Приводы машин текстильной и легкой промышленности

Бытовые швейные машины разнообразны по своей конструкции, техническим возможностям и внешнему виду. Но их устройство, наладка и правила эксплуатации имеют много общего. Бытовые швейные машины предназначены для стачивания тканей, выполнения декоративных строчек, а также вышивки и штопки. Швейная машина может приводиться в движение с помощью различных приводов. Электропривод – состоит из двух основных частей: электропривода и педали. Электропривод крепится к швейной машине. Педаль устанавливается на полу в удобном месте. Пуск электропривода производится ногой на крышку педали. Скорость прокладывания машинной строчки зависит от силы нажатия на педаль: чем сильнее давить на педаль, тем скорость будет больше. При отпускании педали она возвращается в исходное положение. Скорость вращения уменьшается до полной остановки машины. Машина с электроприводом наиболее быстроходна и современна, повышается производительность труда и качество работы. В швейном производстве применяются в основном три типа электроприводов в зависимости от вида и назначения технологической машины: • Контакторный – когда поворотом выключателя или нажатием педали машина сразу набирает паспортную скорость. Не требуется плавности пуска и регулирования скорости. Привод применяется на тихоходных, простых по устройству машинах редко выключаемых (перемотка ткани, её раздублирование и т. д.) • Фрикционный – когда между простым асинхронным электродвигателем и клиноремённой передачей устанавливается управляемая от педали фрикционная муфта, обеспечивающая плавный пуск и плавное регулирование скорости на ходу машины. Сегодня имеет самое широкое распространение как на универсальных, так и на специальных машинах. • Автоматизированный электропривод. Позволяет программировать работу машины, выполнять автоматически основные и вспомогательные операции технологического “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 290 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари цикла. Дорог и сложен, невысокий К.П.Д. Есть тенденция замены его простым хорошо регулируемым по скорости двигателем постоянного тока. Фрикционными называют механизмы, в которых энергия от ведущего звена к ведомому передается силами трения. Применяются как передачи с постоянным передаточным отношением, так и фрикционные вариаторы, которые обеспечивают плавное изменение передаточного отношения. Также различают цилиндрические, конические фрикционные передачи, передачи гибкой связью (вводится ремень). Простейший фрикционный механизм для преобразования вращательного движения состоит из двух цилиндрических роликов (Рис. 1), прижатых друг к другу силой F. Передаточное отношение цилиндрической передачи i12 = ω1/ω2 = (υ1/r1) / (υ2/r2) = r2/(r1(1 – ε)), где r1 и r2 – радиусы роликов; υ1, υ2 – окружные скорости роликов; ε = |υ1 –υ2|, υ1 — коэффициент упругого проскальзывания роликов; в приборных механизмах ε = 0,0001...0,02, а в силовых передачах ε = 0,02...0,06. Аналогично рассчитывают передаточное отношение других фрикционных передач с неподвижными в пространстве осями роликов. Работу фрикционной передачи с минимальным проскальзыванием обеспечивает сила прижатия F. Ее рассчитывают так, чтобы выполнялось неравенство Ff > βFt; для цилиндрической передачи условие можно записать в виде fF > βT1/r1, откуда F > βT1/(r1f), где Ff = fF – сила сцепления; Ft = T1/r1 – развиваемая окружная сила; Т1 – крутящий момент на ведущем ролике, β – коэффициент запаса; для фрикционных механизмов, применяемых в приборах, β = 2...3; f – коэффициент трения скольжения. Достоинства фрикционных передач – простота