Zařízení pro aktivní podávání nití pro plochý pletací stroj
Diplomová práce
Studijní program: N2301 – Strojní inženýrství
Studijní obor: 2302T010 – Konstrukce strojů a zařízení Autor práce: Bc. Petr Miřátský
Vedoucí práce: doc. Ing. Martin Bílek, Ph.D.
Liberec 2016
Diploma thesis
Study programme: N2301 – Mechanical Engineering
Study branch: 2302T010 – Machines and Equipment Design Author: Bc. Petr Miřátský
Supervisor: doc. Ing. Martin Bílek, Ph.D.
Liberec 2016
- 2 -
Poděkování
Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Martinu Bílkovi Ph.D. za trpělivost a poskytnutí informací, materiálů a odborných rad, které byly velmi užitečné při psaní předkládané diplomové práce.
Dále také děkuji Ing. Jaroslavu Kopalovi CSc., Ing. Šimonovi Kovářovi Ph.D. a dalším, kteří mě vedli celým procesem, za jejich trpělivost a cenné rady, které daly směr mojí práci.
Prohlášení
Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vzta- huje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tom- to případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé diplomové práce a konzultantem.
Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.
Datum:
Podpis:
- 3 -
Abstrakt
Diplomová práce se zabývá návrhem podávacího zařízení nití pro plochý pletací stroj.
Klíčová slova
Podavač nití – zařízení pro snížení tahové síly v přízi
Abstract
This thesis describes the design of thread delivery device for flat knitting machine.
Keywords
Delivery device - device to reduce the tensile force in the yarn
- 4 -
Obsah
1. Úvod k pletacím strojům
1.1 Historie pletacích strojů 5
1.2 Technika pletení 6
1.3 Konstrukce a dělení pletacích strojů 8
2. Rozbor problematiky podávání nití u plochých
pletacích strojů 13
3. Stanovení maximální přípustné síly v přízi 18
4. Návrh aktivního podavače nití
4.1 Koncepční řešení aktivního podavače nití 21
4.2 Silový rozbor vedení nitě 28
4.3 Návrh pohonu 37
4.4 Zpracování konstrukce podavače 39
5. Výrobní dokumentace 48
6. Závěr 49
Seznam použité literatury 50
Seznam příloh 51
Přílohy 52
- 5 -
1. Úvod k pletacím strojům
1.1 Historie pletacích strojů
První známý mechanizmus, kterým se napodobovalo (a částečně nahradilo) ruční pletení, byl anglický vynález z roku 1589 nazvaný
„stocking frame“. Na aparátu se pletlo s háčkovými jehlami (cca 3 jehly / cm), mezi kterými se s pomocí platin zatahovala pletací nit. Na původním stroji se dalo uplést až 600 oček za minutu (ručně cca 100/min)
- 6 -
1.2 Technika pletení
Pletení je technika pro tvorbu pleteniny. Ta je vytvářena z jedné či více soustav nití pomocí zátažných či osnovních vazeb. My se zde budeme věnovat zátažné vazbě.
Jestliže jsou kličky propojeny vedle sebe ve směru řádku, vzniká zátažná pletenina, jak je schematicky znázorněno na náčrtu. Červená nit vytváří kličky, kterými se provlékají postupně (vedle sebe) v následujícím řádku černé kličky a tak vzniká řádek z oček - základní element zátažné pleteniny.
Pro vznik pleteniny je třeba
vytvořit kličku a ta se tvoří pomocí jehly, kterých je více typů. Zde uvedeme jehlu háčkovou, která se skládá z kolínka, stvolu, hlavy, jazýčku a háčku, který se musí v určitém momentě uzavírat a otvírat.
- 7 -
Úkolem jehly je tvořit očka a tím pleteninu. Při pletení se niť
deformuje pomocí jehel do kliček, jejichž vzájemným provázáním vznikají očka. To je realizováno pomocí pohybu jehly vpřed a vzad. Při každém takovém pohybu je uchopena niť a provlečena očkem, aby mohlo
vzniknout očko další. Výsledný úplet je odtahován dolů a vznikají nové řádky.
Pletenina může být nejen z vlákenných materiálů jako je
zejména bavlna, vlna hedvábí a skoro všechny druhy umělých vláken, ale pro speciální účely se používají i příze z méně pružných vláken (len nebo dokonce sklo).
- 8 -
1.3 Konstrukce a dělení pletacích strojů
Základním dělením pletacích strojů je na okrouhlé pletací stroje a rovinné pletací stroje. Okrouhlý pletací stroj má pletací lůžko ve tvaru válce. Plochý pletací stroj má pletací lůžko rovné.
