Использование упругих элементов в механизме иглы швейной машины

Для обеспечения необходимого прокаливания иглой сшиваемых материалов важным является минимальное снижение силы сопротивления, особенно трения между иглой и материалами. Это практически обеспечивается включением в механизме иглы накопителей энергии и амортизаторов [3, 7]. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 302 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари В таблице 1 представлены варианты исполнения механизма иглы с упругими накопителями энергии. В первом варианте в таблице 1 представлена схема механизма иглы с упругим элементом (а), установленным между шатуном и ползуном (иглой), а также её расчетная схема [1,5]. В данном механизме упругий элемент представляется как упругая связь. При этом степень свободы механизма иглы швейной машины равна двум. К первой массе системы приложен движущий момент привода [4, 8]. Таблица 1 Схема упругих элементов в механизме иглы Схема установки накопителей энергии Расчетные схемы систем 1-кривошип, 2-шатун, 3-упругое звенопружина, 4-ползун (игла) 1-кривошип, 2-шатун, 3-ползун, 4-пружина, 5вторая масса ползуна (игла) 1- кривошип, 2-шатун, 3-резиновая втулка шарнира, 4-ползун, 5-накопитель энергии, 6-сила (𝑚𝑢+ 𝑚𝑛), 𝑥̇ 1-кривошип, 2-шатун, 3-резиновая втулка шарнира, 4-ползун, 5,6- другие накопители энергии (пружины),7-сила (𝑚𝑢+ 𝑚𝑛), 𝑥̇ (𝑚𝑢+ 𝑚𝑛), 𝑥̇ 1-кривошип, 2-шатун, 3-резиновая втулка “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 303 Технологии текстильной и легкой промышленности шарнира, 4-ползун, 5,6- другие накопители энергии (пружины), 7-сила 1-кривошип, 2-шатун, 3- игла (ползун), 4пружина (упругая связь) 1-кривошип, 2-шатун, 3- игла (ползун), 4пружины (упругие связи) 1-кривошип, 2-шатун, 3-резиновая втулка шарнира, 4-ползун, 5,6- другие накопители энергии (пружины), 7-сила Кроме этого, к первой массе приведены все вращающиеся звенья механизмов (кроме механизма иглы) швейной машины, а также к ней приложен приведенный момент сил сопротивления. К третьей массе, ползуну (игле) приложена сила сопротивления от сшиваемых материалов. Во втором варианте установки упругого накопителя энергии в игловодителе (табл. 1) фактически масса иглы разделяется на две части [2]. При этом пружина установлена между этими частями. Инерционная сила иглы также разделяется на две части. Поэтому процесс прокалывания иглой с нитью сшиваемых материалов будет значительно осложнен. В расчетной схеме прибавляется ещё одна масса (табл. 1) [6, 8]. В третьем варианте по ходу движения вниз с одной стороны на поршень упирается конец пружины (накопителя энергии), а второй конец, которой упирается на корпус машины. Пружина, двигаясь вверх, растягивается и накапливает энергию, а в рабочем режиме выдает эту энергию игла, которая с дополнительным ускорением легко прокаливает сшиваемые материалы [4, 8]. Резиновая втулка составного шарнира ликвидирует пиковые значения колебаний иглы в крайних положения за счет амортизации. Здесь используется пружина растягивания. В четвертом варианте накопитель энергии выполнен в виде двух пружин. Причем одно из них пружина растягивания (кривая), а другая пружина сжатая (новая) и они работают параллельно. В 5 ÷ 8 вариантах исполнения механизма иглы представлены колебанированные варианты установки упругих накопителей энергии [6,7]. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 304 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари Из составленных вариантов исполнения схем установки амортизатора и упругих накопителей энергии были составлены динамические их модели, которые представлены для каждой механизма иглы в отдельности в таблице 1 [2, 5]. Многокритериальный синтез механизма иглы. Задача проектирования машин или механизмов в действительности всегда является многокритериальной, так как при выборе наилучшего варианта приходится учитывать много различных требований, предъявляемых к ним, и среди этих требований встречаются противоречащие друг другу. Чем больше критериев качества вводится в рассмотрение, тем более полную характеристику достоинств и недостатков проектируемой машины или механизмов можно получить. Известно много математических методов оптимизации, предназначенных для отыскания оптимального значения одной функции (одного критерия). При использовании таких методов для решения задач со многими критериями необходимо поставить задачу как однокритериальную, что возможно с помощью некоторых упрощений. Однако это может привести к тому, что сформулированная задача станет неадекватной исходной. В работах И.М. Соболя, Р.Б. Статникова, В.И. Сергеева, М.Д. Генкина и др. рассматривается выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями, в основе которых заложен метод зондирования пространства параметров с помощью точек ЛПr - последовательностей. На основе этого метода в Институте машиноведения АН РФ им. А.А. Благонравова были разработаны программы ЛПr -поиска и ПЛПr -поиска, позволяющие в диалоговом режиме ЭВМразработчик определить оптимальные параметры задачи со многими критериями. При синтезе механизма иглы швейной машины с упругим накопителем энергии необходимо было выбрать оптимальные значения параметров механизма для заданной частоты вращения главного вала швейной машины, обеспечивающих наилучшее выполнение поставленных условий. Сформулируем задачу синтеза механизма. Для простоты записи мы всюду в дальнейшем будем использовать обозначения. Известно, что в рассматриваемой задаче нас, в основном, интересует 4 характеристики механизма, зависящие от 6-ти варьируемых параметров. Как уже отмечалось, исходя из конструкции швейной машины и из других соображений могут быть заданы разумные пределы изменения каждого из параметров (параметрические ограничения), т.