказывается связанной
Зх
с продольной деформацией г = — законом Гука для одноосного напряженного состоянии
Зг
(2)
пружины имеет
N = ЕГ ^ Зх
(3)
Где /• - площадь сечение пружины столика. После подстановки значение N
З2 х 1 З2 х
Зг2 а2 а2З(2
= 0
(4)
Где
а =
V
ЕБ
шо
Считаем что пружина имеет однородость т0 = рГ, где р - плотность резиновой оболочки питающего цилиндра
a =
V
E P
Ищем в форме
х( г t) = щ (г) + щ (г) + <рх) (5)
Подставляя это выражение в уравнение (4), получаем для каждого из функций u¡ (г) обыкновенное дифференциальное уравнение
• 2 2
иг + —г иг = 0 (6)
a
Откуда u0 = b0 z ч e0;
1 . г coz г coz
U = b sin--h e cos--(7)
a a
Так как конец пружины столика питающего цилиндра z=0 закреплен, то
е. = 0(1 = 0,1,2...) e
И перемещение любой точки пружины имеет вид
x(z, t) = b0z ч b sin ''CC sin(lct ч pt) (8)
В частности , для нагруженнного конца пружины z = Н получаем
x(H, t) = b0H ч P/ b sin lcoH sin(lct ч pt) (9)
'l=1 a
Сравнивая это выражение с формулой (1) находим
b = c0- ь =_c_-
b0 H ' bl - icH -
sin-
a
Таким образом, перемещение любой точки пружины при заданном законе (1)
движение ее конца определяется выражением
, . z c • cz . , . c9 . _ coz . .
x(z,t) = c0--\--1 sin-sin(ct ч cpY) ч--2 sin2-sin(2ct + p2)
H ■ cH a ■ cH a
sin--sin-
aa
(10)
„ . icH
Если sin- обращается в нуль, то соответствующий член в формуле (10)
a
неограниченно возрастает, Резонанс имеет место, если часто гармоническое составляющей перемещение конца пружины
т>Ш V
ic = R— = Кш
н -у ^ (11)
Обсуждение. Разработана новая конструкция составного питающего цилиндра прядильной установки имеющий разные формы зубов, которые можно менять зависимо от типа волокон (природный, химический и др.). Получено выражение, позволяющее определить законы вертикальных колебаний упругой оболочки питающего цилиндра. Получены графические изменения размаха колебаний упругой оболочки от изменения коэффициента жесткости упругой оболочки и амплитуды колебаний возмущающей силы от подаваемой ленты прядильного устройства. Рекомендованы необходимые значения
параметров питающего цилиндра, показатели получаемой пряжи.
обеспечивающие необходимые качественные
1,0 2,0
Коэффициент жесткости
Рис.3. Зависимости изменения размаха колебаний упругой резиновой оболочки питающего цилиндра прядильной установки изменений коэффициента жесткости упругой втулки и амплитуды возмущающей силы. 1,2- размах колебаний зависимости от коэффициента жесткости 3,4-размах колебаний зависимости от амплитуды, возмущающей силы
1,2 -Хр = /(С0); 3,4 - Хр = /(Г0); 1,4 - при^ = 35сН;2,3 - при^ = 45сН;
Численные значения некоторых данных для точного представления графической зависимости приведена в таблице 1.
Таблица 1.
№ Обоз наче ния Имя параметров Численные значения или их предел границ
1 R Целое число, т.е. если это совпадает с одной из собственных частот оболочки питающих цилиндров с закрепленными концами. 1 - 6
2 H Толщина оболочки питающего цилиндра 4мм
3 E Модуль продольной упругости упругой оболочки питающего цилиндра 8Н/мм2
4 F Плошадь поперечного сечения оболочки 21- 48мм2
5 то Параметр, зависящий от плотности материала оболочки питающего цилиндра. FnDi m0 = p- 0 H 56700кг/мм
6 Со Периодическая внешняя нагрузка, получаемая от пружин питающего столика 24 - 28H
7 Uo Амплитудная функция, определяющая форму колебания . Rnz и = sin- 0 l 0.007 - 0.45
8 bo II ^ 0е 6 - 7
9 Р Плотность материала резиновой оболочки питающего цилиндра. 150- 250кг/м3
ВЫВОД: Теоретически обсуждая вынужденные колебания составного питающего можно сказать, что увеличение плотности волокон в подаваемой ленте, приводит к увеличению вертикальных перемещений упругой резиновой оболоски питающего цилиндра. Учитывая, что деформация упругой оболочки в радиальном направлении не превышает 0,5-0,6 мм (от неравномерности плотности волокон в ленте), рекомендуемыми значениями коэффициента жесткости упругой оболочки питающего цилиндра являются
(25 ~ 35) при изменении Г0 =8,0-12 сН. Динамически обсуждая вынужденные колебания
мм
составного питающего цилиндра шевронного типа с одной степенью свободы можно сказать, правильный выбор упругой втулки зависимо от нагрузки питающего столика обеспечивается равномерность плотности волокон по ширине лены, тем самым и равномерность подачи ленты, а также снижение поврежденности волокон.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.В. Павлов и др. Теория процессов, технология и оборудование прядения хлопка и химических волокон. Иваново, ИГГЛ 2000. учебник, 392 с.