U okrouhlých pletacích strojů rotují jehly v jehelním válci a zámky které vytlačují nebo stahují jehly, jsou upevněny napevno k rámu stroje.
Princip je takový, že patky jehel prochází zakřiveným kanálem zámku a pohybují se nahoru a dolů. Tím že se pohybuje jehla nahoru a dolů, mohou háčky jehel zachytit předloženou nit a vytvářet kontinuálně
řádek pleteniny. Výsledkem je kruhový útvar pleteniny ve tvaru rukávu.
- 9 -
Příklad takového okrouhlého pletacího stroje vidíme na obrázku vpravo.
Na následujícím obrázku je schéma okrouhlého pletacího stroje.
- 10 -
Niť je odvíjena z cívky (1) přes sběrné očko (2) a prochází kontrolním zařízením (3) obsahující koncovou a přepěťovou zarážku.
Následuje talířová brzdička (4) a vodič (5). Odtud je niť přivedena k jehlám pletacího stroje. Následně je kruhová pletenina (6) roztažena rozpínacím zařízením (7) a vedena přítlačným válcem (8) k navíjenému zbožovému valu (9).
U plochého pletacího stroje jezdí sáně se zámkem podél jehel a pohybují při tom patkami jehel jednou po druhé. Pohyb jehel je opět realizován tak, že patky jehel prochází zakřiveným kanálem zámku, pohybují se vpřed a vzad. Tím že se pohybuje jehla vpřed a vzad, mohou háčky jehel zachytit předloženou nit a vytvářet kontinuálně
řádek pleteniny.
-detail saní a lůžka s pletacími jehlami pletacího stroje
- 11 -
Na následujícím obrázku je schéma plochého pletacího stroje:
Cívky s nitěmi (1) jsou umístěny na stole (2). Nitě jsou vedeny skrze očka (3) a kontrolní zařízení (4) k brzdičkám (5). Odtud jsou potom taženy přes švihadla (6) k vodiči (7), který je unášen saněmi (8) podél lůžek s jehlami. Nitě jsou taženy pojezdem saní vpřed s vodičem podél lůžka s jehlami.
-příklad plochého pletacího stroje
- 12 -
Pro další se budeme věnovat podávacímu ústrojí pro plochý pletací stroj.
Jako pohyb vpřed budeme zde považován pohyb saní směrem od podavače, během kterého jsou odebírány nitě z cívečnic. Při zpětném pohybu saní se nitě uvolňují a my potřebujeme zajistit napnutí niti. Ta by jinak byla příliš volná a nemohli bychom zaručit stabilitu nití ve správné poloze vůči jehlám. K tomu jsou zde tzv. švihadla, která nám zaručují její stálé napínání.
Švihadlo je drát s očkem na konci, skrz který prochází niť. Druhý konec švihadla je upevněn otočně na hřídelku a napružen spirálovou pružinkou. Tím je zaručena rotace švihadla. Při pohybu saní zpět se uvolní niť a švihadlo se vykloní a natáhne nám přebytečnou niť ze stroje. Tím zajistíme, aby byla niť stále napnuta a jehly jí zachytily, i když není niť odebírána z cívečnice.
- 13 -
2. Rozbor problematiky podávání nití u plochých pletacích strojů
Podávání nití je jeden ze základních úkonů pro pletací stroje.
Rovnoměrnost a stálost dodávky nitě u pletacího stroje je rozhodující pro kvalitu pleteniny. Díky odvíjení nitě z cívky totiž dochází k záškubům, které narušují stabilitu úpletu. Dalším problémem je vyrovnávat nepravidelný přísun nitě. To vyplývá ze způsobu pletení, kdy pletací proces je tvořen cyklickým pohybem suportu po stole vpřed a vzad.
Přívod nitě k jehlám plochého pletacího stroje
Pro zajištění rovnoměrného napnutí nitě před vodičem jsou pletací stroje vybaveny různými typy podavačů nitě. Síla v podávané přízi se pohybuje mezi 3 a 5cN, což je poměrně malá hodnota a tu se snažíme
- 14 -
stabilizovat pomocí různých ústrojí. Tyto ústrojí pro zajištění konstantní tahové síly nitě lze rozdělit na pasivní a aktivní.
Pasivní ústrojí pro zajištění tahové síly nazýváme brzdy, respektive napínače. Ústrojím aktivním říkáme podavače.
Tyto aktivní podavače lze dále dělit na pozitivní a negativní.