е.: ( ) 6 ..., 2 ,1 =   j j j j    (2.38) где: a*j и a**- соответственно нижние и верхние ограничения параметров; а1 = r - длина кривошипа привода механизма; а2 - d - диаметр проволоки упругого элемента разгружателя; а3 = D1 и а4 = D2 - соответственно внешний и внутренний диаметры цилиндрической витой пружины; а5-Н- высота пружины в свободном виде; а6 – х0 - начальная деформация пружины в момент t = 0. Ограничения выделяют в пространстве параллелепипед параметров, объем которого равен: ( ) ( ) 6 6 1 1 .......     − − = n V (2.39) Так как используемый метод ЛПr -поиска основан на зондировании параллелепипеда конечным числом пробных точек, то без необходимости расширять границы не рекомендуется. Из условий обеспечения нормальной работы механизма определим критерии качества в следующем виде: “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 305 Технологии текстильной и легкой промышленности ( ) А Ф    − − =  , Р об    B d b Р Ф ( ) Е  − = , 2 2     ( ) C Ф − − = max 3 , 1 ( ) ( )      = , M M Ф  + = 2 4 i Иi Уi  (2.40) где: А,В,С – являются критериальными ограничениями, задаваемыми ранее или определяемыми по ходу решения задачи. Они являются худшими среди приемлемых значений соответствующих критериев. Для эффективной работы механизма желательно минимизировать значения всех критериев Фk(а )(k=1,2,3,4). Предварительно нормируем критерии качества с помощью следующих преобразований: ( ) ( ) min , → − − =    k k k k k k Ф если Ф Ф Ф Ф (2.41) или ( ) ( ) max , → − − =    k k k k k k Ф если Ф Ф Ф Ф (2.42) где: Ф k * и Ф k ** - соответственно минимальное и максимальное значения k–го критерия качества, известные или определяемые по ходу проведения вычислительного эксперимента. Очевидно, что 1 0   . При выборе оптимальных значений параметров требуется отыскать такую область G0( а ) варьирования параметров, в которых для всех вариантов механизма выполнялись бы одновременно следующие условия:       0 .2 ) ( .1 k k V P P    (2.43) G где Р3 - заданная вероятность существования приемлемых моделей в области G0(а );  - нижняя граница нормированных значений критерия качества; )1 0 (   k ; VGO - объем множеств G0. Решение поставленной задачи выполнялось в диалоговом режиме на ЭВМ с помощью метода ПЛПr -поиска. Блок-схема решения задачи приведена на рисунке 2.9. Исходная область варьируемых параметров, определяемая конструктивными ограничениями, была задана в следующем виде:      −           мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм 1,0 1,0 50 40 35 20 60 50 5,9 7 8 6 3 2 1       (2.44) 6 5 4 Исходная область поиска G0(а ), определяемая неравенствами, была одинаковой для различных значений частоты вращения а>г главного вала швейной машины. Величина а>г предопределяет рабочую частоту механизма. В исходной области G0(а ) строилась матрица планируемых экспериментов (МПЭ) со следующими параметрами: общее число экспериментов на ЭВМ N=128, число серий 16, число экспериментов в каждой серии 8. В каждой точке из МПЭ вычислялись критерии Фk( а ). Для наглядности анализа влияния параметров на критерии качества после просчетов всех “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 306 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари экспериментов в данной области поиска строились графики зависимости каждого критерия от каждого параметра. Показаны зависимости критериев качества от изменения диаметра проволоки пружины d при r - 4000 с-1. На этих графиках нанесены изменения общих средних значений критериев в зависимости от d (пунктирные линии Фok(а )), максимальные и минимальные значения каждого критерия (верхняя и нижняя сплошные линии соответственно Фk** и Фk*). Эти графики позволяют качественно оценить влияние каждого параметра на критерий при всевозможных комбинациях других параметров. Анализ графиков дает возможность изменить условия проведения эксперимента (например, сузить область поиска G(a)). Список использованных источников 1. М.А.Мансурова, Д.С.Мансурий, М.Насимова, Исмоилова Н. “Механизм игловодителя с упругими ускорителем швейной машины” Вестник туринского политехнического университета в городе ташкенте ВЫПУСК 2/2019. 2. А.Джураев, И.Рахмонов “Механизм игловодителя швейной машины” Патент №FAP00331, Бюлл.12, 2007 3. Shukhratzoda G. et al. Mukhamedjanova," Design development and mathematical model of vibrations of plates of the tension regulator of the tension needle sewing machine //International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. – 2019. – Т. 6. – №. 7. – С. 10208-10210. 4. Farida, Bozorova, and Mukhamedjanova Sabrina. "Simulation Of Forced Vibrations Of The Elements Of A Sewing Machine’s Compound Foot." Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent 10.3 (2020): 22-25. 5. Ганчини Шухратзода, А.Джураев, М.А.Мансурова, С.Дж.Мухамеджанова, “Разработка конструкции и математическая модель колебаний тарелок натяжения игольной нити швейной машины”/ Фан ва технологиялар тараққиёти илмий–техникавий журнал №3/2019 16-22 б. 6. Шухратзода Г., Мансури Д.С., Мансурова М.А., Джураев А., Мухамеджанова С.ДЖ. “Моделирование свободных колебаний пластины регулятора натяжения челночной нити швейной машины”/ “Фан ва технологиялар тараққиѐти” Илмий–техникавий журнал №4/2019 27-30 б. 7. H.Q.Rakhmanov, M.S.Bakhriddinov. Factors affecting the continuity of sewing machines. Международный научно-практический электронный журнал «Моя профессиональная карьера» Выпуск №44(Январь, 2023). Стр.138 8. H.Q.Rakhmanov, M.S.Bakhriddinov. Defects that occur in sewing machines. Международный научно-практический электронный журнал «Моя профессиональная карьера» Выпуск №44 (Январь, 2023) Стр.120 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 307