авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Анализ и компьютерное моделирование процессов укладки ленты в контейнеры различной формы

-- [ Страница 2 ] --

В ходе анализа многочисленных способов укладки ленты расчетным путем было установлено, что на характер распределения плотности укладки ленты наибольшее влияние оказывает геометрическая схема укладки. При этом

был сделан вывод, что для достижения максимальной равномерности плотности укладки необходимо использовать такие способы укладки, при которых лента укладывается по кривым, не имеющим точек пересечения в пределах одного укладываемого слоя, например, по спирали в цилиндрический таз или "змейкой" в прямоугольный.

Математическая модель движения ленты в наклонном лентоводе, полученная в виде дифференциального уравнения (3), и программа для определения

дополнительной неровноты ленты, возникающей при ее укладке, позволили теоретически определять основные показатели неровноты (дисперсии, коэффи-

циенты вариации, спектральное распределение амплитуд неровноты по длинам волн) для различных способов укладки ленты.

Разработанная в данной главе обобщенная методика исследования процессов укладки ленты, включающая определение показателей плотности укладки и дополнительной неровноты, обеспечивает возможность объективного сравнения различных способов укладки ленты и выбора схем лентоукладчиков, наиболее полно соответствующих конкретным технологическим требованиям.

В четвертой главе подводятся итоги исследований и даются основные направления практического использования результатов работы. В качестве одного из главных результатов выделяется разработка в системе MATLAB единой программы для анализа кинематических и технологических характеристик лентоукладчиков, ориентированной на диалоговый режим работы с пользователем. Приведена подробная инструкция, позволяющая разработчикам использовать программное обеспечение для решения конкретных задач, возникающих в процессе исследования существующих или новых схем лентоукладчиков.

Возможности и эффективность практического применения разработанного программного обеспечения иллюстрируются примерами анализа двух модернизированных схем лентоукладчиков: с переменным радиусом витка (рис.6) и с подвижной осью вращения таза (рис.8).

Для традиционных лентоукладчиков плотность ленты в зонах, расположенных вблизи центрального отверстия паковки и на периферии таза значительно выше, чем средняя плотность укладки. (Рис.1, 2). Естественным способом устранения данного недостатка является уменьшение количества ленты, поступающей в зоны переуплотнения. Один из путей решения данной задачи состоит в использовании лентоукладчиков с периодическим изменением радиусов витков укладываемой ленты. (Рис.6).

Здесь лента, подаваемая плющильными валиками 1 с линейной скоростью V, поступает в телескопический наклонный канал, вращающийся вместе с верхней тарелкой 6. Верхняя часть 2 наклонного канала шарнирно соединена в точке А со стойкой 3, а нижняя часть 4 может совершать возвратно-поступательное движение в пазу 5 верхней тарелки за счет чего периодически изменяется положение точки раскладки В и соответственно радиус r(t) витков, укладываемых во вращающийся таз 7. Уравнения кривой укладки ленты в данном случае получаются из общих уравнений (4) в виде:

(5)

Характер распределения плотности укладки вдоль радиусов таза, соответствующий уравнениям (5), представлен на рис.7 посредством кривой 2, которая получена для значений и , где диаметр ленты.

Сравнение этой кривой с кривой 1, полученной при анализе традиционной схемы лентоукладчика, показывает, что укладка ленты витками с переменным радиусом обеспечивает существенное снижение неравномерности относительной плотности укладки. Аналогичный результат может быть достигнут с помощью схемы укладки, изображенной на рис.8, где верхняя тарелка 1 вращается вокруг неподвижной оси и образует витки постоянного радиуса . Таз 2 вращается вокруг оси О, которая совершает периодическое колебательное движение. (Это движение может быть как прямолинейным, так и криволинейным.).

Например, для прямолинейного гармонического движения оси таза уравнения кривой укладки будут иметь следующий вид:

(6)

где и , и - законы вращательного движения верхней тарелки и таза. Распределение плотности укладки для данного случая определяется кривой 3 (рис.7), откуда видно, что использование лентоук-

ладчика с подвижной осью таза также обеспечивает существенное снижение неравномерности плотности укладки ленты, и с этой точки зрения рассмотренные схемы лентоукладчиков следует считать равноценными.

Для получения более полной характеристики рассматриваемых схем лентоукладчиков необходимо наряду с распределением плотности укладки сопоставить показатели дополнительной неровноты ленты, возникающей в процессе укладки. (Рис.9). На этом рисунке представлены спектры неровноты ленты по длинам волн для традиционной схемы 1, а также схем укладки ленты с переменным радиусом витка 2 и с подвижной осью таза 3. Данные графики показывают, что при укладке ленты витками с переменным радиусом витка возникает дополнительная неровнота с недопустимо большими значениями амплитуд в зоне длинных волн, что свидетельствуют о предпочтительности использования схемы лентоукладчика с подвижной осью таза, поскольку она одновременно позволяет увеличить равномерность плотности укладки и уменьшить дополнительную неровноту ленты. Очевидно, что условием устранения дополнительной неровноты ленты в процессе укладки является равенство скоростей выпуска и укладки, которое для традиционных схем лентоукладчиков получается из уравнений (1) в виде:

. (7)

Разрешив это равенство относительно , получим нелинейное дифференциальное уравнение:

(8)

Из уравнения (8) определяется закон вращательного движения верхней тарелки, обеспечивающий отсутствие дополнительной неровноты ленты. (Перед корнем знак "плюс" берется при попутной укладке и знак "минус" при встречной.). Для других схем лентоукладчиков задача устранения дополнительной неровноты ленты решается аналогичным образом, и в общем случае сводится к выполнению условия (9):

(9)

Решение данной задачи в общем случае находится численными методами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В работе представлены основные результаты исследований процессов укладки ленты и жгута в контейнеры различной формы. Конечная цель этих исследований состоит в разработке и компьютерной реализации математических моделей для анализа технологических, кинематических и геометрических параметров механизмов укладки различных типов.