Pozitivní podavače nám zaručují stálou tahovou sílu v niti, která vstupuje do tkacího stroje. Negativní nám naopak zajišťují stálý délkový přísun nitě do tkacího stroje. V praxi se často používá kombinace obou principů a tu budeme používat i u našeho návrhu.
Konstrukční řešení dvou základních pasivních ústrojí = brzd je na následujících obrázcích.
Prvním je brzda zvyšující tahovou sílu v niti pomocí velikosti opásání kolem třecí plochy. Výhodou je malé zanášení nečistotami, nevýhodou malá schopnost regulace brzdné síly.
- 15 -
Druhý nejčastější typ je brzda talířová. Dva talířky svírají mezi sebou niť a jsou přitlačovány pružinkou, na které se dá zpravidla regulovat
přítlak. Tyto brzdy vyvozují dostatečné síly a jsou dobře regulovatelné pomocí regulace přítlaku pružinky. Nevýhodou je větší náchylnost k zanášení nečistotami.
Dalším typem jsou aktivní podavače. Schéma takového podavače je na následujícím obrázku.
- 16 -
Niť přiváděná přes brzdičku od cívky je očkem dvouramenného raménka 1 přiváděna do dvojice podávacích kuželových ozubených
válečků 2 a 3. Jeden váleček je hnaný, druhý má funkci přítlačnou. Dále je niť vedena přes pevné očko 4 do očka 5 a přes niťovou zarážku k vodiči a jehlám pletacího stroje. Zvýšený tah příze před jehlami vykloní raménko 1 a přiváděcí očko niť navede na větší průměr podávacích válečků a
obráceně. Nastavení tahu příze lze regulovat přestavitelným závažíčkem 6, které působí proti tahu příze.
Dalším typem podávače příze je prokluzový podavač. Princip jeho činnosti při dodávce nitě spočívá v tom, že ovinutá niť kolem rotujícího bubínku 1 se při napnutí přitlačí k jeho povrchu a je jím podávána. Tvar zvonku, jeho povrch a drsnost je různá.
Obvodová rychlost podávacího válečku je podstatně vyšší, než je dodávka nitě k jehlám. Pohon je odvozen od kladky 2 poháněné páskem 3.
Výhodou tohoto podavače je, že je schopný podávat různé množství nití dle šíře podávacího válečku. Nevýhodou že se vstupní rázy ač potlačeny
přenášejí na výstup z podavače.
- 17 -
Posledním typem, který bych zde rád zmínil, jsou podavače zásobníkové.
Ty jsou v současné době nejrozšířenější. Podávají niť nepřímo přes zásobník. Navíjecí bubínek 1 je po obvodu drážkovaný. Druhý bubínek 2 tvoří lamely, které zapadají do drážek bubínku 1. Osy bubínků jsou vzájemně skloněny a mimoběžné. Současným otáčením bubínků lamely na jedné straně vystupují a na druhé se vnořují do bubínku 1. Tím je niť nadzvedávána a přesouvá se po bubínku vpřed, ale díky vyosení nejen vpřed po obvodu bubínku, ale i osově. Tím je vytvořen návin, který se potom odvine do stroje. Napnutí nitě při odvinu je zajištěno štětinami 3.
Výhodou je, že tento podavač eliminuje jakékoliv vstupní rázy v niti, neboť si vytvoří vlastní zásobu a ta se potom odvine. Nevýhodou že jsou drahé a dovolují navíjet pouze jednu niť.
- 18 -
3. Stanovení maximální přípustné síly v přízi
Pro správné využití podavače nití je nutné zjistit, jakou silou můžeme přízi zatížit. Byla provedena měření na trhacím zařízení, která měla zjistit minimální sílu do přetržení nitě a výsledky jsou shrnuty v následujících tabulkách.
Trhacím zařízením je měřící stroj, který má dvě kleštiny a mezi ně je upnut měřený = trhaný předmět. Stroj začne kleštiny oddalovat a zaznamenává sílu, kterou jsou kleštiny odtahovány.
-0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Trhací síla [N]
Protažení [mm]
MĚŘENÍ TRHACÍ SÍLY NA ŠESTNÁCTI VZORCÍCH TKACÍ PŘÍZE
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
- 19 -
Z měření šestnácti vzorků lze vyčíst, že rozptyl hodnot je značný.
Minimální tahová síla v niti při přetržení byla naměřena 2N a maximální síla dosahuje téměř k hranici 3,5N.
