TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta strojní

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta strojní Katedra textilních a jednoúčelových strojů

Studijní program: M 2301

Studijní rok:2007/2008

Strojní inženýrství

Obor:

2302 T010 Konstrukce strojů a zařízení

Zaměření:

Textilní stroje

Analýza a optimalizace dynamického chování šicího stroje DECO 2000 The analysis and optimalization of the dynamic behaviour sewing machinery DECO 2000 Bc. Karel Pejchar KTS – M246 Vedoucí diplomové práce:

doc. Ing. Jaroslav Beran, Csc.

Konzultant diplomové práce:

Ing. Martin Konečný, Ph.D.

Počet stran:

80

Počet příloh:

6

Technická univerzita v Liberci

Katedra textilních a jednoúčelových strojů

Analýza a optimalizace dynamického chování šicího stoje DECO 2000

Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

2




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Anotace: Tato diplomová práce se zabývá popsáním hlavních mechanismů šicích strojů. Dále bylo experimentálními metodami zjišťováno chování šicího stroje DECO 2000 firmy AMF REECE. Bylo zjištěno rozložení intenzity zvuku v okolí stroje a měřeno zrychlení vybraných komponent. Byl analyzován vybraný mechanismus s cílem snížit vibrace a hluk stroje. Byla provedena analýza vačky jehelního mechanismu. Proběhla úprava rozložení hmoty s cílem snížit nevyváženost vačky a upravila se její zdvihová závislost. Původní sinusová vačka se nahradila vačkou bezrázovou. Výsledky byly ověřeny pouze teoreticky.

Anotation This diploma work is engaged in description of main mechanisms sewing machines. After the behaviour sewing machinery DECO 2000 of company AMF REECE was found. It was found distribution of intensity sound round machinery and it was measured acceleration of choice component. Choice mechanism was analyzed with the goal to reduce vibration and noise. It was done analysis cam of needle mechanism. Modification of design was done for reduce evenness of cam and it was adjusted lift dependence. Original sinusoidal cam was replaced by reflexless cam. Results were tested only in theory.

3




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se vztahuje zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo. Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL. Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše. Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

Datum:

Podpis:

4




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Declaration

I have been notified of the fact that Copyright Act No. 121/2000 Coll. applies to my thesis in full, in particular Section 60, School Work I am fully aware that the Technical University of Liberec is not interfering in my copyright by using my thesis for the internal purposes of TUL. If I use my thesis or grant a licence for its use, I am aware of the fact that I must inform TUL of this fact; in this case TUL has the right to seek that I pay the expense invested in the creation of my thesis to the full amount. I compiled the thesis on my own with the use of the acknowledges sources and on the basis of consultation with the head of the thesis and a consultant.

Date:

Signature:

5




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Poděkování: Touto cestou bych chtěl poděkovat Doc. Ing. Jaroslavu Beranovi, Csc. za čas, trpělivost a ochotu strávenou nad konzultacemi mé diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Martinu Konečnému, Ph.D. za pomoc při sestavení výpočtového modelu. Největší dík patří mým rodičům, kteří mě během celého studia podporovali a bez jejichž pomoci bych nemohl studium absolvovat.

6




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Seznam použitých symbolů: Označení Název F F11, F15

Jednotky

celková síla pružin

[N]

síla jednotlivých pružin

[N]

k

tuhost pružin

x

posuv

[mm]

hmotnost nevývahy

[kg]

l

excentricita

[mm]

ψ

úhel natočení vačky

ω

úhlové zrychlení

γ

úhlové natočení vačky

y

zdvih

v

rychlost

[mm/s]

a

zrychlení

[mm/s2]

h

výška zdvihu

α

konečný úhel natočení vačky

[rad], [°]

Cn

konstanty polynomické vačky

[-]

Ω

úhlová rychlost dvouramenné páky

[rad/s], [°/s]

ε

úhlové zrychlení dvouramenné páky

[rad/s2], [°/s2]

δ

ráz (impulz)

[rad/s3], [°/s3]

g

gravitační zrychlení

mn

[N/mm]

[rad], [°] [rad/s], [°/s] [rad], [°] [mm]

[mm]

[mm/s2]

7




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obsah 1.

Úvod ..................................................................................................................... - 9 -

2.

Rešerše hlavních mechanismů šicí strojů ............................................................ - 9 -

2.1.

Rozdělení šicích strojů ..................................................................................... - 9 -

2.2.

Používané mechanismy šicích strojů ............................................................. - 14 -

2.2.1.

Mechanismy hlavního pohybu jehly .......................................................... - 14 -

2.2.2.

Mechanismy doplňujícího pohybu............................................................. - 16 -

2.2.3.

Mechanismy podávání šicího materiálu..................................................... - 17 -

2.2.4.

Mechanismy pro podávání šitého materiálu .............................................. - 18 -

2.2.4.1.

Mechanismus pro podávání šitého materiálu se spodním podáváním ... - 19 -

2.2.4.2.

Mechanismus šicích strojů s vrchním podáváním ................................. - 19 -

2.2.4.3.

Mechanismus šicích strojů se spodním a jehlovým podáváním ............ - 20 -

2.3.

Mechanismy stehotvorného ústrojí ................................................................ - 21 -

2.3.1.

Člunkový zachytávač pro vázaný steh ....................................................... - 21 -

2.3.2.

Kývavé a volné chytače pro vázaný steh ................................................... - 21 -

2.3.3.

Rotační chytače .......................................................................................... - 22 -

3.

Popis šicího stroje DECO 2000 ......................................................................... - 24 -

3.1. 4.

Technické podmínky stroje DECO 2000 ....................................................... - 25 Experimentální analýza chování šicího stroje.................................................... - 27 -

4.1.

Úvod do experimentální analýzy ................................................................... - 27 -

4.2.

Mapování zvukového pole v blízkosti šicího stroje....................................... - 27 -

4.2.1.

Použitá aparatura ........................................................................................ - 27 -

4.2.2.

Popis měření............................................................................................... - 28 -

4.2.3.

Výsledky měření a vyhodnocení ................................................................ - 28 -

4.3.

Měření a vyhodnocení zrychlení vybraného mechanismu............................. - 32 -

4.3.1.

Použitá aparatura ........................................................................................ - 32 -

4.3.2.

Popis měření............................................................................................... - 32 -

4.3.3.

Výsledky měření a vyhodnocení ................................................................ - 33 -

5.

Dynamická analýza chování vybraného mechanismu šicího stroje. .................. - 39 -

5.1.

Jehelní mechanismus ..................................................................................... - 39 -

5.2.

Jehelní tyč ...................................................................................................... - 40 -

5.3.

Analýza stávající vačky ................................................................................. - 44 -7-




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

5.3.1.

Hmotnostní parametry stávající vačky....................................................... - 44 -

5.3.2.

Analýza zdvihové závislosti ...................................................................... - 47 -

5.4.

Popis sestavení výpočtového modelu jehelního mechanismu ....................... - 49 -

5.5.

Kinematické a dynamické chování jehelního mechanismu ........................... - 51 -

5.6.

Citlivostní analýza přesnosti uložení kinematické dvojice vačka – rolnička - 60 -

6.

Optimalizace jehelního mechanismu ................................................................ - 62 -

6.1.

Vyvážení vačky.............................................................................................. - 62 -

6.1.1.

Postup výpočtu ........................................................................................... - 62 -

6.1.2.

Citlivostní analýza ..................................................................................... - 63 -

6.1.3.

Optimalizace vačky a její výsledky ........................................................... - 65 -

6.2.

Optimalizace zdvihové závislosti .................................................................. - 67 -

6.2.1.

Určení vstupních hodnot pro syntézu bezrázové vačky ............................. - 67 -

6.2.2.

Sestavení rovnic pro řešení bezrázové vačky a jejich řešení ..................... - 69 -

6.2.2.1.

Bezrázová vačka pro oblast I ................................................................. - 70 -

6.2.2.2.

Bezrázová vačka pro oblast II ................................................................ - 71 -

6.2.3.

Vyhodnocení nově navržené zdvihové závislosti a její úprava ................. - 73 -

7.

Závěr .................................................................................................................. - 77 -

8.

Použitá literatura ................................................................................................ - 79 -

9.

Seznam příloh .................................................................................................... - 80 -

-8-




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

1. Úvod Snaha mechanizovat proces šití a tím i oděvní výrobu se začíná projevovat výrazněji od 50. let 18. století a už v roce 1845 byl vynalezen první šicí stroj využitelný pro hromadnou výrobu Eliášem Howem. Stroj prováděl dvounitný vázaný steh, využíval Kremsovu jehlu a lodičkový člunkový podávací systém. Základním výrobním prostředkem dnešních konfekčních dílen je spolehlivý výkonný průmyslový šicí stroj, který má různé provedení a konstrukci. Šicí stroj od svého počátku uchovává základní myšlenku, a to spojení dvou anebo více vrstev materiálu šitím. Funkce šicího stroje spočívá v provázání základního spojovaného materiálu materiálem spojovacím určitým stehem a jeho následné opakování tvoří vzájemné spojení materiálu. Dnešní šicí stroj slouží od běžného používaného výrobního nástroje pro osobní potřebu až po velkosériovou výrobu. Tento fakt přinutil výrobce šicích strojů značně rozšířit škálu druhů vyráběných šicích strojů a to od domácích strojů pro univerzální použití až po stroje vysoce jednoúčelové průmyslové. Dnešním trendem vývoje šicích strojů je snižování šicích časů v šicím procesu a zvyšování produktivity tohoto procesu. Dalším parametrem dnes vyráběných šicích strojů je například tichý chod, minimální chvění, dlouhá životnost použitých mechanismů a snadná obsluha stroje.

