DOI:10.30857/1813-6796.2018.3.1.

УДК 687.053.64, 687.053.668

           

 

ДВОРЖАК В. М.

Київський національний університет технологій та дизайну

 

АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ ТИПОВИХ

КУЛІСНИХ МЕХАНІЗМІВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ МАШИН ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

 Мета. Вдосконалення методів проектування цільових механізмів технологічних машин легкої промисловості із застосуванням прикладних CAD-програм.

Методика. Використані аналітичний метод векторного перетворення координат для розрахунку типових механізмів технологічних машин та чисельний метод розв’язку диференціальних рівнянь.

Результати. Отримані математичні моделі, що описують функції положення рухомих ланок та характерних точок багатоланкового кулісного механізму ниткопритягача для швейної машини та динаміку його роботи. Виконано схемотехнічне моделювання механізму в програмі Mathcad. Побудовані графіки залежності кутових швидкості та прискорення від часу та від кута повороту ведучого кривошипа механізму.

Наукова новизна. Запропонований алгоритм чисельно-аналітичного дослідження динаміки роботи плоского шестиланкового шарнірно-важільного механізму ниткопритягача швейної машини на основі чисельного розв’язку диференціального рівняння руху механізму та проведено комп’ютерне моделювання механізму в програмі Mathcad.

Практична значимість роботи полягає у використанні одержаних результатів при динамічному дослідженні цільових механізмів швейних машин.

Ключові слова: динаміка механізмів, кулісний механізм ниткопритягача, швейна машина.

 

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТИПОВЫХ КУЛИСНЫХ МЕХАНИЗМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ДВОРЖАК В. М.

Киевский национальный университет технологий и дизайна

Цель. Совершенствование методов проектирования целевых механизмов технологических машин легкой промышленности с применением прикладных CAD-программ.

Методика. Использованы аналитический метод векторного преобразования координат для расчета типовых механизмов технологических машин и численный метод решения дифференциальных уравнений.

Результаты. Получены математические модели, описывающие функции положения подвижных звеньев и характерных точек многозвенного кулисного механизма нитепритягивателя  для швейной машины и динамику его работы. Выполнено схемотехническое моделирование механизма в программе Mathcad. Построены графики зависимости угловых скорости и ускорения от времени и от угла поворота ведущего кривошипа механизма.

Научная новизна. Предложен алгоритм численно-аналитического исследования динамики работы плоского шестизвенного шарнирно-рычажного механизма кулисного нитепритягивателя швейной машины на основе численного решения дифференциального уравнения движения механизма и проведено компьютерное моделирование механизма в программе Mathcad.

Практическая значимость работы заключается в использовании полученных результатов при динамическом исследовании целевых механизмов швейных машин.

Ключевые слова: динамика механизмов, кулисный механизм нитепритягивателя, швейная машина.

 

ANALYTICAL STUDY OF THE DYNAMICS OF TYPICAL MILLING MECHANISMS OF TECHNOLOGICAL MACHINES OF LIGHT INDUSTRY

DVORZHAK V. M.

Kyiv National University of Technologies and Design

 Purpose. Improving methods of designing technological machines mechanisms of light industry in CAD-programs.

Methodology. The analytical method of vector transformation of coordinates for calculation of typical mechanisms of technological machines and a numerical method for solving differential equations are used.

Findings. Mathematical models describing the functions of the position of the moving links and the characteristic points of the multi-link mechanism of the thread take-up mechanism for the sewing machine and the dynamics of its operation are obtained. Schematic modeling of the mechanism in the Mathcad program was performed. The graphs of the dependence of the angular velocity and acceleration on time and on the angle of rotation of the crank mechanism.

Originality. The algorithm of numerical and analytical investigation of the dynamics of the flat six-link articulated mechanism of the thread take-up of the sewing machine is proposed on the basis of the numerical solution of the differential equation of motion of the mechanism and a computer simulation of the mechanism in the program Mathcad.

Practical Value is to use the results of research in kinematic and dynamic study of the target sewing machine mechanisms.

Keywords: dynamics of mechanisms, rocker mechanism of thread take-up, sewing machine.

 

Література

1. Попов В. Б. Моделирование и многокритериальная оптимизация гидронавесных систем с/х мобильных машин: Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. – Минск, 1994. – 212 с.

2. Sherban V. Yu. Software components of the system for the kinematic and dynamic analysis of machines for sewing, textile and shoe industries / V. Yu. Sherban // Мехатронні системи: інновації та інжиніринг : тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції, 15 червня 2017 р. – Київ : КНУТД, 2017. – С. 28-29.