Při zpracování hodnot naměřených na trhacím zařízení bylo použito výpočtu střední hodnoty měření a výpočtu výběrové směrodatné odchylky měření.
n Fmax
(N) Δ=Fstř-
Fmax Δ^2
1 2,16 -0,69 0,47
2 2,82 -0,03 0,00
3 3,26 0,41 0,17
4 3,27 0,42 0,18
5 3,29 0,44 0,20
6 3,27 0,42 0,18
7 3,05 0,20 0,04
8 2,18 -0,67 0,45
9 2,02 -0,83 0,69
10 3,07 0,22 0,05
11 2,67 -0,18 0,03
12 2,56 -0,29 0,08
13 3,24 0,39 0,15
14 2,84 -0,01 0,00
15 2,68 -0,17 0,03
16 3,19 0,34 0,12
Fstř=ΣFmax/n= 2,85 ΣΔ= 0,00 ΣΔ^2= 2,83
s=√ (ΣΔ^2/(n(n-1)))= 0,19
F= 2,85 ± 0,19 N
Po měření lze tedy tvrdit, že pevnost niti je 2,85±0,19N.
- 20 -
Pro další použití je třeba ale uvažovat fakt, že stroj musí být schopný podávat i nejhorší kvalitu příze, jinak by jeho využití v praxi bylo nemožné pro časté přetrhy. Proto byla zvolena bezpečnost k = 2 a pásmo pro využití nitě bylo sníženo na 0-1,4N.
- 21 -
4. Návrh aktivního podavače nití
4.1 Koncepční řešení aktivního podavače nití
Počátkem návrhu byla volba posloupnosti průchodu nitě skrze jednotlivá ústrojí podavače. Tato posloupnost určuje, kdy bude niť brzděna, kdy bude urychlena a výsledné chování kompenzátoru, který je součástí podavače nití.
Vycházelo se z koncepčního návrhu, který byl na Katedře textilních a jednoúčelových strojů stvořen a testován a dále z teoretických poznatků o podavačích nití, které se v současnosti používají.
- 22 -
Tento prototyp byl zkoušen na plochém pletacím stroji baretovém a byly zjištěny souslednosti podávacího ústrojí, které jsou vhodné pro jeho správnou funkčnost. Zároveň bylo ověřeno zlepšení stability podávací síly, která byla na výstupu ze zařízení.
Dalším měřítkem pro konstrukci byly vlastnosti příze, která má být podávána. Ta se vyznačuje značnou nestejnoměrností zákrutů, což způsobuje časté přetrhy, a byť i malé zvýšení tahové síly je rizikové. To bylo potvrzeno v bodě 3, kdy jsme zkoušeli přízi na trhacím zařízení.
Výsledkem studie byla návaznost těchto ústrojí:
1) Třecí brzdičky na vstupu nití do podavače 2) Elektromagnetické stopery nití
3) Podávací válec
4) Kompenzační talířové brzdičky 5) Švihadla
6) Výstupní vodítko
Zvolený typ podavače, který vznikne sestavením těchto konstrukčních prvků lze tedy charakterizovat jako pozitivní s negativní doregulací. Pozitivní část podavače tvoří podávací válec, který zde snižuje tahovou sílu v niti a negativní část deregulace zde zajišťuje takzvané švihadlo. To kompenzuje přebytky nitě, která při tkaní vzniká.
- 23 -
Na následujícím obrázku jsou vidět jednotlivá ústrojí, kterými prochází niť během svého průchodu podavačem.
Pro další rozbor ústrojí podavače rozdělíme na následující úseky:
1) Vstupní část s otočnými brzdičkami a elektromagnetickými stopery nití
2) Podávací část, která je tvořena podávacím válcem s výstupními brzdičkami
3) Kompenzační část, kterou tvoří švihadlo a výstupní očka
- 24 -
Úlohou jednotlivých částí je:
1) Vstupní část tvořená otočnými brzdičkami přivádí niť do podavače, a omezuje prvotní záškuby nitě při odvíjení z cívečnic. Brzdná síla na těchto brzdičkách se nastavuje velikostí opásání. To je regulováno pootočením vrchní časti brzdičky do zvolené polohy.
Za brzdičkou následuje průchod skrze stoper. Ten je tvořen elektromagnetem s tyčkou, která se vyvoláním elektromagnetického pole vysune a přitiskne na protilehlé plastové vodítko. Tím je sevřena a zastavena procházející niť. Niť je třeba zastavit v okamžiku, kdy se support vrací do základní polohy a podavač potřebuje niť natáhnout zpět do sebe
- 25 -
pomocí švihadla. Pokud by zde stoper nebyl, podávající válec by niť nadále podával. Protože by ale nebyl odvod nitě, niť by se navinula na podávací válec a znemožnila funkčnost pro další podávání.