[1]

Podstatou této diplomové práce je teoretické zpracování hlavních mechanismů šicích strojů, dále pak analyzovat stroj DECO 2000 pomocí experimentálních metod. Poté bude vybrán mechanismus, jenž bude analyzován teoreticky. Cílem této práce bude snížení vibrací a hluku. 2. Rešerše hlavních mechanismů šicí strojů 2.1. Rozdělení šicích strojů A. Všeobecné rozdělení A.1 podle účelu použití •

šicí stroje pro domácnost

•

šicí stroje řemeslnické

•

šicí stroje průmyslové

A.2 podle povahy práce -9-




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

•

lehké šicí stroje

•

střední šicí stroje

•

těžké šicí stroje

A.3 podle vykonávané operace •

sešívací, obrubovací, lemovací

•

tužící, zapošívací

•

vyšívací, ažurovací, tamburovací

•

obnitkovací

•

podrážecí, stehovací

•

na obšívání knoflíkových dírek

•

na přišívání prvků

•

na tvarové šití

A.4 podle použití v odvětví •

průmyslové šicí stroje na šití prádla

•

průmyslové šicí stroje na svrchní oděvy

•

průmyslové šicí stroje obuvnické

•

průmyslové šicí stroje rukavičkářské

•

průmyslové šicí stroje kloboučnické

B. technické rozdělení B.1 podle umístění hlavy stroje na pracovní desce stolu (hlava šicího stroje dle ČSN 81 7021 je základní deska a rameno šicího stroje) •

umístění boční (hlavní hřídel šicího stroje je rovnoběžný s delší hranou stolu)

•

umístění čelní (hlavní hřídel šicího stroje je kolmý na delší hranu stolu)

B.2 podle tvaru spodního ramene a nákladové desky •

ploché průmyslové šicí stroje (obr. 2.1-1)

•

sloupové průmyslové šicí stroje (obr. 2.1-2)

•

se spodním ramenem přímým (obr. 2.1-3)

•

se spodním ramenem lomeným (obr. 2.1-4)

•

skříňové (obr. 2.1-5)

•

zvláštního tvaru (obr. 2.1-6) - 10 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.1-1

Obr. 2.1-2

Obr. 2.1-3

Obr. 2.1-4

Obr. 2.1-5

Obr. 2.1-6

B.3 podle úrovně hlavy šicího stroje •

na úrovni desky stolu (obr. 2.1-7)

•

vyvýšené (obr. 2.1-8)

•

zapuštěné (obr. 2.1-9)

- 11 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.1-7

Obr. 2.1-8

Obr. 2.1-9

B.3 podle prováděného druhu stehu •

průmyslové šicí stroje s jednonitným řetízkovým stehem

•

průmyslové šicí stroje se stehem ručním

•

průmyslové šicí stroje s dvounitným a vícenitným vázaným stehem

•

průmyslové šicí stroje s vícenitným řetízkovým stehem

•

průmyslové šicí stroje s obnitkovacím stehem

•

průmyslové šicí stroje s krycím stehem

•

průmyslové šicí stroje s jednonitným vázaným stehem

•

průmyslové šicí stroje se zajišťovacími stehy

B.4 podle počtu jehel •

jednojehlové

•

dvou a vícejehlové

B.5 podle počtu nití •

jednonitné

•

dvounitné a vícenitné

B.6 podle délky vyložení ramene •

průmyslové šicí stroje s krátkým ramenem

•

průmyslové šicí stroje s normálním ramenem (l =1- 275mm) (obr. 2.1-10)

•

průmyslové šicí stroje s prodlouženým ramenem (l = 1-1000mm) (obr. 2.1-11)

- 12 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.1-10

Obr. 2.1-11

B.7 podle sklonu ramene •

kolmé (obr. 2.1-12)

•

šikmé (obr. 2.1-13)

Obr. 2.1-12

Obr. 2.1-13

B. 8 s přihlédnutím k umístění těžiště stroje z hlediska obsluhy •

v provedení pravém (obr. 2.1-14)

•

v provedení levém (obr. 2.1-15)

Obr. 2.1-14

Obr. 2.1-15

B. 9 podle počtu otáček •

průmyslové šicí stroje pomaloběžné (do 3 000 ot/min)

•

průmyslové šicí stroje rychloběžné (do 5 000 ot/min)

- 13 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

B. 10 podle stupně automatizace •

bez automatizačních prvků

•

s automatizačními prvky

[9]

2.2. Používané mechanismy šicích strojů Každý domácí šicí stroj klasického provedení se skládá z těchto základních částí: •

ústrojí pohybu jehly

•

ústrojí podávání šicího materiálu

•

ústrojí pro podávání šitého materiálu

•

ústrojí pro zachytávání smyčky

•

přítlačné ústrojí

•

ústrojí pro pohon stroje

[10]

2.2.1. Mechanismy hlavního pohybu jehly Mechanismy určené pro pohyb jehly musí splňovat všechny požadavky, které jsou zapotřebí pro správnou tvorbu stehu. Jehlový mechanismus je ve většině případů svázán s ostatními mechanismy a ústrojími šicího stroje, které se na tvorbě stehu podílejí. Šicí jehla propichuje šitý materiál a při zpětném pohybu jehly se tvoří očko, které zachytává stehotvorné ústrojí. Jehla koná přímočarý vratný pohyb buď po přímkové nebo obloukové dráze, tomuto pohybu říkáme hlavní pohyb. Pro další druhy stehu může jehla konat další doplňující pohyby. Přímočarý vratný pohyb jehly může být realizován pomocí různých způsobů řešení mechanismu. Jedním z nich je mechanismus s dvouramennou pákou obr. 2.2.1-1 (poz. 5), která má otočný bod uložen v kulovém čepu (poz. 6) uloženého k rámu stroje. Pohyb na páku je přenášen pomocí ojnice (poz. 7) z výstředníku zalomeného hřídele (poz. 8), na kterou je připojen zdroj pohybu. Unášeč (poz. 3) jehlové tyče (poz. 2) je veden pomocí kluzných pouzder (poz. 9) a přenesení pohybu dvouramenné páky na jehlovou tyč je realizován pomocí malé ojnice (poz. 4).

[1]

- 14 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.2.1-2 Schéma mechanismu s dvouramennou pákou

Dalším způsoben realizace daného pohybu je mechanismus s kývavým hřídelem obr. 2.2.1-3. Kývavý hřídel (poz. 1) je uložen v horní části ramene stroje a je na obou koncích ukončen pákami (poz. 3 a 5). Pohyb pravé páky je dán z výstředníku hlavního hřídele (poz. 4) přes ojnici (poz. 2). Na unášeči jehelní tyče (poz. 8) přenáší pohyb levá páka (poz. 5) přes malou ojnici (poz. 6).

[1]

Obr. 2.2.1-4 Mechanismus s kývavým pohybem

- 15 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Klikový mechanizmus na obrázku 2.2.1-3 je jedním z nejčastějších řešení. Jedná se o centrický mechanismus, kde se hlavní hřídel (poz. 1) otáčí konstantními otáčkami. Pohyb jehelní tyče (poz. 7) je realizován přes kliku (poz. 3) a ojnici (poz. 4). Jehelní tyč je vedena v pouzdrech (poz. 8). Pro snížení hlučnosti a vibrací je ojnice vedena pomocí kamene (poz. 10) ve vedení (poz. 9).

[1]

Obr. 2.2.1-5 Mechanismu s centrickým klikovým mechanismem

2.2.2. Mechanismy doplňujícího pohybu Jehla může konat nejen přímočarý vratný pohyb ve vertikálním směru, ale navíc je žádoucí, aby se vykývla ve směru šití, čímž umožní kvalitnější podávání obou vrstev materiálu. Toto podávání nazýváme jehlovým podáváním. Jedním ze způsobů uspořádání mechanismu s výkyvem jehly je uvedeno na obrázku 2.2.2-1. Jehlová tyč (poz. 1) je uložena v držáku jehelní tyče (poz. 2), který se vykyvuje kolem jehelní tyče. Tento doplňkový pohyb je vyvozen pomocí hřídele jehlového podávání (poz. 8), na kterém je upevněna klika (poz. 7) s kamenem (poz. 5), který je veden v drážce (poz. 4). [1]

- 16 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.2.2-1 Mechanismus výkyvu jehly

2.2.3. Mechanismy podávání šicího materiálu Účelem těchto mechanismů je přivádění nitě k místu, kde se zpracovává. Při šití uvolňuje a napíná nit. Práce niťového mechanismu je závislá na druhu prováděného stehu. Na jeho správné funkci je závislá kvalita stehu a jeho správné utažení. Hlavní charakteristikou tohoto mechanismu je pohyb očka niťové páky, které sleduje předepsanou trajektorii. Nejčastěji používaným mechanismem u šicích strojů je mechanismus niťové páky jako rameno kloubového mechanismu. Tyto mechanismy jsou technologicky výrobně jednoduché a nenáročné na údržbu. Jedním z těchto druhů mechanismů pro podávání šicího materiálu je znázorněn na obrázku 2.2.3-1. Dráha pohybu niťového očka je uzpůsobena potřebám niti chapače. U tohoto mechanismu je na hlavním hřídeli (poz. 1) stroje upevněna hlava kliky (poz. 2), v nichž je pevně uložen čep (poz. 3), na němž je uloženo kuličkové ložisko a niťová páka (poz. 5) s horním okem (poz. 6) a jehelní tyčí (poz. 8). Druhé oko (poz. 9) niťové páky (poz. 5) je rovněž opatřeno ložiskem a uloženo na čepu (poz. 11) zvedací páky (poz. 12), která je se svým nábojem (poz. 13) uložena rotačně na čepu (poz. 14).