2. Безверетенное прядение, под. ред. Ю.В. Павлов, «Легкая и пищевая промышленность», 1981. 294 с.
3. Патент UZ № IAP 06730. Дискретизирующий барабанчик пневмомеханической прядильной машины / Джураев А.Дж. Ураков Н.А., Мирзаев О.А, Ахмедов К.И. // Расмий ахборотнома. -2022. -№ 6.
4. Джураев А.Дж., Ураков Н.А., Мирзаев О.А., Алмардонов О.М., Усманов Х.С. Анализ нагруженности питающего цилиндра в узле питания прядильных машин // Москва. Universum: Технические науки журнал №3 2021, бет /49-53
5. Juraev, A., and N. Urakov. "DEVELOPMENT OF DESIGNS AND JUSTIFICATION OF THE PARAMETERS OF A SCRETTING DRUM WITH A DAMPER OF A SPINNING MACHINE." Science and innovation 1.A4 (2022): 231-239.
6. Juraevich, Juraev Anvar, and Urakov Nuriddin Abramatovich. "DEVELOPMENT OF DESIGNS AND JUSTIFICATION OF THE PARAMETERS OF A SCRETTING DRUM WITH A DAMPER OF A SPINNING MACHINE." Galaxy International Interdisciplinary Research Journal 10.5 (2022): 1093-1101.
7. Джураев, А. Д., Ураков, Н. А., Мирзаев, О. А., Алмардонов, О. М., & Усманов, Х. С. (2021). АНАЛИЗ НАГРУЖЕННОСТИ ПИТАЮЩЕГО ЦИЛИНДРА В УЗЛЕ ПИТАНИЯ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН. Universum:
технические науки, (12-3 (93)), 48-53.
8. Джураев, А. Д., Муродов, Т. Б., Матисмаилов, С. Л., Мирзаев, О. А., & Ураков, Н. А. (2020). Дискретизирующий барабанчик для пневмомеханических прядильных машин. Патент на изобретение, № IAP06301, 30.
9. Ганиев, М., Кенжабоев, Ш., Турдалиев, В., Комилов, С., & Умурзаков, А. Цепная передача. Патент РФ, (2753367).
10. Турдалиев, В. М., Комилов, С. Р., Саидюсупов, М. Б. У., Акбаралиев, Х. Х. У., & Рахимбердиев, Д. Т. У. (2022). Уклараро масофаси узгарувчан занжирли узатма етакланувчи юлдузчасининг вертикал тебранишини тадкик этиш. Механика и технология,
3(8), 25-31.
11. Турдалиев, В. М., Косимов, А. А., Комилов, С. Р., & Абдухалилова, М. Г. (2022). Структурный и геометрический анализы цепной передачи с переменным межосевым расстоянием. Весник машиностроения, (4), 20-24
12. Мухамедов, Ж., Умурзацов, А. Х., & Абдувахобов, Д. А. ДАЛА РЕЛЬЕФИГА МОСЛАНУВЧАН ТИШЛИ БОРОНА ТИШЛАРИ ИЗЛАРИ КЕНГЛИГИНИ АНЩЛАШ. ЖУРНАЛИ, 72.
13. Каримов, К. А., Умурзацов, А. Х., Мамадалиев, И. Р., & Набижoнов, У. А. У. (2022). Тупроцца ишлов бериш техник воситаларининг тортишга царшилигини камайтиришда тебранма хдракатнинг ахдмияти. Механика и технология, 3(8), 17-25.
14. Умурзаков, А. Х., Турдалиев, В. М., & Хакимов, У. А. (2022). Экспериментальные исследования водяного двигателя. Машины, агрегаты и процессы. Проектирование, создание и модернизация, 8-10.
15. Umurzakov, A. K., Turdaliev, V. M., & Khakimov, U. A. (2022). Low-Power Hydraulic Motor for Mobile Micropower Stations and Pumps. Russian Engineering Research, 42(8), 791-793.
