| Характеристика неработоспособных состояний механизма сопла | Способ устранения неисправности |
| Недолет до зоны направляющего бруса | Невозможно устранить, т. к. в существующей базовой конструкции недопустимо изменять точку вращения кулачка |
| Налет на наработанную бобину | Применить фигурную форму сопла |
| Выход за зону направляющего бруса | Изменить профиль кулачка, т.е. при обрезке нити коромысло стоит дальше, а при передаче принудительного движения движется вместе с рычагом захвата и смены патронов |
Согласно выявленным параметрам коромысла произведено профилирование кулачка механизма сопла по дугам окружностей, что позволило:
- уменьшить угол размаха коромысла;
- уменьшить длину коромысла;
- уменьшить длину сопла;
- уменьшить габаритные размеры конструкции механизма сопла;
- уменьшить металлоемкость конструкции механизма сопла;
- устранить явление мягкого и жесткого ударов и повысить надежность работы как механизма сопла, так и всего автосъемника бобин.
Отметим, что профилирование кулачка механизма сопла с учетом синхронизации движений исполнительных механизмов автосъемника бобин подробно изложено в работе. При этом его габаритные размеры остались примерно такими же.
Проведенные производственные испытания усовершенствованного автосъемника бобин доказали, что надежность его работы повысилась и достигла величины 0,968. Дальнейшее увеличение надежности автосъемника бобин данной конструкции связано с разработкой отдельного механизма для выталкивания наработанной бобины или с разработкой механизма для определения диаметра бобины. Производственные испытания автосъемника бобин подтвердили также вывод о том, что его экономическая эффективность зависит от номера вырабатываемой пряжи, т.е. чем выше ее номер, тем эффективнее работа данного устройства.
Применение разработанной методики проектирования автосъемника бобин позволило получить экономический эффект.
Выводы
Одним из основных направлений развития текстильной промышленности является освоение автоматизированного поточного способа производства пряжи, связанного с обязательным использованием робототехнических средств. Активное использование РС в данных поточных линиях осложняется необходимостью самостоятельного изготовления предприятиями их составных элементов и периферийного оборудования, поэтому целесообразно сотрудничество с использованием международного разделения труда, а также различных форм международной кооперации. В качестве последнего России в сфере создания РС для текстильной промышленности в условиях современной экономической ситуации рекомендуется выбрать проектирование данных устройств по требованиям заказчика. Для ускорения внедрения РС в текстильную промышленность необходимо также существенно повысить их надежность и снизить себестоимость.
С целью снижения затрат на создание РС разработан метод их проектирования, который позволяет выявить различные технические решения данных устройств по требованию потребителя независимо от конструктивных особенностей текстильной машины, а также произвести оценку надежности механизмов исполнительных органов и всего РС на стадии проектирования и конструкторской отработки опытного образца. Данный метод включает в себя шесть этапов: разработку функциональной структуры РС; моделирование структурных схем исполнительных органов РС; алгоритм моделирования траектории выходного звена исполнительного органа РС; выбор критериев оптимизации р проектировании РС; выявление принципов разработки циклограммы РС и контроль надежности РС при испытаниях. Каждый этап разработанного метода может быть использован как самостоятельный способ проектирования РС.
Определено максимальное количество исполнительных механизмов робототехнического средства текстильной машины, на основании чего разработана схема взаимосвязей между элементами РС, с учетом которой выявлена функциональная структура последнего. Анализ и улучшение выявленной функциональной структуры позволяют повысить надежность работы РС.
На основе применения метода Ф. Цвики разработана морфологическая матрица моделирования структурных схем исполнительных механизмов РС машин поточной линии прядильного производства, позволяющая выявить все возможные варианты технических решений исполнительных механизмов.
Для РС текстильной машины разработан алгоритм моделирования траектории выходного звена исполнительного органа по характерным точкам последнего с учетом повторения участков траектории и синхронизации работы всех исполнительных механизмов. При реализации разработанного алгоритма выявлена универсальная структурная схема исполнительного механизма РС, позволяющая получить широкий спектр всевозможных траекторий выходного звена исполнительного органа.