- 17 -

[10]




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obr. 2.2.3-1 Mechanismus pro podávání šicího materiálu

U starší konstrukce šicích strojů byly používány mechanismy pro podávání šicího materálu např.: vačkové mechanismy a jehelní tyč jako podavač šicího materálu. 2.2.4. Mechanismy pro podávání šitého materiálu Pro vytvoření stehu je nutné posunout šitý materiál ve směru šití o určitou vzdálenost – tuto vzdálenost nazýváme délkou stehu. Pro posunutí šitého materiálu se používají mechanismy různých konstrukcí, které jsou závislé na konkrétním použití stroje. Princip funkce jednoho klasického ponorného zoubkového podavače je znázorněn na následujícím obrázku 2.2.4-1.

Obrázek 2.2.4-1 Zoubkový podavač

V první fázi (a) dochází k přítlaku šitého materiálu na odpruženou patku vlivem zdvihu zoubkového podavače. V druhé fázi (b) dochází k posuvu šitého materiálu ve - 18 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

směru šití, ve fázi (c) se zoubkový podavač vrací do původní výšky svého vynoření pod desku a v poslední fázi (d) se podavač vrací do výchozí polohy. Trajektorie takového podavače má obdélníkový tvar, ale v praxi tento průběh je jen těžko dosažitelný, proto se používá spíše průběh elipsovitý.

[1]

2.2.4.1.Mechanismus pro podávání šitého materiálu se spodním podáváním Jedná se o nejrozšířenější podávání pro ploché šicí stroje. Základní představu jednoho ze způsobů tohoto druhu podávání je uveden na obrázku 2.2.4.1-1. Tento mechanismus se skládá ze tří částí a to z mechanismu podavače, mechanismu udávajícímu pohyb podavače a zařízení regulující pohyb podavače ve směru šití, tedy délku stehu. Natočení hřídele (poz. 5 a poz. 3) jsou svázány a vytvářejí kývavý pohyb, čímž podavač (poz. 6) vytváří elipsovitou obálku. Nevýhodou tohoto mechanismu je kluzné uložení mezi pákou (poz.4) a držákem podavače (poz. 2), kdy v tomto uložení může vzniknout vůle, která způsobí vznik nežádoucích vibrací a hluku a také nepřesnost mechanismu. Další typy se liší drobnými konstrukčními úpravami ,

jako

například

podávací mechanismus se spojovací ojničkou nad zdvihací pákou a pod zdvihací pákou. [1]

Obr. 2.2.4.1-1 Podávací mechanismu s vidlicí

2.2.4.2.Mechanismus šicích strojů s vrchním podáváním Tyto podavače jsou méně častější než předchozí podavače se spodním podáváním. Jedním takovým mechanismem je podávání s přítlačnou patkou zobrazen na obrázku 2.2.4.2-1. U většiny strojů s vrchním podáváním má tyč pro podávání materiálu a tyč pro přítlačnou patku uspořádání nad sebou ve směru podávání. Tyč pro podávací patku je uložena ve výkyvném držáku, aby se nožka mohla pohybovat ve směru podávání i ve

- 19 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

vertikálním směru. Uhlová páka vykonává kývavý pohyb, kde je konec této páky spojený s přítlačnou pružinou.

[1]

Obr. 2.2.4.2-1 Mechanismus pro vrchní podávání

2.2.4.3.Mechanismus šicích strojů se spodním a jehlovým podáváním Mechanismy se spodním a jehlovým podáváním zvyšují spolehlivost podávání a zkvalitňují ho. Jehla ve spodní poloze zapíchnutá v šitém materiálu nedovolí prokluzu nebo posuvu mezi jednotlivými vrstvami a současně napomáhá podavači s posuvem materiálu. Princip mechanismu typického pro tyto operace je znázorněn na obrázku 2.2.4.3-1. Natáčení jehelní tyče je realizováno pomocí držáku jehelní tyče, který se natáčí a pomocí regulačního zařízení pro regulaci délky výkyvu jehly ve směru podávání se mění délka stehu, resp. délka výkyvu.

- 20 -

[1]




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obrázek 2.2.4.3-1 Mechanismus spodního a jehlového podávání

2.3. Mechanismy stehotvorného ústrojí Stehotvorné ústrojí slouží k zachycení smyčky vrchní šicí nitě a její provázání s nití spodní. Aby se vytvořil steh, musí se smyčka vrchní nitě nejdříve zachytit a pak zpracovat. Toto zpracování je různé podle volby stehu.

[10]

2.3.1. Člunkový zachytávač pro vázaný steh Člunkové zachytávače smyčky patří k jedním z nejstarších principů. Člunkové zachytávače dělíme podle toho, jestli konají přímočarý pohyb, či jestli konají pohyb po obloukové dráze, dále podle provedení na otevřené nebo uzavřené.

[10]

2.3.2. Kývavé a volné chytače pro vázaný steh Kývavé horizontální chytače jsou nejběžnějším představitelem chytačů s centrickou cívkou. Chapače tohoto druhu jsou poháněny unášečem ve tvaru dvojramenné páky uchyceném na spodním hřídeli. Hřídel je vzhledem k vedení chytače vedena centricky. Tento druhu chytače je zobrazen na obrázku 2.3.2-1. Způsob práce všech kývavých chapačů je podobný jako na obrázku 2.3.2-1.

- 21 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

a - hrot chapače zachytil smyčku jehlové nitě b- smyčka se rozšiřuje a tahaná skrz těleso chapače a přes pouzdro s cívkou c - smyčka se přesmykla přes pouzdro s cívkou a dochází ke změně pohybu chapače d - smyčka se zkracuje a opouští pouzdro s cívkou, aby se utáhla

[10]

[ Obrázek 2.3.2-1 Kývavá podavač

2.3.3. Rotační chytače Rotační chytače vystřídali chytače kývavé. Konstrukce tohoto chytače je podobná předchozímu provedení, ale jeho funkce má lepší předpoklady ke zvyšování otáček stroje vlivem charakteru rotačního pohybu. Konstrukce tohoto provedení může byt jak horizontální tak vertikální. Princip činnosti tohoto druhu chytače je uveden na obrázku 2.3.3-1. Na obrázku je znázorněno šest fází nutných pro tvorbu vázaného stehu. V první fázi (obr. 2.3.3-1-a) se jehla zabodne do šitého materiálu, hrot chapače je před dolní polohou, niťová páka klesá dolu a podavač materiálu dokončuje posuv a klesá dolu. Ve druhé fázi (obr. 2.3.3-1-b) jehla dosahuje dolní úvrati, hrot chapače se přibližuje k jehle, niťová páka klesá dolu a uvolňuje nit a podavač materiálu dokončil pohyb směrem dolu. Ve třetí fázi (obr. 2.3.3-1-c) se jehla začíná vracet do horní polohy, hrot chapače zachytává smyčku nitě, niťová páka se pohybuje směrem nahoru a podavač se pohybuje vodorovně pod stehovou deskou. Ve čtvrté fázi (obr. 2.3.3-1-d) se - 22 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

jehla stále pohybuje směrem nahoru, chapač přehazuje kličku vrchní nitě přes cívku spodní nitě, niťová páka se začíná pohybovat směrem nahoru a podavač se začíná pohybovat směrem nad stehovou destičku. V páté fázi (obr. 2.3.3-1-e) ukončila jehla pohyb směrem nahoru, chapač je v poloze před dokončením pohybu doprava, niťová páka se pohybuje nahoru, aby vytáhla niť z chapače a podavač je nad stehovou destičkou. V poslední šesté fázi (obr. 2.3.3-1-f) se jehla začíná pohybovat směrem dolu, hrot chapače se začíná vracet, niťová páka je ve své nejvyšší poloze, podavač materiálu začíná posouvat šitý materiál a vyrovnávací pružina napětí napne nit.

Obrázek 2.3.3-1 Rotační chapače

- 23 -

[9]




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

3. Popis šicího stroje DECO 2000 Stroj DECO 2000 je vyráběn firmou AMF Reece, která tento stroj vyvinula v USA. Dekorativní šicí stroj DECO 2000 byl vyvinut tak, aby v maximální možné míře nahrazoval vzhled ručního šití a umožňoval velký výběr stehů.

Obrázek 3-1 Stroj DECO 2000 Základní představa o stroji je zřejmá z obrázku 3-1. Rám stroje je svařenec skládající se z různých profilovaných plechů. K rámu je připevněna vlastní konstrukce stroje včetně pohonu. Na horní části rámu je uložena pracovní deska stroje. Systém, který umožňuje imitovat ruční steh, se nazývána plovoucí jehla. Jedná se o dvojitou jehlu se středovým okem, kterým prochází šicí materiál a tato jehla prochází přes šitý materiál z jedné jehelní tyče do druhé. Tímto způsobem vzniká steh s dokonalou pevností vyšší kvalitou a větší produktivitou než je tomu u ručního šití. Kvalita šitého díla je dosažena u všech standardních typů látek a to díky této přechodové jehle Na následujícím obrázku 3–2.a je vidět dvojitá jehla a její uchycení v jehelní tyči. Na - 24 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

obrázku 3-2.b je vidět jehelní tyč v dolní úvrati. Tato samá jehelní tyč se nalézá i pod pracovní deskou stolu a je zrcadlově otočená oproti této horní jehelní tyčí.