3. Орловський Б. В. Метричний синтез оберненого кулісного механізму ниткопритягувача швейної машини. Повідомлення 1 [електронний ресурс] / Б. В. Орловський, В. М. Дворжак, Є. С. Радченко // Технології та дизайн. – 2011. – № 1. – Режим доступу до журн.: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/td/2011 1/2011-1.html.

4. Орловський Б. В. Метричний синтез оберненого кулісного механізму ниткопритягувача швейної машини. Повідомлення 2 [електронний ресурс] / Б. В. Орловський, В. М. Дворжак, Є. С. Радченко // Технології та дизайн. – 2012. – № 1. – Режим доступу до журн.: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/td/2012_ 1/2012-1.html.

5. Пищиков В. О. Проектування швейних машин / В. О. Пищиков, Б. В. Орловський – К.: Видавничо-поліграфічний дім «Формат», 2007. – 320 с.

6. Дворжак В. М. Аналітичне дослідження динаміки типових двокривошипних механізмів технологічних машин легкої промисловості / В. М. Дворжак // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. Технічні науки. – 2017. – № 5. – С. 54-64.

7. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 640 с.

8. Смирнов Д. А. Исследование динамики кулисного механизма с одной степенью свободы с неподвижными вращательными кинематическими парами // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-4. – С. 793-798; URL:http://www.fundamental-research.ru/ ru/article /view?id=35634.

9. Левитский Н. И. Теория механизмов и машин / Н. И. Левитский – М. : Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. – 576 с.

10. Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в MathCAD. / Е. Г. Макаров – СПб. : Питер, 2005. – 448 с.

References

1. Popov V. B. (1994) Modelirovaniye i mnogokriterialnaya optimizatsiya gidronavesnykh sistem s/kh mobilnykh mashin [Modeling and multicriteria optimization of hydraulic systems for agricultural mobile machines]. – Minsk: [in Russian].

2. Sherban, V. Yu. (2017). Software components of the system for the kinematic and dynamic analysis of machines for sewing, textile and shoe industries. Mechatronic Systems: Innovation and Engineering: Abstracts of the International Scientific and Practical Conference (June 15, 2017, pp. 28-29). Kyiv: KNUTD.

3. Orlovskyy, B. V., Dvorzhak, V. M. & Radchenko, Ye. S. (2011). Metrychnyy syntez obernenoho kulisnoho mekhanizmu nytkoprytyahuvacha shveynoyi mashyny. Povidomlennya 1 [Metric synthesis is wrapped in a wedge-shaped manner to the mechanism of the sewing machine. Priority 1]. Kyiv: Tekhnolohiyi ta dyzayn, 1. Retrieved from: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/td/2011_1/ 2011-1.html [in Ukrainian].

4. Orlovskyy, B. V., Dvorzhak, V. M. & Radchenko, Ye. S. (2011).  Metrychnyy syntez obernenoho kulisnoho mekhanizmu nytkoprytyahuvacha shveynoyi mashyny. Povidomlennya 2 [Metric synthesis is wrapped in a wedge-shaped manner to the mechanism of the sewing machine. Priority 2]. Kyiv: Tekhnolohiyi ta dyzayn, 1. Retrieved from: http://www. nbuv.gov.ua/e-journals/td/2012_1/2012-1.html [in Ukrainian].

5. Pyshchykov V. O., Orlovskyi B. V. (2007). Proektuvannia shveinykh mashyn [Designing sewing machines]. – Kyiv: Format [in Ukrainian].

6. Dvorzhak V. M. (2017). Analitychne doslidzhennia dynamiky typovykh dvokryvoshypnykh mekhanizmiv tekhnolohichnykh mashyn lehkoi promyslovosti [Analytical study of dynamics of typical two-crank mechanisms of technological light industry machines]. Kyiv: Bulletin of the KNUTD [in Ukrainian].

7. Artobolevskiy, I. I. (1988). Teoriya mehanizmov i mashin [Theory of mechanisms and machines]. Moscow: Nauka [in Russian].

8. Smirnov D. A. (2014). Issledovaniye dinamiki kulisnogo mekhanizma s odnoy stepenyu svobody s nepodvizhnymi vrashchatelnymi kinematicheskimi parami [Investigation of the dynamics of a rocking mechanism with one degree of freedom with stationary rotational kinematic pairs]. Fundamentalnyye issledovaniya: URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/ view?id=35634. [in Russian].

9. Levitskij, N. I. (1979). Teorija mehanizmov i mashin [Theory mechanisms and machines]. Moscow: Nauka [in Russian].

10. Makarov, E. G. (2005). Inzhenernye raschety v MathCAD. [Engineering calculations in MathCAD]. St. Petersburg: Piter [in Russian].

 

 

 

DVORZHAK VOLODYMYR

[email protected]

ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1693-9106

 Researcher ID: P-5907-2018

Kiev National University of Technologies & Design