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剑杆织机共轭凸轮打纬机构运动的优化设计

更新时间:2016-07-05

1 问题的提出

在开发剑杆织机的过程中,打纬共轭凸轮机构的设计非常关键,凸轮型面的精度、打纬动程、打纬力等的设计,都直接影响织机的振动、噪音,以及织机的机械运转灵活性。

下面以RF20N型剑杆织机为例,介绍共轭凸轮打纬机构的优化设计过程。

2 剑杆织机打纬共轭凸轮型面曲线的优化设计

RF20N型剑杆织机,根据结构的需要,织机的筘座脚、打纬动程已经确定。如何在这些条件一定的情况下,通过优化凸轮的型面曲线,来实现较大的打纬力以及提高转速减少振动,是我们设计的重点。

2.1 凸轮机构基本参数求解

已知条件:原始打纬共轭凸轮廓线数据:主、副凸轮廓线数据一份。

主凸轮最大极径=117.792mm

主凸轮最小极径=80mm

滚子直径=75mm

主凸轮摆杆长度=77.5mm

副凸轮摆杆长度=77.5

两摆杆夹角=109度

凸轮与摆杆中心距=165.5mm

空气质量和VOCs的任何指导可能随着时间的推移而不断变化。此外,某些化学组成与特定健康结果之间的联系可能会得到更好的理解。短期和长期的影响、寿命、暴露、累积反应和与其他化学品的相互作用,将变得明朗。这是一个复杂的领域,需要更多的工作和关注。

回程时角加速度比原加速度峰值降低

升程时,凸轮最大极径、最小极径对应的极角之差=2.524度。

关于最小二乘拟合方法的计算过程,因较为繁复,本文不再赘述,可参见《数值分析》[2]。

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where A is the proportionality constant and Eg is the direct transition band gap, α is the optical absorption coefficient as a function of the wavelength.

回程时凸轮转角=73.5度-2.524度=70.976度

摆杆最大摆角=28.579度

主付凸轮安装角=52.9291度

现将原摆杆波浪曲线、最小二乘拟合曲线绘制在同一张图上,见(图4)。

副凸轮最小极径=80.245mm

图1

2.2 摆杆运动规律分析

在打纬主凸轮廓线数据表中,将原始数据按照“升程+回程”(序号从0开始由小到大)排序,作为主凸轮廓线原始数据(β1, R1)(其中主凸轮极角β1为等距离,间隔0.5度;R1为极径),求解 “摆杆运动规律曲线”--打纬运动规律:角位移S(I)、角速度V(I)、角加速度A(I){I = 0, 1,2,3 。。。},并绘出图像。

现按《机构分析与设计》所介绍的方法[1],编制计算程序,上机计算结果如(图2):

其中:织机转速=650 转/分;

B3={{1,3,4},{1,3,5},{1,4,5},{2,3,4},{2,3,5},{2,4,5},{3,4,5},{1,2,3,4},{1,2,3,5},

角位移Smax=28.579(度)(凸轮转角=71度);

角速度Vmax=50.715(rad/S)(凸轮转角=39度);

凸轮升程转角0~71度,回程转角71~142度;

Amax = 10528.4806(rad/S2 )(凸轮转角 =123.5 度 )。

从图中可以看出:受加工和测量误差的影响,原始数据中,其加速度曲线为锯齿状波浪线,其“开始、末尾”两端加速度值不为0;在凸轮回程区间(71~142度),加速度曲线震荡幅度较大。

图2

2.3 用最小二乘拟合方法进行摆杆运动曲线的拟合

⑴ 最小二乘拟合方法

再根据已知数据表查得:升程段极角=68.5度、回程段极角=73.5度。可计算得:升程时凸轮转角=68.5度+2.524度=71.0243度

现利用该种方法,对上述带有误差的摆杆运动规律(原始曲线)进行处理,得到一条与原始曲线极为相似的最小二乘拟合曲线,如(图3)。由图可以看到:该曲线是一条连续的、光滑的曲线。其中:

角位移Smax = 28.579(度)(凸轮转角=71度);

角速度Vmin = -51.116(rad/S)(凸轮转角=39度);

Vmax = 51.1247(rad/S)(凸轮转角=103度);

角加速度Amin = -9266.7021(rad/S2 )(凸轮转角=71度);

Amax = 8475.1758(rad/S2 )(凸轮转角=123度);

与(图2)所示的波浪线比较:

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打纬时的角加速度值保持基本不变;

根据以上条件,做几何关系图,如(图1),可求得:

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(10528.4806 - 8475.1758) / 10258.4806 = 19.502%。

图3

⑵ 拟合误差分析

副凸轮最大极径=117.5mm

图4

可以看到:最小二乘拟合曲线过滤掉了原加速度曲线中的锯齿状波动误差;保留了原位移、速度、加速度曲线设计的特点。该曲线与原始摆杆曲线的“角位移”的最大误差仅为0.0545度(发生在第58点),吻合程度非常高。