Tento stav, kdy by vznikl nebezpečný nábal na podávacím válci, je ošetřen pomocí optického čidla. V případě vzniku takového nábalu by se přerušil optický tok a kompenzátor by dostal pokyn k zastavení sebe sama i stroje.
- 26 -
2) Podávací část je částí, kde se akceleruje niť a snižuje výstupní síla na minimální, téměř nulovou. Ta je potom pevnými brzdičkami zvýšena na požadovanou vstupní hodnotu do stroje, což je v našem případě 0,15N.
Určujícím faktorem pro zesílení podávání, je úhel opásání nitě přes podávací válec. Ten je snahou zvětšit na takový úhel, kterým je zaručeno dostatečně siné podávání.
3) Kompenzační část nám slouží k vyrovnání zásoby nitě v okamžiku, kdy se support vrací zpět do počáteční polohy. Švihadlo natahuje niť zpět do podavače a kompenzuje tak přebývající niť mezi kompenzátorem a supportem. Zde bylo zvoleno kompenzovat 70cm nitě, která může přebývat
- 27 -
při zpětném pohybu saní. Tato vzdálenost vyplývá z celkové délky jehelního lože pletacího stroje.
Sílu ve švihadle je třeba regulovat podle požadované vstupní síly do pletacího stroje. K regulaci slouží mechanizmus nacházející se v kořenové části švihadla. Toto předpětí potom udává celkovou sílu, kterou je niť ve tkacím stroji napínána.
Na švihadle je viditelná kovová destička dosedající na elektromagnet. Její funkcí je přidržet švihadlo ve spodní poloze v případě, že není zrovna v tomto pletacím cyklu funkční.
- 28 -
4.2 Silový rozbor vedení nitě podavačem
Silový rozbor vedení nitě je proveden pro každý úsek dráhy nitě skrz podavač zvlášť. Vychází z geometrických dispozic podavače a jeho jednotlivých součástí.
K jednotlivým úsekům:
1) Vstupní část tvořená otočnou brzdičkou, vnáší do vedení nitě stálou tahovou sílu. Ta zde má zachycovat prvotní rázy v niti mezi podavačem a cívečnicí. Velikost této brzdné síly je nadefinována jako velikost opásání nitě kolem dříku brzdičky dle Eulerova vztahu:
F1 = F2 * eαf
- 29 -
Stoper je při pletení průchozí, a pokud nebude v poloze stop, neměl by vedení nitě silově ovlivňovat. V případě polohy stop je samozřejmě stavěcím prvkem dráhy nitě.
2) Dalším řešeným úsekem je průchod nitě přes podávací válec.
- 30 -
Zde se vychází opět z Eulerova vztahu pro opásání, kde rozdíl sil je daný vztahem:
F1 = F2 * eαf
Z tohoto vztahu lze odvodit zesílení na podávacím válečku, respektive zeslabením tahové síly v niti po průchodu přes podávací válec:
k = F1 / F2 = eαf
Výsledné zesílení je prezentováno grafem, kde na svislé ose máme uvedeno zesílení původní tahové síly a na vodorovné ose příslušný úhel opásání. Např. pro úhel opásání 380° lze tvrdit, že zesílení k = 7,32.
- 31 -
Z uvedeného grafu lze získat představu, jak velkého opásání je třeba dosáhnout, aby změna tahové síly byla dostatečně velká.
Výsledný vliv na tahovou sílu v niti je uveden v další tabulce. Zde je původní vstupující sílu do podavače a redukovaná síla na výstupu podavače. Redukovaná síla F2 byla získána vydělením síly F1 zesílením k=7 odpovídajícím hodnotě opásání 370° a následné přičtení brzdící síly v brzdičce, která se nachází za podávacím válcem 0,2N.
- modrá čára grafu značí původní vstupní sílu do podavače - oranžová značí vystupující zesílená síla F2
F2 = F1 / k + FBR = F1 / 7 +0,2 k…zesílení pro úhel opásání 370° = cca 7x
FBR …síla na brzdičce za podávacím válcem = 0,2N
- 32 -
Z grafu je zřetelné, že kolísání vstupní síly před podávacím válečkem v rozmezí 0,3..2N je eliminováno na kolísání 0,15..0,4N za podávacím válečkem. Z toho plyne dvojí prospěch. Zaprvé byla snížena tahová síla v niti na maximální hodnotu 0,4N a zadruhé je rozdíl kolísání maximální a minimální hodnoty 1,7N snížen na kolísání v intervalu 0,25N, což je pro proces pletení přínosem pozitivním.
