Розрахунок динамічних навантажень

 

Недоліком відомих конструкцій приводів плосков’язальних машин є значні динамічні навантаження, що виникають під час пуску та негативно впливають як на надійність та довговічність їх роботи, так і на якість трикотажного полотна

З огляду на доцільність підвищення ефективності роботи плосков’язальних машин шляхом удосконалення конструкцій їх приводу, спрямованого на зниження динамічних пускових навантажень, є проблема розробки нових конструкцій приводів та методів їх проектування, актуальною для сучасного легкого машинобудування.

Зниження динамічних навантажень в приводі можливе за рахунок попереднього напруження його пружних в’язей, що створює плоска спіральна пружина. Необхідно, щоб обидві обертальні маси приводу, з’єднані пружиною, в період гальмування машини мали однакове прискорення.

Аналіз показує, що процес гальмування плосков’язальної машини може відбуватися за наявності одного або двох гальм. При цьому динамічна модель плосков’язальної машини з приводом, що містить засіб зниження динамічних навантажень, може бути представлена у вигляді двомасової системи (рис. 2.2).

 

Рис.2.2. Динамічна модель круглов'язальної машини типу: а - привід з одним гальмом; б - привід з двома гальмами

 

Розглянемо працездатність запропонованої конструкції приводу.

Динамічні умови рівноваги мас системи мають такий вигляд:

 

                                           (2.26)

 

                                                   (2.27)

 

де  і,  – момент інерції відповідно першої (сумарний момент інерції ротора електродвигуна і гальма) та другої (сумарний момент обертових мас механізмів машини та другого гальма) мас системи;

,  – кути повороту відповідно першої та другої мас системи при гальмуванні;  – гальмівний момент гальма;

 – момент сил пружності пружини;

 – сумарний момент сил опору механізмів машини;

 – жорсткість пружної в’язі системи (жорсткість пружини). Використовуючи рівняння (2.26), (2.27), одержуємо:

 

                                                   (2.28)

 

                                         (2.29)

 

Тоді, враховуючи умову працездатності засобу зниження динамічних навантажень – здійснення попереднього напруження пружних в’язей приводу:

 

                                                 (2.30)

можемо записати:

 

                                         (2.31)

 

Очевидно, ефективне зниження динамічних навантажень (пуск системи з попередньо напруженими в’язями) може бути досягнуто за умови:

 

                                     (2.32)

 

В разі, коли , вираз (2.31) набуває вигляду:

 

                                      (2.33)

 

чого не може бути.

В разі, коли , вираз (2.32) набуває вигляду:

 

                                  (2.34)

 

З рівняння (2.33) знаходимо:

 

                                    (2.35)

 

Очевидно, щоб задовольнити рівняння (2.33), необхідно виконати умову: , що також не може бути, оскільки для плосков’язальних машин .

Розглянемо працездатність запропонованої конструкції приводу за наявності в його складі двох гальм.

Динамічні умови рівноваги мас системи для цього режиму гальмування мають вигляд:

 

                                                   (2.36)

 

                                 (2.37)

 

де ,  – гальмівні моменти відповідно першого та другого гальм. Використовуючи рівняння (2.34), (2.35), одержуємо:

 

                                        (2.38)

 

                                (2.39)

 

Прийнявши в рівняннях (2.38), (2.39)  та враховуючи умову (2.30), одержуємо:

 

                                        (2.40)

 

Із виразу (2.40) знаходимо:

 

                                         (2.41)

 

Час гальмування машини буде дорівнювати:

                                          (2.42)

 

де  – кутова швидкість вала електродвигуна (в разі якщо за вал приведення параметрів динамічної моделі прийнято вал електродвигуна).

Враховуючи (2.40), (2.41) вираз (2.42) набуває остаточного вигляду:

 

                                    (2.43)

 

В разі запропонованого приводу, для якого Н·м,  кг·м2,  кг·м2,  рад/с, величина гальмівних моментів першого та другого гальм згідно з (2.40), (2.41) будуть дорівнювати:

Н·м, Н·м.