Obrázek 3-2.a Jehlová tyč

Obrázek 3-2.b Jehlová tyč

Šicí stroj DECO 2000 je ovládán mikroprocesorem s grafickým dotykovým displejem. Dotykový displej umožňuje obsluze snadné a rychlé nastavení požadovaných parametrů, zejména nastavení požadovaného stylu stehu a rychlost šití. Další možností je i prohození hodnot horního a spodního stehu pomocí reverzního tlačítka umístěného na pracovní desce. Maximální rychlost šití je 500 stehů za minutu, což je cca 10x produktivnější než u ručního šití. Další výhodou tohoto stroje je možnost přesného polohování jehly. Operátor tedy může s jistotou začít proces šití od začátku a může rovněž polohovat jehlu v horní nebo dolní poloze pro navlékání nitě. Aplikace:

Okrajové šití - kabátů, sak a kapes Standardní šití – sak, kabátů, dámských sak, límců, manžet na košilích a blůzkách Dekorativní šití – všechny látkové svršky a kůže

3.1. Technické podmínky stroje DECO 2000 V následující tabulce 3.1-1 jsou obsaženy všechny důležité informace týkající se možností stroje, jeho výkonu, otáček, atd. Šicí stroj je v současné době provozován při režimu SPEED 380, tedy 190 ot/min vačky. Snahou výrobce stroje je zvýšit produktivitu a to přechod na režim SPEED 500, tedy 250 ot/min vačky. Stroj již při režimu SPEED 380 vykazuje podle vizuálního kontaktu značné vibrace a dle sluchového vjemu značný hluk.

- 25 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Tabulka 3.1-2 Technické parametry stroje DECO 2000

- 26 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

4. Experimentální analýza chování šicího stroje 4.1. Úvod do experimentální analýzy Šicí stroj je v současné době provozován v režimu SPEED 380. Snahou výrobce je stroj provozovat při režimu SPEED 500. Tohoto režim je možno dosáhnout bez dalších úprav stroje, ale celá konstrukce stroje vykazuje při tomto režimu značné vibrace a tedy i vysoké hladiny intenzity zvuku, které mohou být nepříjemné a dokonce i nebezpečné pro obsluhu stroje. Při režimu SPEED 500 dochází také k většímu opotřebení součástí stroje a tedy menší životnosti stroje. Experimentální analýzy mají za úkol stanovit hygienické zatížení stroje vzhledem k okolí a určit kritická místa stroje. účelu bylo provedeno měření intenzity zvuku a následného určení vážené hladiny hluku. Jako další bylo provedeno měření hodnot zrychlení jehelní tyče v závislosti na úhlu natočení hlavní vačky. Měřícími místy byla pevná část jehelní tyče a otevírač kleštin. Měření bylo provedeno jak na horní jehelní tyči, tak na dolní jehelní tyči. 4.2. Mapování zvukového pole v blízkosti šicího stroje 4.2.1. Použitá aparatura Pro měření zvukového pole stroje byla použita aparatura firmy Brüel & Kjaer. Názvy jednotlivých součástí měřící aparatury s doplňujícími informacemi jsou uvedeny v následující tabulce 4.2.1-1. Aparatura Brüel & Kjaer Měřidlo

Výrobní číslo

dvojkanálový analyzátor 2148

1673636

Platnost ověření

Ověřovací (kalibrační) list č.

Třída přesnosti 1 - ČSN IEC 651 ČSN EN 60804

sonda intenzity 1662444 zvuku 3548 akustický kalibrátor 1678794 4230

20. 7. 2009

kalibrační souprava intenzity zvuku 1877492 3541

Tabulka 4.2.1-1 - 27 -

8012-KL-1260-07

1-ČSN EN 60942




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

4.2.2. Popis měření •

Měřící aparatura byla nastavena na měření intenzity zvuku a justována pomocí kalibrační soupravy.

•

Šicí stroj byl obklopen měřící sítí s dílčími plochami 100mm x 100mm. Svislá rovina ploch byla totožná s ohraňujícím kvádrem stroje. Vodorovná rovina plochy měřící kvádr uzavírá. Plochy byly vytyčeny vůdčí standardní pozici obsluhy na: o Přední strana o Zadní strana o Levý bok o Pravý bok o Horní plocha

•

Šicí stroj byl analyzován při pracovních režimech SPEED 380 a SPEED 500 v odkrytém stavu a při režimu SPEED 500 ve stavu zakrytovaném.

•

Ve středu dílčích ploch sítě byla změřena hladina aktivní intenzity zvuku (složka vektoru ve směru zdroje) a hladina akustického tlaku.

•

Pomocí softwaru byly v měřící síti stanoveny plochy se stálým rozpětím hladiny intenzity zvuku. Tyto plochy byly zobrazeny na pozadí fotografie měřeného objektu pro celkovou váženou hladinu hluku. 4.2.3. Výsledky měření a vyhodnocení Na následujících grafech jsou uvedena typická spektra hladiny intenzity zvuku a

hladiny akustického tlaku. Spektra byla stanovena na přední straně (v místě obsluhy) ve středu segmentu měřící plochy vytyčující polohu viditelné části stroje. Cílem je věrohodně stanovit působení hluku na obsluhu stroje.

- 28 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ -1

100

380 min bez krytů

95 90 85 dB

80 75 70 65 60 55 Lin A

20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k 8k 10k

50

Frekvence 13-oct [ Hz ] Akustický tlak

Intenzita zvuku

Graf 4.2.3-1 Spektrum hladiny intenzity zvuku pro SPEED 380 -1

100

500 min bez krytů

95 90 85 dB

80 75 70 65 60 55

Frekvence 1/3-oct [ Hz ] Akustický tlak

Intenzita zvuku

Graf 4.2.3-2 Spektrum hladiny intenzity zvuku pro SPEED 500 – bez krytů

- 29 -

Lin A

20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k 8k 10k

50




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ -1

500 min zakrytován

100 95 90 85 dB

80 75 70 65 60 55 Lin A

20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k 8k 10k

50

Frekvence 13-oct [ Hz ] Akustický tlak

Intenzita zvuku

Graf 4.2.3-3 Spektrum hladiny intenzity zvuku pro SPEED 500 – se zakrytováním

Na grafu 4.2.3-3 je možné vidět dominantní amplitudu pro frekvenci f = 31,5Hz (pro zakrytovaný stroj), tato amplituda se projevuje i na grafu 4.2.3-1 a 4.2.3-2, ale je výrazná na frekvenci f = 40Hz (pro odkrytování). Bez ohledu na otáčku stroje je další výrazná amplituda při frekvenci f = 315Hz při odkrytovaném stavu. Zvýšenou hladinu má i frekvenční pásmo v okolí 1kHz pro režim SPEED 380 při a v rozsahu 1-2 kHz při nastavení SPEED 500. Rozdíl mezi hladinou intenzity zvuku a hladinou akustického tlaku je dán difúzností (odrazivostí) zvukového pole v laboratoři. Následující tabulka 4.2.3-1 ukazuje celkové vážené hladiny akustických výkonů stanovené na měřících plochách. bez krytů -1

min čelní zadní pravý bok levý bok horní

500 83,4 80,8 78,0 76,8 80,0

380 80,1 77,7 74,3 73,4 76,6

krytování 500 83,6 78,2 78,2 75,7 79,7

Tabulka 4.2.3-1 Vážené hladiny akustických výkonů

Z tabulky 4.2.3-1 plyne, že nejvyšší výkon je vyzařován z přední strany, tedy k obsluze stroje. Dále můžeme pozorovat, že použité zakrytování stroje zvyšuje hladinu akustického výkonu. Zakrytování je nutné pro bezpečnou práci na stroji, proto by bylo

- 30 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

vhodné upravit konstrukci krytů, jejich tvar, materiálové složení a zvážit možnost použití zvukovo-izolačních materiálů. Na následujícím obrázku 4.2.3-1 je vidět rozložení pole hladiny intenzity zvuku. Tento obrázek znázorňuje stroj z přední strany při zakrytování pro SPEED 500. Maximální hodnota hladiny intenzity zvuku je v rozsahu 89,5-90 dB. Umístění tohoto zdroje je v blízkosti uložení dvouramenné páky na rám. Tato dvouramenná páka přenáší kývavý pohyb generovaný vačkou na jehelní tyč přes kulisový mechanismus. Tento celý mechanismus bude dále podrobněji popsán v následujících kapitolách.

Obrázek 4.2.3 – 1 Rozložení hladiny intenzity zvuku – přední strana – SPEED 500 - zakrytované

Další obrázek zobrazuje rozložení pole hladiny intenzity zvuku na pravém boku pro zakrytovaný stav při režimu SPEED 500. Maximální hodnota intenzity zvuku je v rozsahu 85,5-86 dB. Umístění zdroje tohoto zvuku je v oblasti místa kontaktu rolničky dvouramenné páky s vačkou. Tento zdroj hluku může zapříčiňovat nevhodně navržená vačka mechanismu. Další možností můžou být vůle v uložení mezi vačkou a rolničkou dvouramenné páky. Vůle v uložení tohoto typu je nutná pro správnou funkci mechanismu, avšak vlivem opotřebení se může tato vůle zvětšovat a vnášet nežádoucí zdroje hluku a vibrací.