Brzdičky za podávacím válcem jsou opět pouze zvyšující tah v niti.
Zde zaručují minimální tahovou sílu, v případě že podávání bude tak dokonalé, že síla v niti za podávacím válcem bude nulová.
- 33 -
3) Dalším řešeným úsekem je průchod nitě skrz švihadlo.
Zde bylo řešeno zatížení otočného mechanizmu švihadla ohybovým momentem, vzniklým tahem nitě provlečené skrz očko na konci švihadla.
Tato úloha byla řešena graficko-početně, protože během konstrukce mechanismu podavače, byl náčrt využit pro celkovou geometrii výsledného ústrojí.
- 34 -
Bylo nutno porovnat sílu ve spodní poloze švihadla, kdy stroj podává niť a sílu v horní poloze švihadla, kdy kompenzátor natahuje niť zpět, aby vyrovnal návrat supportu a stáhl přebytečnou niť do kompenzátoru.
Síla ve švihadle je definována předpětím spirálové pružiny, která je uložená v horní části švihadla. Tu lze regulovat otočným kroužkem na švihadle. Jako druhá část, která též kompenzuje rázy v niti, je drát švihadla.
Má o jeden řád větší tuhost než spirálová pružina, ale vzhledem k jeho rozměrům = průměr a délka je jeho chování též jako pružina.
- 35 -
Nakonec bylo třeba zvolit průměr drátu švihadla, který slouží též pro kompenzaci záškubů v niti. Dle předpokládaného zesílení podavače, by se zátěžná síla v nit měla pohybovat do 0,4N. Pro bezpečnost ale bylo počítáno se silou do 1N.
- 36 -
Bylo sledováno, jestli se drát neprohne natolik, aby došlo ke kolizi s brzdičkami. Bylo ověřeno, že vzhledem k výpočtům a ke geometrii tato situace nastat nemůže.
Posledním průchozím ústrojím jsou výstupní očka. Ty zde usměrňují niť z podavače směrem k pletacím saním.
- 37 -
4.3 Návrh pohonu
Jako pohon kompenzátoru byl zvolen trojfázový asynchronní motor firmy Atas s označením FT4C52T.
- katalogový list motoru je součástí příloh diplomové práce
Řízení motoru pomocí frekvenčního měniče dává možnost libovolně měnit otáčky, což je pro výslednou funkci podavače zásadní, neboť jsou příze různě chlupaté a možnost měnit plynule rychlost podávacího válce by se mohlo ukázat jako výhodné pro výsledné seřízení stroje.
Motor byl zvolen o výkonu na hřídeli 500W a maximální otáčky 23tis/min. Díky převodu i=1,32 je získán výkon na podávacím válečku 660W. Výpočty bylo zjištěno, že maximální zatížení jednou nití je 35W na podávacím válečku a lze odvodit maximální nutný výkon pro 8 nití.
Můžeme tedy tvrdit, že potřebný výkon na válečku je 8 x 35W = 270W, což v porovnání s dodávaným výkonem dává určitou výkonovou rezervu a tím jsou splněny předpoklady pro stabilní otáčky i během proměnlivého zatížení nitěmi na podávacím válečku.
- 38 -
Maximální otáčky by měly být omezeny pouze maximálními otáčkami ložisek na podávacím válečku. Jako ložiska je zde použit typ SKF 61808 dovolující nám jít až na hranici 7.500ot./min. Z toho vyplývají pro motor maximální otáčky 9.900ot./min., což je 41% maximálních dovolených otáček. To by mělo vést ke zvýšení životnosti motoru.
- 39 -
4.4 Zpracování konstrukce podavače
Konstrukce podavače byla zpracována s důrazem na možnost výroby běžně dostupnými technologiemi, na snadnou možnost úpravy parametrů silových mechanizmů a snadnou montáž při kompletaci zařízení.
Byly zakomponovány drobnosti zlepšující obsluhu jako je průhledný kryt řemene, kdy obsluha má možnost vizuální kontroly správné funkce pohonu. Snadné dopínání řemenu pomocí otočného držáku. Dobře přístupné napínáky švihadel.
- 40 -
Konstrukce podavače byla rozdělena na tyto části:
1) Rám podavače 2) Vstupní brzdičky
3) Elektromagnetické stopery 4) Pohon + podávací válec 5) Kompenzační brzdičky 6) Švihadla
7) Výstupní vodítko
1) Rám podavače je tvořen ze dvou bočnic a tří příčníků z automatového duralu.