Для оценки качества укладки ленты рекомендовано использовать показатели равномерности распределения плотности укладки ленты и уровень дополнительной неровноты ленты, возникающей в процессе укладки, что позволяет объективно оценивать рациональность выбранной схемы укладки ленты и технический уровень конструкций лентоукладчиков.

Теоретические исследования реализованы в виде программного обеспечения в среде MATLAB, с помощью которого осуществляется комплексный анализ и оптимизация основных параметров лентоукладчиков.

Выводы

1. Разработаны математическая модель и программное обеспечение для определения дополнительной неровноты ленты, появление которой обусловлено работой лентоукладчиков. На основе данной модели получены дисперсии, коэффициенты вариации и спектральные распределения неровноты по длинам волн для различных способов укладки ленты.

2. Разработана обобщенная расчетная схема для исследования кинематических и технологических параметров лентоукладчиков, основанная на представлении их структуры в виде совокупности устройства, подающего ленту, и устройства, осуществляющего раскладку ленты по поверхности укладки. При этом предполагается, что каждое из этих устройств может совершать сложное плоское движение, за счет чего достигается возможность существенного расширения класса исследуемых кривых укладки ленты.

3. Получены обобщенные параметрические уравнения кривой укладки ленты, с помощью которых за счет конкретизации вида переменных, входящих в эти уравнения, можно получать уравнения кривых укладки ленты для лентоукладчиков различных типов и конструкций. Такой подход к теоретическим исследованиям разнообразных механизмов приема ленты создает возможность разработки и использования единой методики и программного обеспечения для анализа целого ряда существующих и новых схем лентоукладчиков.

4. Разработаны частные методики теоретического анализа лентоукладчиков, обеспечивающих укладку ленты в различные по форме тазы: цилиндрические, овальные, прямоугольные и прямоугольные со скругленными углами. Для всех этих случаев приведены необходимые аналитические зависимости, позволяющие определять законы движения всех структурных элементов лентоукладчиков, характер распределения относительных плотностей укладки ленты и показатели ее дополнительной неровноты.

5. Расчетным путем установлено, что на характер распределения плотности укладки ленты наибольшее влияние оказывает геометрическая схема укладки, причем максимальная равномерность плотности укладки достигается при укладке ленты по кривым, не имеющим точек самопересечения в пределах одного укладываемого слоя. Из рассмотренных вариантов этому требованию удовлетворяют способы укладки ленты по спирали в цилиндрический таз и "змейкой" в прямоугольный.

6. Предложены и исследованы две модернизированные схемы лентоукладчиков для укладки ленты витками в цилиндрические тазы: с переменными радиусами укладываемых витков и с подвижной осью таза, анализ которых показал возможность с помощью данных схем существенно снизить неравномерность плотности укладки ленты.

7. Установлено, что для одновременного повышения равномерности плотности укладки и снижения дополнительной неровноты ленты, возникающей в процессе укладки на чесальных, гребнечесальных и ленточных машинах, целесообразно использовать схемы укладчиков с подвижной осью таза.

8. При высокоскоростной укладке жгута на машинах искусственных волокон предпочтение следует отдавать комбинированным способам укладки, в которых центры укладываемых витков в зависимости от формы таза распределяются по спиральным или зигзагообразным кривым. Такие способы укладки обеспечивают устойчивость формы паковки при ее наработке и исключают возможность перепутывания жгута при его извлечении на последующих технологических переходах.

9. Все, разработанные в диссертации теоретические методы, доведены до практической реализации в виде отлаженных прикладных программ для ПЭВМ, которые в совокупности создают научно-техническую базу для проектирования различных конструкций лентоукладчиков. Единое программное обеспечение, предназначенное для анализа кинематических и технологических характеристик лентоукладчиков, ориентировано на диалоговый режим взаимодействия с пользователем и допускает возможность расширения ее за счет введения дополнительных программных блоков, что позволяет на базе данной программы исследовать как существующие, так и вновь проектируемые схемы лентоукладчиков.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

  1. Зырянов, Е. В. Анализ технологических параметров лентоукладчиков с переменным радиусом укладываемых витков./ Е. В. Зырянов // Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности: Сб. тр. аспирантов, вып.6 СПб.: РИЦ СПГУТД, 2004. C. 108114.
  2. Зырянов, Е. В. Приближенный способ анализа распределения плотности укладки ленты по поверхности таза./ Е. В. Зырянов // Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности: Сб. тр. аспирантов, вып.10 СПб.: РИЦ СПГУТД, 2005. C. 99103.

3. Поляков, В. К. Обобщенная расчетная схема для анализа формы кривых и плотности укладки ленты. / В. К. Поляков, Е. В. Зырянов. – Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. СПб.: РИЦ СПГУТД, 2006. C. 7579.

4. Поляков, В. К. Анализ способов и устройств для укладки ленты в контейнеры (тазы) различной формы./ В. К. Поляков, Л. С. Мазин, Н. М. Бабкина, Е. В. Зырянов. - Свидетельство № 2006610326 об официальной регистрации программы для ЭВМ, 18.01.2006.

5. Зырянов, Е. В. Технологические характеристики лентоукладчика с подвижной осью вращения таза. / Е. В. Зырянов //Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. № 6-С, 2006. – C. 48 – 51.

Подписано в печать 16.01.2007 г. Печать трафаретная.

Усл. печ. л.1. Формат 6084 1/16.

Тираж 100 экз. заказ

Отпечатано в типографии СПГУТД,

191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, д.26



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.