- 31 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obrázek 4.2.3 – 2 Rozložení hladiny intenzity zvuku – pravý bok – SPEED 500 – zakrytované

Další znázornění rozložení zvukového pole je uvedeno v příloze č. 1. 4.3. Měření a vyhodnocení zrychlení vybraného mechanismu 4.3.1. Použitá aparatura Pro snímání hodnot zrychlení bylo použito piezoelektrického čidla od firmy Brüel & Kjaer typu 4520 s integrovaným nábojovým zesilovačem, technické parametry tohoto snímače jsou uvedeny v příloze č.3. Pro zpracování naměřených hodnot byla použita ústředna firmy HBM s názvem MGCplus. Pro snímání úhlu natočení hlavního vačkového hřídele bylo použito inkrementálního rotačního snímače IRC 305 od firmy LARM a.s, Netolice, technické parametry snímače jsou uvedeny v příloze č.4. 4.3.2. Popis měření Měření zrychlení bylo provedeno na mechanismu jehelní tyče. Rozmístění měřících míst je vidět na obrázku 4.3.2-1. Měření bylo provedeno pro režimy SPEED 380 a SPEED 500. Měřené místo bylo očištěno pomocí lihu, byl nanesen vosk na snímač zrychlení a snímač přilepen na místo určené pro snímání hodnot zrychlení. Na hlavní hřídel vačkového mechanismu udávající pohyb jehelní tyče bylo připevněno inkrementální čidlo snímající polohu natočení vačky. Celkem byli určeny 4 místa pro

- 32 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

snímání hodnot zrychlení. 1.místem je otevírač kleštin vrchní jehelní tyče, 2. místem je objímka horní jehelní tyče, 3. místem je objímka spodní jehelní tyče a 4. místem je otevírač kleštin spodní jehelní tyče.

Obrázek 4.3.2-1 Rozmístění snímačů zrychlení

4.3.3. Výsledky měření a vyhodnocení Naměřené průběhy zrychlení byly vyhodnoceny v závislosti na čase a v závislosti na pootočení vačky. Následně byly porovnány záznamy: •

Průběh zrychlení horního otevírače kleštin a jehelní tyče

•

Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče

•

Průběh zrychlení dolního otevírače kleštin a jehelní tyče

•

Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče bez funkce otevírače kleštin

V následujících tabulkách 4.3.3-1 – 4.3.3-5 jsou uvedeny maximální a minimální hodnoty zrychlení pro jednotlivá místa měření v režimu SPEED 380 a SPEED 500.

- 33 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Měření místa 1 a 2

Zrychlení horního otevírače kleštin (m.s-1)

Zrychlení horní jehelní tyče (m.s-1)

Minimální hodnota

SPEED 380

-4908,1

-3637,6

SPEED 500

-4832,7

-5530,3

Maximální hodnota

SPEED 380

6951,2

2039,5

SPEED 500

9589,3

3767,0

Zrychlení dolní jehelní tyče (m.s-2)

Zrychlení horní jehelní tyče (m.s-2)

Tabulka 4.3.3-1 Měřící místa 1 a 2 Měření místa 2 a 3 Minimální hodnota

SPEED 380

-1762,9

-4545,1

SPEED 500

-3305,6

-5322,7

Maximální hodnota

SPEED 380

1742,1

2863,1

SPEED 500

1965,0

3407,2

Zrychlení dolního otevírače kleštin (m.s-2)

Zrychlení dorní jehelní tyče (m.s-2)

Tabulka 4.3.3-2 Měřící místa 2 a 3 Měření místa 3 a 4 Minimální hodnota

SPEED 380

-2663,9

-2245,2

SPEED 500

-2938,0

-3563,7

Maximální hodnota

SPEED 380

2007,9

1119,4

SPEED 500

2707,3

2463,4

Zrychlení dolní jehelní tyče (bez funkce otevírače kleštin) (m.s-2)

Zrychlení horní jehelní tyče (bez funkce otevírače kleštin) (m.s-2)

Tabulka 4.3.3-3 Měřící místa 3 a 4 Měření místa 2 a 3 Filtr 1000 Hz Minimální hodnota

SPEED 380

-767,0

-1833,7

SPEED 500

-1510,7

-2288,7

Maximální hodnota

SPEED 380

500,0

2258,8

SPEED 500

757,7

2627,1

Tabulka 4.3.3-4 Měřící místa 2 a 3 – filtr 1000Hz

- 34 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Měření místa 2 a 3 Filtr 40 Hz

Zrychlení dolní jehelní tyče (bez funkce otevírače kleštin) (m.s-1)

Zrychlení horní jehelní tyče (bez funkce otevírače kleštin) (m.s-1)

Minimální hodnota

SPEED 380

-243,0

-254,4

SPEED 500

-347,7

-386,2

Maximální hodnota

SPEED 380

193,9

208,1

SPEED 500

289,5

304,0

Tabulka 4.3.3-5 Měřící místa 2 a 3 – filtr 40Hz

Naměřené hodnoty v tabulce 4.3.3-4 a 4.3.3-5 byli filtrovány pomocí hornopropustního filtru, u kterého byli nastaveny hodnoty filtrace na 1000Hz a 40Hz. Toto filtrování přineslo odstranění vysokofrekvenčních vlivů a tedy vyhlazení záznamu. Při filtrování s hodnotou 40Hz dostáváme téměř teoretický průběh zrychlení jehelní tyče, který je generován od vačkového mechanismu přes dvouramennou páku a kulisový mechanismus. Z grafu 4.3.3-1 jsou patrná rázová zatížení jehelních tyčí. Tyto rázy jsou generovány vlivem funkce otevírače kleštin a jeho uvedením do provozu, dále vůlemi, které jsou obsaženy v celém kinematickém řetězci. Vůle v jednotlivých kinematických vazbách jsou potřebné pro správnou funkci celého mechanismu, pro jeho možnost smontovatelnosti a pro snížení třecích sil mezi jednotlivými plochami, ale přinášejí i značné rázové zatížení. Vůle jsou obsaženy zejména mezi vačkou a rolničkou dvouramenné páky, dále pak v uložení dvouramenné páky na rám, v kulisovém mechanismu mezi kamenem uloženém na dvouramenné páce a vedením kulisy připevněné na jehelní tyče. Dalším zdrojem rázového zatížení může být nevhodně navržená zdvihová závislost vačky. Tato možnost vzniku rázů bude popsána v dalších kapitolách. Na následujících dvou grafech 4.3.3-1 a 4.3.3.-2 je vidět značný rozdíl mezi hodnotami zrychlení horní jehelní tyče a kleštin . Tento rozdíl může být způsoben rozdílným seřízením horní a dolní jehelní tyče. Dalším důvodem může být působení gravitačního zrychlení, které je vzhledem k orientaci jehelních tyčí pootočen o 180°. Maximální a minimální hodnoty zrychlení naměřené na stroji jsou mnohonásobně vyšší, než jsou teoretické hodnoty získané z dodaných dat geometrie, které budou dále prezentovány v další kapitole.

- 35 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 zrychlení otvírač kleštin horní - SPEED 500 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500

240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350

360 Graf 4.3.3-1 Průběhu zrychlení pro SPEED 500 horní jehelní tyče a horního otevírače kleštin

- 36 -

6000

4000

2000

0

-2000

-4000

-6000

0




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 zrychlení otvírač kleštin dolní - SPEED 500 zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 500

240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Graf 4.3.3-2 Průběhu zrychlení pro SPEED 500 dolní jehelní tyče a dolního otevírače kleštin

- 37 -

6000

4000

2000

0

-2000

-4000

-6000

0




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 750

675

600

525

450

375

300

225

150

75

0

-75

-150

-225

-300

-375

-450

-525

-600

-675

-750

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500 (filtr 1000 Hz) zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 1000 Hz) zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 40Hz)

170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Graf 4.3.3-2 Průběhu zrychlení pro SPEED 500 horní jehelní tyče pro různé filtry

Graf 4.3.3-3 představuje záznam zrychlení horní jehelní tyče s otevíračem kleštin s hornopropustním filtrem 1000Hz, pak bez otevírače kleštin s filtrem 1000Hz a - 38 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

40Hz. Záznam s filtrem 40Hz je velice podobný teoretickému průběhu, který je uveden v dalších kapitolách. Další záznamy zrychlení jsou uvedeny v příloze č. 2. 5. Dynamická analýza chování vybraného mechanismu šicího stroje. 5.1. Jehelní mechanismus Pro dynamickou analýzu a optimalizaci byl vybrán jehelní mechanismus. Výběr tohoto mechanismu pro analýzu byl podmíněn předchozími měřeními, která poukazovala na tento uzel šicího stroje. Dle předchozích měření je zřejmé, že tento konstrukční uzel je značně dynamicky zatěžován, vykazuje značné rázové zatížení a vysoké hodnoty hluku. Tyto problémy budou dále analyzovány a v souladu s technologickými podmínkami šicího stroje řešeny. Jehelní mechanismus je zobrazen na obrázku 5.1-1. Mechanismus se skládá z rámu stroje (poz. 1) (namodelován pouze ilustrativně), na rám je fixována hřídel (poz. 9), na kterou je rotačně uložena dvouramenná páka (poz. 3) pomocí kluzných pouzder. Na jedné straně je dvouramenná páka osazena čepem, na který je uložena rolnička (poz. 4). Tato rolnička je na čep uložena s přechodným uložením. Rolnička je vedena pomocí drážky ve vačce (poz. 2). Pohon této vačky je dám od asynchronního 3-fázového motoru o výkonu 0,37kW přes klínový řemen. Druhá strana dvouramenné páky je osazena kamenem, který je veden v kulise (poz. 6). Kulisa je fixována na jehelní tyč (poz. 7), která je vedena pomocí pouzder (poz. 5,8). Úlohou tohoto mechanismu v procesu šití na stroji DECO 2000 je zajistit pohyb jehelní tyče mezi horní polohou a dolní polohou. Tento pohyb je nutný pro správnou funkci šicího stroje, přesněji řečeno pro správný průběh předání jehly. Tyto jehelní mechanismy jsou ve stroji obsaženy dva. Druhý mechanismus je umístěn pod horizontální pracovní deskou stroje, v její rovině probíhá proces šití. Tyto mechanismy jsou totožné s tím rozdílem, že mají společnou vačku. Šipky znázorňují směr a charakter pohybu. Na obrázku 5.1-1 je také zobrazen souřadný systém, ke kterému budou vztaženy hodnoty měřených veličin.