конструкции и высокая надежность, плавность передачи движения и бесшумность; в отличие от зубчатых фрикционные передачи не являются источникам вибрации; при возникновении перегрузок происходит пробуксовка и тем самым предотвращается поломка узлов самой передачи и связанных с ней механизмов. Основной недостаток фрикционных передач – возможное проскальзывание соприкасающихся звеньев, что приводит к нежелательному изменению передаточного отношения. Предположим, что момент на валу ведущей полумуфты М1 = Мд = Мп – βω, момент сопротивления М2 ведомой полумуфты постоянен, коэффициент трения между поверхностями полумуфты известен, а средний радиус соприкасающихся поверхностей муфт Рис. 1 Простейший фрикционный механизм 𝑅ср = 2𝑅3𝑟3 2𝑅2𝑟2 где Rcp и r соответственно наружный и внутренний радиусы соприкасающихся поверхностей. Определим законы изменения угловых скоростей, ведущей и ведомых частей муфты в функциях времени в период пуска машины. Так как при пуске нужно не только преодолеть момент сопротивления М2, но и создать ускорение ведомой части. То необходимо, чтобы момент трения, создаваемый силой, был несколько больше момента М2. Уравнение движения ведущей полумуфты запишется в виде 𝑀1(𝜔1) −𝑀𝜏𝑝= 𝐽1 𝑑𝜔1 𝑑𝑡, (1.2) а ведомой полумуфты—в виде 𝑀𝜏𝑝−𝑀2 = 𝐽2 𝑑𝜔2 𝑑𝑡 (1.3) где Мтр = QμтрRср — приведенные моменты трении Из уравнения (1.3) находим: “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 291 Технологии текстильной и легкой промышленности t = −𝐽1 𝛽𝑙𝑛(𝑀п −𝑀𝜏𝑝) −𝛽𝜔1 (𝑀п −𝑀𝜏𝑝) −𝛽𝜔0 , где ω0 — начальная угловая скорость Отсюда 𝛽 𝐽1𝑡) (1.4) 𝛽 𝐽1𝑡+ 𝑀п−𝑀𝜏𝑝 𝛽 (1 −𝑒 𝜔1 = 𝜔0𝑒 Уравнение (1.4) можно представить в виде 𝑑𝜔2 = 𝑀𝜏𝑝−𝑀2 𝐽2 dt (1,5) Тогда, учитывая, что при t= 0 скорость ωо = 0, 𝜔2 = 𝑀𝜏𝑝−𝑀2 𝐽2 t (1.6) Как видно, угловая скорость ω2 при разгоне изменяется по закону прямой линии. Из уравнений (1.5) и (1.6) видно, что при разгоне скорость ведущей полумуфты уменьшается, а ведомой — увеличивается. При ω1 = ω2 момент, передаваемый ведущей полумуфтой, уменьшается до М2. После этого обе полумуфты двигаются ускоренно. Для определения угловой скорости муфты при установившемся движении можно воспользоваться уравнением (1.4), подставив в него М2 вместо Мтр и J1 + J2 вместо J1. В результате получим 𝜔1 = 𝜔0𝑒 𝛽 𝐽1+𝐽2𝑡+ 𝑀п −𝑀2 𝛽 (1 −𝑒 𝛽 𝐽1+𝐽2𝑡) где ω0 — начальная угловая скорость полумуфт при движении с одинаковыми скоростями. В период остановки машины скорость ведущего вала машины будет снижаться за счет сил трения ведомой полумуфты о неподвижное кольцо. Уравнение движения ведомой полумуфты при торможении запишется в виде 𝐽2 𝑑𝜔 𝑑𝑡= 𝑀𝜏𝑝+ 𝑀2 где 𝑀𝜏𝑝= 𝑃пр𝜇тр𝑅ср; Рпр— сила прижатия полумуфт, создаваемая пружиной. Интегрирование приведенного уравнения позволяет определить продолжительность торможения t = 𝜔н𝐽2 𝑀т𝑝−𝑀2 (1.7) где ωн — скорость ведомой полумуфты в начале торможения. На рис.2 приведены графики изменения угловых скоростей ведущего вала машины, вала двигателя и мощности двигателя в течение цикла работы машины. Исследования [52] показывают, что работа многих машин, в том числе швейных, происходит при весьма частых разгонах и остановках (до 1200 включений в час). Продолжительность сцепления полумуфт швейных машин t2= 0,08 с, разгона t2= 0,30 +0,65 с, торможения tт= 0,2 с. Общая продолжительность разгона швейной машины tр=t1+t2. Время выхода двигателя на номинальный режим работы с момента начала пуска и торможения приведены в виде графических зависимостей на рис 2. Мощность N двигателя при разгоне резко увеличивается и может превысить номинальную в 3 раза. После сцепления полумуфт мощность двигателя начинает падать и становится минимальной при установившемся режиме