- 41 -
Dalšími díly jsou ocelová tyč pro připevnění švihadel, tři ocelové distanční válečky a držák motoru též z automatového duralu. Rám je tvořen jako kompaktní celek s velkým důrazem na tuhost konstrukce, protože by měl snášet zatížení vibracemi, které vznikají při vysokých otáčkách motoru a podávacího válce. Zároveň ale byla snaha o odbourání nadbytečné hmotnosti a proto jsou velké díly profrézovány. Kromě snížení hmotnosti nám to i otevřelo pohled do podavače z boku stroje a leze lépe kontrolovat chod zařízení.
Na levém boku podavače je na distančních válečkách přišroubován držák motoru s profrézovanými drážkami.
Díky těmto drážkám se dá celý držák otáčet kolem prvního šroubu a tím zvětšovat osovou vzdálenost motoru a podávacího válce. Tím je realizováno dopínání řemínku pro pohon.
Na zadní straně rámu je šest otvorů M8 pro připevnění podavače k rámu stroje, ale je počítáno s tím, že si lze další otvory dodělat na konkrétním místě montáže. Počítá se s tím, že pletací stroj bude mít rám a na ten by bylo vhodné podavač umístit.
- 42 -
1) Vstupní brzdičky jsou tvořeny středovým válečkem a horní otočnou přírubou z oceli. V té je umístěno plastové vodící očko. Celá horní příruba i s očkem je otočná a díky tomu můžeme regulovat třecí odpor nitě.
Povrchy válečků jsou v tomto případě nitridovány, ale pokud by nastala skutečná výroba podavače, byly by pravděpodobně pořízeny válečky keramické. Držák brzdiček je realizován jako ohýbaný plech.
3) Stopery jsou elektromagnety, které při vysunutí sevřou procházející niť. Umístěny jsou v držáku, kterým je ocelový svařenec z pásoviny.
- 43 -
Elektromagnety jsou použity takové, které při nepřipojení do elektrického okruhu jsou zatažené, to znamená, že niť nesvírají. Niť je zabržděna až v okamžiku, kdy do elektromagnetů přivedeme elektrický proud a činná část se vysune dopředu k vodítku, ke kterému niť přitiskne a zabrzdí.
4) Pohon + podávací válec jsou aktivní částí podavače. Bylo zvoleno uložení ve dvou radiálních ložiskách s krytováním.
Montáž do skříně je provedena nasunutím podávacího válce z boku a celek je uzavřen pomocí víčka, které slouží jako pouzdro pro jedno z ložisek. Před montáží podávacího válce, by mělo být provedeno nalisování ložisek a vyvážení podávacího válce na vyvažovačce. Pohon řemenem je letmo vně skříně podavače. To je výhoda pro montáž a seřízení napnutí řemenu. Seřízení se provádí pomocí rotace držáku motoru kolem jednoho ze šroubů. Seřízení osové vzdálenosti je možné +/- 5mm.
- 44 -
Podávací válec je vyroben z jednoho kusu ocelové bezešvé trubky.
Vzhledem k vysokým otáčkám je nutná velká přesnost obrábění, respektive malá obvodová házivost. Toho by bylo možné dosáhnout při obrobení na jedno upnutí. Zároveň je válec vyroben včetně ozubení z jednoho kusu, aby nevznikly nevyváženosti spojováním dílů. Díky tomu by měl.
Válec je povrchově nitridován. Tato povrchová úprava byla zvolena z důvodu vysokého namáhání na otěr a dobré dostupnosti. Pokud by bylo zařízení vyráběno sériově, byl by jako materiál pravděpodobně zvolen keramický válec.
5) Kompenzační brzdičky jsou složeny z ocelových talířků na ocelové tyčce a jsou stlačovány pružinami. Nastavení brzdné síly je regulováno ve třech polohách pomocí pojistného kroužku. Předpokládá se, že změna přítlaku brzdičky bude zapotřebí pouze při změně příze, což by neměl být častý proces, protože stroje zpravidla dělají dlouhé série.
- 45 -
- 46 -
6) Švihadlo je tvořeno
regulátorem momentu a ocelovým drátem, na jehož konci je vodící očko. Regulátor momentu vychyluje drát s očkem o cca 90°. Tím
kompenzátor dovoluje natáhnout celkem 70cm nitě zpět od saní.