- 39 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obrázek 5.1-1 Jehelní mechanismus stroje DECO 2000

5.2. Jehelní tyč Jehelní tyč tohoto šicího stroje je vedena pomocí dvou kluzných ložisek, která jsou připevněna k rámu stroje. Jehelní tyč koná přímočarý vratný pohyb, který je odvozen od zdvihové závislosti hlavní vačky. Jehelní tyč je ta část mechanismu, která zprostředkovává předávání šicí jehly. Konstrukce jehelní tyče je koncipována tak, že při pohybu do dolní úvrati kleštiny otevírají a v dolní úvrati jsou připraveny uchopit jehlu, při pohybu směrem nahoru se kleštiny uzavírají, fixují jehlu a jehelní tyč se přesouvá do horní úvratě. Správnou funkci uchopení jehly zajišťují kleštiny v podobě dvou kuliček (obrázek 5.2-1 poz. 12), které se pro uchopení přiblíží k sobě a pro uvolnění jehly oddálí. Konstrukce jehelní tyče a její složení je vidět na obrázku 5.2-1

- 40 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obrázek 5.2-1 Konstrukce jehelní tyče

Jehelní tyč je vedena ve dvou pouzdrech, pohyb jehelní je generován pomocí kulisy (poz. 7), která je fixovaná na díl jehelní tyče s pozicí 2. V této kulise se pohybuje kamen. Otevírač kleštin je sestaven z dílů opozicovaných čísly 1, 13, 4, 15, 6, 11, 3, 10, 17, 16. Základní poloha otevírače kleštin je odvozená od polohy drážek v dílech číslo 4, 1 a silovým působením pružin číslo 15 a 11. Správnou funkci jehelní tyče zabezpečují tři pružiny s rozdílnými tuhostmi a délkami. Pružiny s pozicí 11, 15 pracují v paralelním zapojení a vlivem posuvu otevírače kleštin se mění i působící síla. Součástí jehelní tyče je ještě třetí pružina mezi díly s pozicí 5 a 13. S touto pružinou není dále počítáno. Základní parametry pružin poz. 11 a 15 jsou uvedeny v následující tabulce 5.2-1. Tuhost[N/mm]

Délka

Délka po

Působící

pružiny[mm]

montáži[mm]

síla[N]

Pružina poz. 11

0,899

89

71,9

F11 = 15,4

Pružina poz. 15

0,69

29,2

14,8

F15 = 9,9

Tabulka 5.2-1 Parametry pružin 11 a 15

Smysl působících sil od pružin je opačný a jejich výslednice se tedy odečítá. Výsledná síla předpětí je tedy rovna: F = F11 - F15 = 15,4 – 9,9 = 5,5N

(1)

- 41 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pro celkový průběh působící síly vyvozené od otevírače kleštin byla provedena tahová zkouška sestavy jehelní tyče a výsledky byly zpracovány do následujícího grafu 5.2-1. Způsob uchycení jehelní tyče je znázorněn na obrázku 5.2-2. Horní částe jehelní tyče byla upevněna do kleštin. Na spodní část jehelní tyče byl našroubován kokový váleček se závitem a otvorem, kterým procházel drát upevněn na spodním pojezdovém suportu trhacího stroje. Šipka znázorňuje směr posuvu.

Obrázek 5.2-2 Způsob uchycení jehelní tyče při tahové zkoušce

Společně s naměřenými hodnotami jsou v grafu obsaženy hodnoty teoretického průběhu, které byli nastaveny na numerický model jehelní tyče. Tyto teoretické hodnoty byly získány pomocí software Pro/Engineer Wildfire 3.0 v modulu Mechanism.

- 42 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ Závislot působící síly na posuvu 30 27,5 25 22,5

síla[N]

20 17,5 15 12,5 10

teoretický průběh naměřený průběh

7,5 5 2,5 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

posuv[mm]

Graf 5.2-1 Průběhy tuhosti pružin v jehelní tyči

Z grafu je vidět, že počáteční působící síle má hodnotu 5,5N, v oblasti posuvu otevírače kleštin o 5 mm dochází ke skokovému zvýšení působící síly o cca 7,5N. Silové působení na konci tahové zkoušky je poznamenáno působením třetí pružiny, se kterou není v teoretickém modelu počítáno. Dále je z naměřeného průběhu vidět, že obě pružiny mají lineární závislost. Jehelní tyč je vybavena pružným dorazem (obrázek 5.2-1 poz. 10), který je realizován pomocí pryžové podložky. Tuhost této podložky byla proměřena na tomtéž stroji jako tuhost jehelní tyče. Z grafu tuhosti pryžové podložky je vidět progresivní průběh. Modul Mechanism neumožňuje zadat tuhost pružiny jinak než lineárně, proto byli spočítány tři hodnoty tuhosti, mezi nimiž byla vybrána tuhost, se kterou je počítáno v modelu.

k1 ≅

F1 108 ≅ ≅ 540[ N ] x1 0,2

k2 ≅

F2 208 ≅ ≅ 690[ N ] x2 0,3

k3 ≅

F3 350 ≅ ≅ 800[ N ] x3 0,44

(2,3,4)

- 43 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ Tuhost pryžové podložky 500 450 400

k3

síla [N]

350 300 250

k2

200 150

k1

100 50 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

posuv [mm]

Tabulka 5.2-2 Tuhost pryžové podložky

Pro numerický model mechanismu byla vybrána hodnota k = 700 N/mm. 5.3. Analýza stávající vačky 5.3.1. Hmotnostní parametry stávající vačky Pro konstrukci stávající vačky byla použita výkresová dokumentace dodaná firmou. Na výkresové dokumentaci byly uvedeny všechny rozměry včetně zdvihové závislosti. Tvar vačky je uveden na obrázku 5.3.1-1.

- 44 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Obrázek 5.3.1-1 Tvar stávající vačky

Po namodelování vačky a hmotnostní analýze bylo zjištěno, že těžiště vačky se neshoduje s osou rotace. Hmotnostní parametry stávající vačky jsou uvedeny v tabulce 5.3.1-1. VOLUME= SURFACE AREA= DENSITY= MASS=

1.0652704e+06 2.4013143e+05 7.8270820e-09 8.3379587e-03

MM^3 MM^2 TONNE/MM^3 TONNE

TĚŽISTĚ URČENÉ K SOUŘADNÉMU SYSTÉMU:CS1 (MM) X Y Z -7.8716661e-01 -7.5507684e+00 -1.8148174e+01 MOMENTY SETRVAČNOSTI K JEDNOTLIVÝM OSÁM V SOUŘADNÉM SYSTÉMU CS1 INERTIA TENSOR: Ixx = 6.0724851e+01 Ixy = -1.1835587e-01 Ixz = -6.1108153e-02 Iyx = -1.1835587e-01 Iyy = 5.9859652e+01 Iyz = -6.6883020e-01 Izy = -6.1108153e-02 Izy = -6.6883020e-01 Izz = 1.1404663e+02 Tabulka 5.3.1-1 Hmotnostní parametry stávající vačky

Z tabulky je vidět, že těžiště je vyoseno od osy rotace Z o -0,787mm v ose X a o -7,55mm v ose Y. Tyto hodnoty způsobují nevývažek a tedy působení odstředivé síla na konstrukci stroje. Velkost odstředivé síle je dána vztahem:

- 45 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

FO = m ⋅ e ⋅ ω

2

(5)

mn – hmotnost nevývahy [kg] e – excentricita [m] ω – uhlová rychlost [rad/s] e=

X

2

+Y

=

2

( − 0 , 787 ⋅ 10 − 3 ) 2 + ( − 7 , 55 ⋅ 10 − 3 ) 2 = 0 , 007592 [ m ]

Velikost odstředivé síly je počítána pro režimy SPEED 380 a SPEED 500, resp. Pro otáčky 190ot/min a 250ot/min.

2 ⋅ π ⋅ 190 = 19,896[rad / s ] 60 2 ⋅ π ⋅ 250 = = 26.179[rad / s ] 60

ω 380 = ω 500

(6,7)

FO380 = m ⋅ e ⋅ ω380 = 8,337 ⋅ 0,007592 ⋅19,896 2 = 25,1[ N ] 2

(8,9)

FO500 = m ⋅ e ⋅ ω500 = 8,337 ⋅ 0,007592 ⋅ 26.179 2 = 43,4[ N ] 2

Vačka byla vložena do systému Pro/Engineer modulu Mechanism a byla provedena dynamická analýza pro režim SPEED 380 a SPEED 500. V této dynamické analýze je zanedbáno působení gravitační síly. Výsledek této analýzy je uveden v grafu 5.3.1-1. Velikost radiální síly

45 40 radialni sila [N]

35 30 25 20 15 radiální síla - SPEED 500 radiální síla - SPEED 380

10 5 0 0

30

60

90

120 150 180 210 240 natoceni vacky [deg]

270

300

330

360

Graf 5.3.1-1 Působení odstředivé síly

Výsledky

dynamické

analýzy

jsou

shodné

s vypočtenými

Optimalizace vyvážení vačky je uvedena v následující kapitole.