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2.4 凸轮打纬转角分析

在已知的测量数据中,由于凸轮廓线升程起点附近、回程结束点附近的“极径值”非常接近,难以准确判断起始、结束的角度。

为了准确判断凸轮的打纬角度范围,本次优化处理,采取了如下两种方法。

⑴ 筛选法。在计算过程中分别取:

凸轮升程转角0~72度,回程转角71~144度;

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角加速度Amin=-9265.0319(rad/S2 )(凸轮转角=70.5 度 )。

按前述分析步骤,先分别求得两种“最小二乘拟合曲线”,然后再分别带入“凸轮廓线计算公式”, 可求得到两组凸轮廓线计算数据,然后再分别与原始测量数据比较,得知上述第2组凸轮转角得到的廓线数据误差最小。

⑵ 计算法。如本文第二项第(一)条:

升程时凸轮转角=68.5+ 2.524度=71.0243度

回程时凸轮转角=73.5- 2.524 度=70.976度

以上两种方法都确定了打纬凸轮升程转角:71度;回程转角:71度。

基于随机场技术的图像分割方式是空间区域相互作用模型随机场对图像进行模型的创建,与概率的知识和模拟退火相结合对图像进行细化从而方便分割。运用这种方法有时候极易产生错误的分类,对于纹理和范围难以隔绝,因此在超声图像分割中的应用需要进一步的分析和探索。为了避免这种错误分类,他需要更加精确的技术进化。

2.5 凸轮廓线的求解与分析

在已知的测量数据中,由于凸轮廓线升程起点附近、回程结束点附近的“极径值”非常接近,难以准确判断起始、结束的角度。

⑴ 廓线数据计算

取凸轮升程转角=71度;回程转角=71,将前述最小二乘拟合方法求得摆杆运动曲线数据,代入上述凸轮廓线计算公式,求得主、付凸轮廓线数据。

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其数据格式为:

为了保持打纬时筘座(摆杆)的“角加速度”不变,从而保持原机打纬力度,采用“最小二乘拟合曲线”是一种较好的选择。

主凸轮极角、极径(θ1,R1),付凸轮极角、极径(θ2,R2)。

⑵ 廓线数据误差分析

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将新算得的数据与原始数据逐点比较,得主凸轮廓线数据最大误差0.0878mm(位于123度);付凸轮廓线数据最大误差0.134mm(位于84 度)。

2.6 打纬力的定性分析

根据《纺织机械设计原理》[3]讲述的分析方法,设筘座的转动惯量为J,筘座(摆杆)的角加速度为A,打纬惯性力为Q,则 Q=J * A。

在打纬时刻,若Q>打纬阻力,则称为惯性打纬;

在开展小组合作之前,合理的划分好各个小组,也是非常重要的,只有保障了小组划分的合理性、科学性,才能使学生进一步地明确自身的角色定位,保障学生间、小组间的竞争性,将该模式的价值发挥到最大。

若 Q ≤打纬阻力,则称为非惯性打纬。

如果目光仅局限于其策论内容,很难再有所突破。换一个视角来看,策论是一种应试文体,在北宋时期是应制科考试而作,这是考察秦观策论所不能忽视的。既然是具有一定规模的考试,秦观策论的特色,就应该放在整体的背景下研究。

对于同一套筘座构件,其转动惯量J是确定的,但选择不同的凸轮摆杆运动规律,则打纬惯性力可以差别很大。当打纬时刻,筘座的加速度幅值大于后退过程的加速度幅值时,把采用此种运动规律的打纬方式称为重度打纬。

如图3,在打纬时刻,加速度幅值=9266.7021 (rad/S2), 后退过程的加速度幅值= 8475.1758(rad/S2),其“加速度无量纲数”=5.9525,为重度打纬。

重度打纬运动规律的特点:筘座(摆杆)打纬时的惯性力大,后退时的惯性力相对较小;既保证了打纬力度,又减少了不必要的机械振动、噪音;可适用于中厚织物或厚重织物。

3 优化后的使用效果

我们根据织物的需求,采用了短筘座脚、重度打纬的设计方式,应用最小二乘拟合方法对摆杆运动曲线进行拟合,过滤掉了原加速度曲线中的锯齿状波动误差,保留了原位移、速度、加速度曲线设计的特点。优化后的凸轮型面,在检测台上测量共轭精度达到了0.02,达到了设计优化要求。通过测试织机传动轴的扭转阻力为最大值16Nm,比优化前的20Nm降低了20%,可以节约能耗。 织机在客户中的运行转速已经达到550转/分钟,并且振动、噪音都有明显降低,效果良好。

参考文献

[1]华大年, 唐之伟. 机构分析与设计[M].北京:纺织工业出版社, 1985.

[2]李庆扬,王能超,易大义. 数值分析[M].武汉:华中理工大学出版社,1996.

[3]陈人哲,陈明.纺织机械设计原理[M](第二版)下册. 北京:中国纺织出版社,1996.

孙庆军
《纺织机械》 2018年第02期
《纺织机械》2018年第02期文献

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