Na švihadle se též nachází kovová destička dosedající na elektromagnet. Její funkcí je přidržet švihadlo ve spodní poloze v případě, že není zrovna v tomto pletacím cyklu funkční.
- 47 -
Regulátor momentu nám slouží pro regulaci momentu ve švihadle, kterým docilujeme požadované síly pro napínání přebytečné nitě při zpětném pohybu saní. Jedná se o pouzdro se spirálovou pružinou a pomocí otočného kolečka potom můžeme toto předpětí nastavit. Zadní otočný kroužek je vyroben z bronzu, protože zároveň slouží jako ložisko.
Vnější objímka má vyvrtané na obvodě otvory, do kterých zapadají tři kuličky. Ty nám aretují objímku v dané poloze a dovolují předepínání po 30°. Kuličky jsou tlačeny pružinkami, uloženými ve vyvrtaných otvorech základního kroužku. Ten je upevněn na vodítko, které je součástí rámu pomocí pružného kolíku.
- 48 -
5. Výrobní dokumentace
Výrobní dokumentace je zpracována dle ISO 2760 a předpokládá se, že výroba bude realizována běžně dostupnými výrobními metodami = soustružení, frézování, řezání, vrtání, broušení na kulato, sváření. Výroba pružin by byla zadána pérovně. Povrchová úprava nitridování podávacího válce a horních brzdiček specializované firmě.
Kusovníky jsou součástí sestav, u kupovaných dílů je vždy uveden prodejní kód a jedná se opět o běžně dostupné díly.
- 49 -
6. Závěr
Návrh podavače nití byl založen na požadavku zlepšit chod pletacího stroje, kde nepravidelnost dodávky příze byla zdrojem nerovnoměrnosti pleteniny.
Smyslem vypracování této práce, bylo dát podmět na další zlepšení konstrukce zařízení, které bylo vypracováno jako částečně funkční prototyp. Zdrojem informací k těmto konstrukčním úpravám byl souhrn poznatků ze zkoušek, které na zařízení proběhly a z praktických zkušeností z konstrukcí jiných jednoúčelových strojů. Díky konfrontaci těchto poznatků byl vypracován návrh konstrukce, která odpovídá koncepčně již odzkoušenému vzoru, ale obsahuje jiná technická řešení daných strojních celků.
Řízení podavače nití je přepokládáno pomocí PLC, aby bylo možné zajistit správné načasování funkcí podavače, respektive jeho jednotlivých částí (elektromagnetů které brzdí nitě při konkrétním pohybu saní, otáček podávacího válce). To musí být navázáno na chod pletacího stroje, respektive na směr pohybu saní a na rychlosti pohybu saní (rychlosti pletení) = na řídicí systém pletacího stroje.
Lze předpokládat, že zde prezentovaný podavač by zlepšil chod celého pletacího stroje tím, že by zvedl kvalitu úpletu. Dalším kladem by bylo, že by umožnil zvýšit rychlost pletení a tím i produktivitu celého stroje.
- 50 -
Seznam použité literatury
[1] KOPAL Jaroslav. Pletařské, proplétací a splétací stroje, Skripta, Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, část 1., vydání první v. r.
2006, ČR, ISBN 80-7372-119-8.
[2] KOPAL Jaroslav. Pletařské, proplétací a splétací stroje, Skripta, Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, část 2., vydání první v. r.
2007, ČR, ISBN 978-80-7372-246-3.
[3] PEŠÍK Lubomír. Části strojů: Stručný přehled, díl 2., Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, vydání 2. Liberec 2005, ISBN 80- 7083-608-3.
[4] BRADSKÝ Zdeněk, JÁČ Václav. Mechanika II. Kinematika, Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, Liberec 1986
[5] CHARVÁT Jaroslav. Syntéza mechanismů I. část, Technická univerzita v Liberci, Fakulta strojní, Liberec 1973
[6] http://cs.wikipedia.org/ - hledáno v roce 2015-6
- 51 -
Seznam příloh
1/ Tištěná forma výkresové dokumentace vybraných částí podavače nití 2/ Návrhový výpočet pro švihadlo
3/ Katalogový list elektromotoru Atas 3/ Přiložené DVD které obsahuje:
- 3D CAD model vytvořený v programu Invetor 2015 (uložený i ve formátu step)
- výkresovou dokumentaci pro vybrané díly podavače nití ve formátu dwg - zdrojový soubor pro návrh švihadla v PTC MathCad Prime 2.0
- diplomovou práci ve formátu pdf - katalogový list motoru Atas Náchod
- 52 -
- 53 -
- 54 -
- 55 -
- 56 -