- 46 -

hodnotami.




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

5.3.2. Analýza zdvihové závislosti

Zdvihová závislost byla zadána pomocí tabulky hodnot 5.3.2-1, která byla součástí výkresové dokumentace.

Tabulka 5.3.2-1 Tabulka zdvihové závislosti dodané výrobcem stroje

Z tabulky 5.3.2-2 je vidět, že hodnoty jsou zadávány v polárních souřadnicích po uhlu 1° natočení vačky a poloměr středu osy drážky vačky je zadáván s přesností na dvě desetinná místa. Takto zadaná zdvihová závislost s takovouto přesností je zcela nevyhovující. S takovouto přesností nebylo možno drážku vačky pomocí systému Pro/Engineer zkonstruovat zcela přesně. V následujících dvou grafech je uvedena zdvihová závislost v oblasti 82° - 139° a 235° - 269°. Dále bylo zjištěno, že tabulka je zřejmě špatně vygenerována. Pro úhel 123°odpovídá hodnota poloměru 107,67mm. - 47 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Tato hodnota je dále stejná i pro úhel 122° a 124°. Z tohoto faktu je usuzováno, že oblast přechodu začíná vždy o jeden stupeň dříve a končí o jeden stupeň dále. S tímto předpokladem je dále počítáno. Spolu se zadaným průběhem zdvihu je v grafu uvedena také analyticky zadaná zdvihová závislost. Tato vypočtená zdvihová závislost je určena z předpokladu, že se jedná o sinusovou vačku, která je běžně používána pro pomalejší děje. Zdvihová závislost vačky [234° - 270°] 134,0000 132,0000 130,0000

zdvih [mm]

128,0000 126,0000 124,0000 122,0000 120,0000 118,0000 116,0000 114,0000

Vypočetná zdvihová závislost

112,0000

Zadaná zdvihová závislost 110,0000 234 236 238 240 242 244 246 248 250 252 254 256 258 260 262 264 266 268 270

úhel natočení vačky [°]

Graf 5.3.2-1 Zdvihová závislost pro oblast I (234° - 270°)

Zdvihová závislost vačky [81°- 140°] 135,0000 133,0000 131,0000

Vypočetná zdvihová závislost

129,0000

Zadaná zdvihová závislost

127,0000

zdvih [mm]

125,0000 123,0000 121,0000 119,0000 117,0000 115,0000 113,0000 111,0000 109,0000 107,0000 105,0000 81

84

87

90

93

96

99 102 105 108 111 114 117 120 123 126 129 132 135 138

úhel natočení vačky [°] Graf 5.3.2-2 Zdvihová závislost pro oblast II (81° - 140°)

- 48 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Jak je vidět z grafu 5.3.2-1, reálná zdvihová závislost opravdu odpovídá sinusovému průběhu, který je dám vztahem:

h ⎛π 1 2πψ ⎞ ⋅ ⎜ ⋅ψ − sin ⎟ 2 π ⎝α α ⎠

(10)

dy h ⋅ ω ⎛ 2πψ ⎞ = ⋅ ⎜1 − cos ⎟ α ⎝ α ⎠ dt

(11)

d 2 y 2 ⋅π ⋅ h ⋅ω2 2 ⋅π a= 2 = ⋅ sin ⋅ψ 2 dt α α

(12)

y= v=

kde:

y- zdvih [mm] h – koneční vzdvih [mm] ψ – úhel natočení vačky [rad] α – konečný úhel natočení vačky [rad] v – rychlost [mm/s] a – zrychlení [mm/s2] ω – úhlová rychlost [rad/s]

Následnou derivací vztahu (10) dostaneme rovnici rychlosti a následnou derivací rovnice rychlosti získáme zrychlení. Oblast vačky pro úhel 234° - 270° a 123° - 139° odpovídají sinusové vačce. Oblast 81° - 123° vykazuje odchylky od předpokládané sinusové vačky. Odchylky od zadané zdvihové závislosti a analytický vypočtené jsou zřejmě dány nepřesností vstupních dat a můžeme konstatovat, že se jedná o sinusovou vačku. Sinusová vačka má ten charakter, že hodnoty zdvihu, rychlost a zrychlení jsou uvnitř intervalu spojité hladké, ale na okrajích intervalu, kde hodnota zdvihu přechází z konstantních hodnot do oblasti přechodu, dochází k rázu, neboť tam není hladký průběh zrychlení. 5.4. Popis sestavení výpočtového modelu jehelního mechanismu

Numerický model byl vytvořen pomocí systému Pro/Engineer v modulu Mechanism. Na následujícím obrázku 5.4-1 jsou vidět všechny použité vazby vačkového mechanismu. Pro sestavení mechanismu bylo použito rotačních vazeb, posuvných vazeb a vazby typu vačka. Dále bylo použito prvku pružiny, tlumiče a prvku pohon. Tyto všechny vazby a prvky umožnily simulovat pohyb jehelního mechanismu.

- 49 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Ve výpočtovém modelu vystupuje již zmíněná vazba CAM – vačka. Tato vazba má dvě varianty použití. První variantou použití je vačka bez odskoku. Tato vačka nevyžaduje žádné další doplňující nastavení. Druhou variantou je uložení s možností odskoku. U této varianty je nutné nastavit koeficient restituce, někdy také nazván jako vzpruživost (nebo koeficient vzpruživosti), jež je charakteristika rázu těles, která je definována jako záporně vzatý poměr relativních rychlostí těles po přímém rázu a relativních rychlostí před rázem. Na jehelní tyči je těchto druhů vazeb několik. Vačka pružného dorazu je tvořena jako vačka s odskokem. U této vačky je koeficient restituce = 1, který říká, že se žádná energie neabsorbuje do materiálu. U všech ostatních vačkových vazeb obsažených na jehelní tyči jsou koeficienty restituce nastaveny na hodnotu 0,8. Tyto koeficienty byly voleny tak, aby dynamické chování výpočtového modelu souhlasilo s reálným chováním stroje, které je možno sledovat na záznamu pořízeného rychlokamerou. Dále je vazba CAM použita mezi vačkou a rolničkou. V citlivostní analýze (kapitola 5.6) je počítáno s vačkou s odskokem, kde je koeficient restituce nastaven na hodnotu 0,8. Pro další analýzy uvedené v kapitole 5.5 je vazba realizována bez odskoku. Pro posuvné a rotační vazby bylo použito koeficientu smykového tření. Tento koeficient je volen z tabulky dle příslušného materiálu a způsobu mazání. Koeficient smykového tření je dělen na statický a kinematický. Pro statické tření má koeficient hodnotu μs= 0,11 a kinematický součinitel třený μk= 0,06. U rotačních vazeb je dále nastaven příslušný poloměr smykového tření. Dle souřadného systému obrázku 5.1-1 bylo nastaveno působení gravitačního zrychlení v ose X s hodnotou g = 9806mm/s2.

- 50 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Vačka pružného dorazu Rotační vazba páky

Pružina a tlumič pružného dorazu

Vazba vačka Posuvná vazba kulisy Pružina a tlumič

Posuv Rotační vazba+pohon

Pružina a tlumič

Soustava vaček dorazu o kolík

Posuvná vazba a doraz

jehelní

Obrázek 5.4-2 Popis použitých vazeb numerického modelu

5.5. Kinematické a dynamické chování jehelního mechanismu

Hlavním prvkem analýzy, od kterého se odvíjí další kinematické a dynamické veličiny, je zdvihová závislost vačkového mechanismu, který generuje kývavý pohyb dvouramenné páky, která tento pohyb transformuje pomocí kulisového mechanismu na přímočarý vratný pohyb jehelní tyče. Sestrojit vačku podle zadaných hodnot bylo velmi obtížné. Vačka byla zadána pouze diskrétně a to ještě s malou přesností. Tato přesnost se projevila zejména v hodnotách zrychlení, jež je vidět v 5.5-1. Podle zadání byla vačka namodelována pomocí bodů v polárních souřadnicích a následně byly body propojeny splinou. Takto vzniklá křivka musela být díky nepřesnosti zadání vyhlazena pomocí vnitřního algoritmu systému Pro/Engineer. Kinematické veličiny mezi úhlem natočení vačky a dvouramenné páky jsou uvedeny v následujících grafech číslo 5.5-1, 5.5-2 a 5.5-3. Data z těchto grafů pochází z výpočtového modelu, který je rozpohybován za podmínek odpovídajících režimu SPEED 380 a SPEED 500. V tomto modelu nejsou zohledněny vůle mezi drážkou vačky a rolničkou dvouramenné páky. Na následujícím grafu 5.5-1 je zobrazen průběh úhlového zrychlení dvouramenné páky

- 51 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

v závislosti na úhlu natočení vačky. Dále jsou znázorněny dva typy průběhů a to průběh zrychlení dvouramenné páky generován původní vačkou, tedy vačkou sestrojenou pomocí zadaných bodů v polárních souřadnicích. Druhý průběh zrychlení je generován vačkou, která byla sestrojena za předpokladu, že se jedná o sinusovou vačku. Oba tyto typy závislosti byli vygenerovány tak, aby odpovídali režimům stroje SPEED 380 a

180

-400000

-300000

-200000

-100000

0

100000

200000

300000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Původní průběz zrychlení - SPEED 500 Aproximovaný sinusový průběh - SPEED 380 Původní průběh zrychlení - SPEED 380

Aproximovaný sinusový průběh - SPEED 500

200


220

240

260

Zdvihová závislost vačka - dvouramenná páka pro SPEED 500 SPEED 380

280

300

320

340

360

SPEED 500.