С целью выбора критериев оптимизации при проектировании робототехнических средств текстильных машин определены целевые функции и их значения. Для уменьшения затрат машинного времени ЭВМ и учета конкретных требований заказчика на проектируемое РС введен приоритет целей. Для РС существующих текстильных машин в качестве приоритетов первого уровня целей целесообразно принять габаритные размеры РС, тип траектории и число характерных точек выходных звеньев исполнительных механизмов. Для критериев, имеющих информативно-смысловой характер, предложено ввести шкалу экспертных оценок. Выявлены принципы разработки циклограммы РС с учетом оценки быстродействия, синхронизации и надежности работы его исполнительных органов.
С целью дальнейшего повышения надежности работы РС текстильной машины рекомендовано функционирование данной системы на стадии отработки опытного образца исследовать методами технической диагностики на основе применения обобщенной формулы Байеса, что позволяет выявить «слабые» элементы системы. В качестве признаков системы РС предложено использовать следующие случаи нарушения нормального функционирования ее элементов: самопроизвольные остановки в точках их позиционирования; увеличение погрешности точности их позиционирования; увеличение погрешности времени их прохождения между характерными точками траектории.
С целью выявления новых технических решений РС для машин прядильного производства показано применение этапа моделирования структурных схем исполнительных органов РС как самостоятельного способа проектирования. При этом определено: 10 новых технических решений исполнительных органов автосъемника бобин для пневмопрядильной машины; техническое решение устройства нахождения и отматывания конца пряжи на бобине текстильной машины, предназначенное в основном для установки в автоприсучальщике пряжи; техническое решение механизма для воспроизведения сложного профиля, предназначенное для перемещения рабочих органов по сложным плоскостным траекториям.
Приведен пример методики проектирования робототехнического средства – автосъемника бобин для пневмопрядильной машины ППМ‑120. С этой целью составлены и проанализированы структурные схемы основных рабочих органов существующего автосъемника бобин АС‑120, к которым относятся: механизм захвата и смены патронов; механизм сопла и механизм управления рычагами бобинодержателя пневмопрядильной машины. Определены рациональные параметры наладки механизма захвата и смены патронов, при этом установлена неэффективность работы данного узла. Выявлена недостаточная надежность работы механизма сопла. Определены структурные схемы механизмов, которые могут быть применены в конструкции манипулятора данного назначения.
На основе разработанной морфологической матрицы моделирования структурных схем исполнительных механизмов РС машин поточной линии прядильного производства и с учетом граничных условий проектирования усовершенствована конструкция существующего автосъемника бобин АС‑120 с целью повышения надежности его работы. При этом изменены структурные схемы механизма захвата и смены патронов и механизма сопла.
Показано увеличение эффективности работы усовершенствованного механизма захвата и смены патронов. Определена траектория выходного звена механизма сопла. Проведена оптимизация конструктивных параметров коромысла усовершенствованного механизма сопла, что позволило после профилирования кулачка данного узла уменьшить угол размаха коромысла, длины коромысла и сопла, габаритные размеры и металлоемкость конструкции механизма сопла, а также повысить надежность работы данного узла и всего автосъемника бобин.
Библиографический список
1. Использование робототехнических средств в прядильном производстве. Обзорная информация. Хлопчатобумажная промышленность / ЦНИИТЭИлегпром. – М.: ЦНИИТЭИлегпром, 2009. – 40 с.
2. Хавкин, В.П. Автоматизация оборудования и технологических процессов на базе микропроцессорной техники / В.П. Хавкин, И.В. Горн // Текстильная промышленность. – 2008. – №11.
3. Расчет кинематических и динамических характеристик плоских рычажных механизмов : справочник / В.П. Хавкин. – М.: Машиностроение, 2008. – 312 с.
4. Решетов, Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин / Д.Н. Решетов. – М.: Машиностроение, 1974. – 206 с.
5. Решетов, Д.Н. Конструирование рациональных механизмов / Д.Н. Решетов. – Изд. 2‑е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2007. – 256 с.
6. Хубка, В. Теория технических систем / В. Хубка. – М.: Мир, 2008. – 208 с.
7. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, А.А. Денисов. – М.: Радио и связь, 2007. – 248 с.