работы. При этом Рис. 2. графики функции ω1(t), ω2(t) и N(t) “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 292 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари мощность, потребляемая двигателем при холостом ходе, примерно в З раза меньше номинальной. Из уравнений (1.4), (1.5) следует, что для уменьшения изменения скорости вала двигателя в период сцепления муфт момент инерции J1 на его валу следует увеличивать, т. е. использовать более массивный маховик. для увеличения же скорости разгона ведущего вала машины, наоборот, приведенный момент инерции ведомой полумуфты необходимо уменьшать. Мы считаем, что применение массивного маховика приводит к проскальзыванию поверхностей сцепления и к крутильным колебаниям на валах и отрицательно сказывается плавность пуска машины. Механические заводы, выпускают электроприводы с фрикционными муфтами сцепления (шесть модификаций), обеспечивающие пуск машины за 0,4 с, при силе нажатия на педаль менее 40 Н, остановку машины за 0,4 с, плавное изменение частоты вращения вала машины в диапазоне 15:1 и имеющие уровень шума не более 65—70 дБ. Изготовляются также автоматизированные электроприводы, снижающие скорость вала машины при ее остановке или при выполнении криволинейных строчек. На швейных машинах привод работает в необычно тяжёлых условиях, когда в течение часа производится до 1000 пусков машины, а скорость главного вала до 9000 мин –1. Многие передачи не выдерживают таких скоростей. Отсюда и специальные требования к приводу швейной машины: 1. Быстроходность – способность обеспечить на главном валу машины 9000об/ мин. 2. Должен выдержать до 1000 включений-выключений в час. 3. Плавный пуск, плавная регулировка скорости машины. 4. Управление привода - педальное с предельной силой нажима на неё – 60 Н стоя, и сидя до 150 Н. 5. Иметь высокий К. П. Д, удобно расположен, безопасен в работе как в электрическом, так и в механическом отношении. 6. Стоимость э/привода не должна быть предметом особого обсуждения. В автоматизируемых электроприводах имеется свыше 30 микросхем, а его стоимость эквивалентна стоимости головки машины. Литературы 1. Дустова, Ф. Х., & Бабаджанов, С. Х. Исследование взаимосвязи швейной машины. In Материалы международной научной конференции «Наука, техника и развитие инновационных технологий», посвященной (pp. 175-178). 2. Дустова, Ф. Х. (2023). Бабаджанов С.; Пиковые нагрузки в системе привода швейной машины при импульсном воздействии и набросе нагрузки. 3. Бабажанов С.Х. Исследование механизмов перемещения ткани на универсальных швейных машинах фирмы TOYODA. Научно-технический вестник Брянского государственного университета, (2017). (2), 129-134. 4. Бабаджанов, С. Х., & Дустова, Ф. Х. (2020). Фрикционные муфты на швейных машинах, процессы сцепления и расцепления. In Молодежь и наука: шаг к успеху (pp. 28-32). 5. Дустова Ф. Х. Факторы, влияющие на эксплуатационные характеристики игл к швейным машинам. ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО: Взгляд молодых ученых-2024; Сборник научных статей 13-й Международной молодежной научной конференции 12-13 ноября 2024 года (ст.411-418). 6. Dustova, F. K., & Babadjanov, S. K. (2023, September). Certain concepts and definitions of the physical process of wear of friction discs of sewing machine clutches. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2573, No. 1, p. 012021). IOP Publishing. Do‘stova Firuza Hamroevna – Toshkent to‘qimachilik va yengil sanoat instituti, “Mexanika muhandisligi” kafedrasi t.f.f.d. Е-mail: firuzadustovahamraevna@mail.ru Tel.: (97) 745-94-55. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 293