擺布機構(gòu)的一種優(yōu)化設(shè)計方案

金 晶 郭照蘭 劉 燕

(江蘇連云港鷹游紡機有限責(zé)任公司，江蘇連云港 222062)

擺布機構(gòu)的一種優(yōu)化設(shè)計方案

金 晶 郭照蘭 劉 燕

(江蘇連云港鷹游紡機有限責(zé)任公司，江蘇連云港 222062)

擺布機構(gòu)廣泛應(yīng)用于紡織后整理設(shè)備中。此種機構(gòu)主要用于將布料有序的疊放。此機構(gòu)在設(shè)備中屬于一種往復(fù)運動結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的加速度不斷的變化，可以對機架部件產(chǎn)生不斷變化的作用力，導(dǎo)致整體機架的震動。本文主要通過減小力矩，進而減小設(shè)備震動和平衡往復(fù)時間來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。

擺布機構(gòu)；力矩；震動；平衡

1 設(shè)計背景

以往的擺布結(jié)構(gòu)經(jīng)常會引起整體機架的顫動，而且在往復(fù)的運動的過程中經(jīng)常會由于時間差而導(dǎo)致相鄰兩次的落布長度不一致。

分析其導(dǎo)致的原因：

第一種震動的產(chǎn)生一個重要的原因就是圖中擺臂(3)的不平衡作用，導(dǎo)致了驅(qū)動偏心輪(1)力矩過大，因此考慮到通過合理的調(diào)整配重桿(4)的方式來減小擺臂(3)所需的驅(qū)動力矩。

第二種震動是由于運動產(chǎn)生的往復(fù)時間差造成的，原因是由于四桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理，這種不合理主要存在于圖中標(biāo)示的a、b、c、d的長度不合理所導(dǎo)致。

根據(jù)以上兩種情況分析，提出了兩條優(yōu)化設(shè)計方案。

圖1 擺布機構(gòu)示意圖

2 實施方案

筆者在做分析的時候假定驅(qū)動偏心輪做勻速的轉(zhuǎn)動，衡量是否達到平穩(wěn)的依據(jù)主要是看偏心驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)力矩隨時間的變化。

第一條：往復(fù)時間一致問題。由四桿機構(gòu)的運行原理我們知道：如果需要擺臂的往復(fù)時間一致，則需要偏心驅(qū)動輪的極位夾角為0，需要達到這樣的條件，則需滿足的條件為：

其中的長度關(guān)系要滿足 為最長邊， 為最短邊。根據(jù)這樣的長度關(guān)系可是適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)b、c的長度，使之往復(fù)時間能夠一致。實際測得a=637.5、b假定為130、d=210。由此求的T4的合適連桿(2)長度為c=615.8。

第二條：擺布機構(gòu)平衡問題。分析主要的不平衡因素是配重桿(4)和兩個出布羅拉(5)關(guān)于旋轉(zhuǎn)中心的不平衡造成的。在此我們假定配重桿的重量為T4，到旋轉(zhuǎn)中心距離為L4；兩個出布羅拉重量為T5，到旋轉(zhuǎn)中心距離為L5。為了盡可能達到平衡，理論上認(rèn)為擺臂(3)、配重桿(4)、出布羅拉(5)的重心位置在擺臂的旋轉(zhuǎn)中心線上。實際實施中筆者?。?/p>

其中主要針對配重桿進行改變，改變配重鋼管的壁厚等方式來調(diào)整重量，最終確定了外徑 80，內(nèi)徑為 50，基本滿足了平衡的要求。

3 結(jié)果對比

筆者選取了solidworks中的motion運動分析插件，進行設(shè)計的運動分析。假定偏心驅(qū)動輪是勻速運動的，轉(zhuǎn)速為15r/min。得出的運動力矩時間變化圖前后對比如右圖：

圖2 改變之前的力矩-時間變化曲線

圖3 改變之后的力矩-時間變化曲線

由以上的圖表對比，很容易看出經(jīng)過調(diào)整極位夾角和合理平衡的機構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)力矩得到了很明顯的減小，完全達到了預(yù)期的效果。這對于降低整體機架的震動、穩(wěn)定整體設(shè)備的運行、提升機器的整體品質(zhì)有著現(xiàn)實的重要意義。

4 結(jié)束語

四連桿機構(gòu)是一種非常常見的機械機構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)通常用在往復(fù)的運動結(jié)構(gòu)中。但是在高速運轉(zhuǎn)場合，或者較重的機構(gòu)(如筆者優(yōu)化前的案例)，如果得不到細(xì)致的研究分析和優(yōu)化，往往會成為整個機器設(shè)備的一個振動源，影響整體運行。筆者通過此文，說明一種分析優(yōu)化的方案，旨在減小震動、降低負(fù)載，穩(wěn)定設(shè)備運行質(zhì)量、提高設(shè)備品質(zhì)。

Optimization Schemes of Swing - cloth Mechanism

Swing - cloth mechanism is widely used in textile finishing equipment. Such institutions are mainly used to orderly stacking fabric. This mechanism belongs to a reciprocating motion in the device structure, which produces a constant acceleration changes, the rack member can produce a changing force, resulting in the overall vibration of the rack. In this paper, by reducing the torque, thereby reducing equipment vibration and balance reciprocating time to optimize product design.

wing - cloth mechanism; torque; vibration; balance

TS190.41

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投稿日期：2014-10-20