Усовершенствование механизма игловодителя

Введение

      Известен  механизм игловодителя содержащий шатун  связанный с верхней головкой с пальцем кривошипа установленного на главном валу, нижней головкой посредством  горизонтальной оси связанный с  игловодителем. Недостатком известных  механизмов является повышение инерционных нагрузок при увеличении скоростных режимов машин, а это в свою очередь снижает надежность и приводит к снижению надежности и срока службы кинетических соединяющих звеньев механизма, что иногда делает экономически нецелесообразным повышения скорости режимов.

      Основной  целью исследования является повышение  надежности и долговечности механизма  путем снижения динамических нагрузок за счет применения упругого элемента в виде пружины.

      Указанная цель достигается тем, что механизм игловодителя швейной машины, содержащий кривошип с противовесом, связанный  с главным валом машины, с игловодителем  посредством кривошипно-шанунного  механизма, дополнительно имеет  упругий элемент (пружина), установленный  на направляющих и находящийся в  постоянном контакте с верхним концом игловодителя.

      Механизм  работает следующим образом: при  вращении кривошипа вращательное движение с помощью шатуна будут преобразовываться в поступательные движения игловодителя.

      Игловодитель, совершая холостой ход, прижимает пружину, которая накапливает определенную часть энергии за счет преобразования её, а  потом возвращает накапливаемую  энергию на рабочий ход механизма. Ход прижима пружины равен  рабочим ходам игловодителя. Это  позволяет равномерно распределять накапливаемую энергию. Давление пружины  регулируется винтом.

      Применение  упругого элемента в механизме игловодителя позволяет снизить динамические нагрузки в кинематических парах  механизма от 2 до 3 раза по сравнению  с нагрузками в тех же парах  без упругого элемента.

      Необходимо  отметить, что снижение в 2 раза динамических нагрузок в шарнирах механизма способствует увеличению срока и надежности машины. 
 
 
 
 
 
 

1.Типы механизмов игловодителей

      Игла  швейной машины прокалывает сшиваемые  материалы и проводит через них  нить, а также обеспечивает образование стежка. С этой целью она прикрепляется к детали, которая называется игловодителем, а механизм приводящий в движение игловодитель, - механизмом игловодителя.

      В зависимости от назначения швейных машин применяются разнообразные механизмы игловодителей. Их цель обеспечить нужное перемещение игле (рис. 16). Большинство швейных машин имеет прямолинейно перемещающуюся по вертикале иглу (рис. 16, а), но в ряде случаев для удобства компоновки шьющих механизмов или выполнения некоторых швейных операций иглу требуется перемещать под углом β к вертикали или даже – горизонтально (рис. 16, б и в).

      Швейные машины с криволинейным движением  иглы поперек и вдоль линии  строчки Ι – Ι имеют иглу 1, изогнутую по дуге окружности (рис. 16, г и д). Такая игла применяется  в машинах тяжелого типа, предназначенных  для обувного и кожгалантерейного  производства, стегальных машинах и  машинах для получения потайной строчки.

      Прямолинейное перемещение иглы в вертикальной плоскости применяется в швейных машинах, у которых вал игловодителя расположен вверху, в рукаве машины.

      В свою очередь, кривошипно-шатунный механизм ОАВ может быть центральным (рис. 18, а) и нецентральным (рис. 18, б). Нецентральный  механизм будет в том случае, когда  у него линия движения игловодителя не проходит через центр О вращения кривошипа ОА. Величину е смещения центра О относительно линии движения игловодителя называется эксцентриситетом.

      Нецентральный механизм игловодителя соответствует  машинам, выполняющим  зигзагообразную  строчку. В этом случае механизм игловодителя работает как бы с перемещением эксцентриситетом е. В случае выключения зигзага такой  механизм будет работать как ценральный.

      На  рис. 19 показан типовой центральный  кривошипно-шатунный механизм игловодителя швейной машины 22-А кл. Механизм состоит  из кривошипа 1, выполненного совместно  с противовесом, назначение которого уравновесить силы инерции, действующие  на главный вал 2 машины. В отверстии  кривошипа двойной (коленчатый) палец 3, соединяющий шатун 4 с кривошипом 1. Двойной палец 3 служит одновременно шарниром и для нитепритягивателя 10 машины частично показанного на рис. 19. Рекомендуется цапфу двойного пальца для шатуна 4 механизма игловодителя располагать как можно ближе к игловодителю. В этом случае нагибающий момент, действующий со стороны шатуна на игловодитель 9 будет меньше. Кроме того, такое расположение шатуна на двойном пальце позволяет в случае надобности несколько изменять ход игловодителя поворотом пальца 3 в отверстии кривошипа 1.

      Второй  конец шатуна 4 надевается на палец  соединительного звена 8, укрепленного на игловодителе. Крепление соединительно  звена на игловодителе – клеммовое, что позволяет перемещать в нем игловодитель при регулировании положения иглы по высоте. В нижней части игловодителя имеется хомутик 5, служащий для крепления иглы 6 к игловодителю. Таким образом, при вращении главного вала машины игла вместе с игловодителем будет совершить прямолинейные возвратно-поступательные перемещения нужной величины.

      Игловодитель 9 двигается в сметанных чугунных втулках 7 и 11, смонтированных в головке 12 машины. Это предохраняет от износа сделанные под игловодитель отверстия  в головке. Для придания большей  устойчивости игловодителю его верхняя  направляющая втулка 11 выполнена удлиненной.

      Смазка  нижнего шарнира шатуна 4, связанного с соединительным звеном 8, обеспечивается через центральное отверстие  а его оси, куда вставляется фитиль, пропитанный маслом. Во время работы швейной машины масло с фитиля поступает через радиальные отверстия  б оси на поверхность скольжения соединительного звена.

      Кулисный  механизм игловодителя (рис. 17, б) применялся раньше в некоторых швейных машинах тяжелого типа. Например в машине 36 кл., предназначенной для пристрачивания к сапогам кожаных задников и настрачивания задних ремней. Такой механизм мог придавать игле более сложный закон движения, чем кривошипно-шатунный. Для этого нужно было лишь соответствующим образом спрофилировать кулису.

      Применение  кулисного механизма в машине 36 кл. было вызвано тем, что в машинах  тяжелого типа, предназначенных для  шитья толстой кожи и других жестких  материалов, требуется уменьшить  потерю прочности нити при проведении её через жесткие сшиваемые материалы. Для этого требуется, чтобы игла некоторое время выстаивала после  образования петли верхней нити около её ушка. Тогда при обводе верхней нити вокруг шпули ушко иглы еще не будет находиться в сшиваемых материалах, отчего последнее не будет оказывать недопустимого воздействия на нить и разрушать её. Только после  окончания обвода верхней нити вокруг шпули игла сможет подниматься вверх.

      Однако  скорость работы швейной машины 36 кл. с тяжелым кулисным механизмом игловодителя не могла быть высокой из-за развивающихся  в механизме значительных сил  инерции. Кроме того. Наблюдался интенсивный  нанос паза кулисы. В настоящее  время вместо машины 36 кл. применяется  машина 236 кл., в которой кулисный механизм заменен коромыслово- шатунный (рис. 20). Ведущее коромысло О2С механизма приводится в движение от кривошипа О1А, связанного с коромыслом в точке В при помощи шатуна АВ. Второй шатун СЕ приводит в движение игловодитель.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Проектирование  механизма игловодителя

      Проектирование механизма игловодителя следует начинать с выбора его структуры, т.е. выявления, каким должен быть механизм: кривошипно-шатунным, коромыслово - шатунным и т.п. Если необходимо придать игле  простое прямолинейное движение, наиболее удобно применить центральный кривошипно-шатунный механизм(рис.18,а).Основным параметром такого механизма будет являться отношение λ=r/l (r-длина кривошипа; l-длина шатуна).

      Если  выбрано λ, то длина шатуна l=rλ. Что же касается длины r кривошипа, то r = 0,5 Smax, где Smax-общее перемещение игловодителя, необходимое для образования стежка.

      Известно, что чем длиннее шатун центрального кривошипно-шатунного механизма, т.е. чем меньше λ, тем больше движение игловодителя будет приближаться к  гармоническому [41],которое имело бы место при бесконечно большой длине шатуна (l→∞).При гармоническом законе движения игловодителя его ускорение изменялось бы наиболее плавно.

      Таблица 2.Размеры  шатунов кривошипно-шатунных механизмов игловодителей.

      В табл. 2 приводится данные о размерах шатунов центральных кривошипно – шатунных механизмов игловодителей  некоторых швейных машин. Для  швейных машин характерны кривошипно  - шатунные механизмы игловодителей  с 0,55 >λ>0,2. Применение механизмов с λ > 0,2 объясняется малыми габаритами головки швейной машины, не позволяющими применять механизмы с очень большой длиной шатуна.

      Характер  движения игловодителя центрального кривошипно – шатунного механизма будет  зависеть также от того, куда направлен  шатун механизам: вверх (рис. 22, а ) или  вниз (рис.22, б). Во время работы швейной машины челночного стежка необходимо, чтобы перемещение иглы вверх от нижнего мертвого положения осуществлялось как можно быстрее. Это освободит достаточно времени для срабатывания механизмов нитепритягивателя и перемещения сшиваемых материалов. В этом случае выгоднее применять центральный кривошипно – шатунный механизм с шатуном вниз, а не вверх.

      Для доказательства вышеизложенного подсчитаем в обоих случаях перемешение  игловодителя от нижнего мертвого положения, повернув кривошипы ОА рассматриваемых  механизмов на один и тот же угол φ. При этом обозначим Sn1 перемещение игловодителя в первом случае ( рис.22 , а), а Sn2    - во втором (рис. 22 , б).В результате получим  :

Sn1=(l+r)-(l cosΨ+rcosφ); Sn2=(lcosΨ-rcosφ)- (l-r), где Ψ- угол наклона шатуна к вертикальной оси.

      Но , как следует из рис. 22, а,АА 2=lsinφ= rsinφ, откуда sinΨ= λsinφ, а

cosΨ=

      После  подстановки cosΨ в вышеприведенные формулы получим:

Sn1=(l+r)-(l+rcosφ);

Sn2=(l