ú h lo v é z ry c h le n í p á k y [°/s ^ 2 ]

Graf 5.5-1 Závislost úhlového zrychlení dvouramenné páky na úhlu vačky

- 52 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Z těchto průběhů je již zcela jasné, že se jedná o vačku sinusovou, tedy o vačku rázovou. Z grafu jsou pak vidět i maximální a minimální hodnoty zrychlení pro aproximovaný průběh, která jsou shrnuty do následující tabulky. maximální hodnota minimální hodnota zrychlení[°/s2] / pro úhel [°] zrychlení[°/s2] / pro úhel [°] Oblast I - SPEED 380 153400 / 30,59° -153400 / 48,59° Oblast II - SPEED 380 125523 / 260,15° -125523 / 239,15° Oblast I - SPEED 500 259290 / 30,59° -259290 / 48,59° Oblast II - SPEED 500 217988 / 260,15° -217988 / 239,15° Tabulka 5.5-1 Maximální hodnoty aproximovaného sinusového průběhu

Další grafy zobrazují jednotlivé kinematické a dynamické veličiny vybraných kinematických vazeb nebo těles. Popis sledovaných veličin se nachází v legendě grafu

rychlost [deg/s]

nebo názvu grafu. 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 -1800 -2000 -2200

Úhlová rychlost dvouramenné páky Rychlost dvouramenné páky - SPEED 380 Rychlost dvouramenné páky - SPEED 500

0

30

60

90

120

150

180

210

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-2 Úhlová rychlost dvouramenné páky

- 53 -

240

270

300

330

360




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ Natočení dvouramenné páky 135

natočení [deg]

130 125 120 115 110 105 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-3 Natočení dvouramenné páky Reakční síly drouramenné páky - SPEED 380

150 120

radiální síla [N]

90 60 30 0 -30 -60 -90 -120

0

30

60

90

120

150

180

210

reakční síla ve směru X - SPEED 380 reakční síla ve směru Y - SPEED 380 výseldníce působících reakčních sil - SPEED 380

-150 uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-4 Reakční síly dvouramenné páky pro SPEED 380

- 54 -

240

270

300

330

360




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

radiální síla [N]

Reakční síly drouramenné páky - SPEED 500 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 -25 0 -50 -75 -100 -125 -150 -175 -200 -225 -250

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

270

300

330

360

reakční síla ve směru X - SPEED 500 reakční síla ve směru Y - SPEED 500 výseldníce působících reakčních sil - SPEED 500

uhel_vacky [deg]

síla [N]

Graf 5.5-5 Reakční síly dvouramenné páky pro SPEED 500

80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 0 -20 -30 -40 -50 -60

Reakční síla přenášená kulisou

reakční síla - SPEED 380 reakční síla - SPEED 500

30

60

90

120

150

180

210

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-6 Reakční síla přenášená kulisou

- 55 -

240




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Hnací moment vačky 10000 8000 6000

Moment [N/mm]

4000 2000 0 -2000

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

-4000 hnací moment vačky - SPEED 380

-6000

hnací moment vačky - SPEED 500

-8000 -10000

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-7 Hnací moment vačky

síla [N]

Normálová síla mezi rolničkou a vačkou [N] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -20 0 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200

Normálová síla - SPEED 380 Normálová síla - SPEED 500

30

60

90

120 150 180 210 240 270 300 330 360

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-8 Normálová síla mezi rolničkou a vačkou

- 56 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

zrychlení [mm/s^2]

Závislost zrychlení jehelní tyče na úhlu natočení vačky 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 -50000 0 -100000 -150000 -200000 -250000 -300000 -350000 -400000

Zrychlení jehelní tyče - SPEED 380 Zrychlení jehelní tyče - SPEED 500

30

60

90

120 150 180 210 240 270 300 330 360

uhel_vacky [deg)

Graf 5.5-9 Závislost rychlení jehelní tyče na úhlu natočení vačky

Rychlost jehelní tyče

3000

rychlost [mm/s]

2500 2000

rychlost jehelní tyče - SPEED 380

1500

rychlost jehelní tyče - SPEED 500

1000 500 0 -500 0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

-1000 -1500 -2000 -2500 -3000

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-10 Rychlost jehelní tyče

- 57 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Poloha jehelní tyče pro SPEED 380 a SPEED 500 70 65

poloha [mm]

60 55 50 45 40 35 30 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-11 Poloha jehelní tyče

zrychlení [mm/s^2]

Zrychlení otvírače kleštin 1000000 800000 600000 400000 200000 0 -200000 0 -400000 -600000 -800000 -1000000 -1200000 -1400000 -1600000 -1800000 -2000000 -2200000 -2400000 -2600000 -2800000

30

60

90

120

150

180

210

240

270

zrychlení otvírače kleštin - SPEED 380 zrychlení otvírače kleštin - SPEED 500

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-12 Zrychlení otevírače kleštin

- 58 -

300

330

360




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

rychlost [mm/s]

Rychlost otevírače kleštin 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 0 -1000 -1500 -2000 -2500 -3000 -3500

Rychlost otvírače kleštin - SPEED 380 Rychlost otvírače kleštin - SPEED 500

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

240

270

300

330

360

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-13 Rychlost otevírače kleštin

pozice [mm]

Pozice otevírače jehelní tyče -10 -12 0 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26 -28 -30 -32 -34 -36 -38 -40 -42 -44 -46

30

60

90

120

150

180

210

Pozice otevírače - SPEED 380 Pozice otevírače - SPEED 500

uhel_vacky [deg]

Graf 5.5-14 Pozice otevírače kleštin

Teoretické průběhy zrychlení, které je možno porovnat s experimentální analýzou, jsou kinematického charakteru a jedná se o zrychlení jehelní tyče a zrychlení otevírače kleštin. Z experimentální analýzy máme záznam zrychlení jehelní tyče a otevírače klešti. Hodnoty zrychlení získané z numerického modelu nepodléhají žádným vůlím, které mohou do záznamu zanášet vysokofrekvenční vlivy. Pokud porovnáváme - 59 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

naměřený průběh zrychlení jehelní tyče z teoretickým průběhem, můžeme konstatovat, že tvar a charakter průběhu si odpovídá. Hodnoty zrychlení naměřeného průběhu z teoretickým se neshodují. Tato skutečnost je dána výrobními nepřesnostmi a zejména vůlemi obsaženými v kinematickém řetězci. Hodnoty zrychlení naměřeného průběhu a teoretického

průběhu

zrychlení

jsou

srovnatelné

pro

záznam

s použitím

hornopropustního filtru 40Hz. Hodnoty zrychlení otevírače kleštin se neshodují s teoretickým průběhem. Porovnatelný je charakter průběh zrychlení tohoto členu. 5.6. Citlivostní analýza přesnosti uložení kinematické dvojice vačka – rolnička

Rolnička jehelního mechanismu se pohybuje v drážce, která je vyrobena s určitou nepřesností stejně jako tvar rolničky. Tyto hodnoty výrobní nepřesnosti mají vliv na chod rolničky v drážce, ale mimo výrobní nepřesnosti se zde odrážejí i odchylky od předepsaných rozměrů způsobené opotřebením. Na výrobním výkrese vačky je jako šířka drážky uvedena hodnota 26,01+0,025 a na výrobním výkrese rolničky je uvedena pouze hodnota průměru rolničky Ø26, u této kóty není uvedena tolerance. Tato komponenta je nakupována od externího dodavatele. Z časových důvodů nebyla dále zjišťovány výrobní tolerance rolníčky. V následujícím grafu 5.6-1 jsou uvedeny hodnoty zrychlení jehelní tyče, které je vyvozeno od pohybu rolničky v drážce vačky. Tyto grafy průběhu zrychlení jsou generovány pomocí výpočtového modelu, kde je počítáno s vůlí mezi rolničkou a drážkou vačky. Jednotlivé hodnoty vůlí jsou uvedeny v legendě grafů. Zrychlení jehelní tyče - SPEED 500 400000

zrychlení [mm/s^2]

300000

zrychlení jehelní tyče - vůle 0,01 zrychlení jehelní tyče - vůle 0,05

200000

zrychlení jehelní tyče - vůle 0,1 100000

zrychlení jehelní tyče - vůle 0,2

0 -100000

20

25

30

35

40

45

50

-200000 -300000 -400000

uhel_vacky [deg] Graf 5.6-1 Zrychlení jehelní tyče – oblast I

- 60 -

55

60

65

70




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Zrychlení jehelní tyče - SPEED 500

400000

zrychlení [mm/s^2]

300000 200000 100000 0 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 -100000 zrychlení jehelní tyče - vůle 0,01

-200000

zrychlení jehelní tyče - vůle 0,05 zrychlení jehelní tyče - vůle 0,1

-300000

zrychlení jehelní tyče - vůle 0,2

-400000

uhel_vacky [deg]

síla [N]

Graf 5.6-2 Zrychlení jehelní tyče – oblast II

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100

Silové zatížení kulisy - SPEED 500

20

25

30

35

40

45

50

síla - vůle 0,01 síla - vůle 0,05 síla - vůle 0,1 síla - vůle 0,2

uhel_vacky [deg]

Graf 5.6-3 Silové zatížení kulisy – oblast I

- 61 -

55

60

65

70




Bc. Karel Pejchar

síla [N]

_____________________________________________________________________________________

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 220 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100

Silové zatížení kulisy - SPEED 500 síla - vůle 0,01 síla - vůle 0,05 síla - vůle 0,1 síla - vůle 0,2

225

230

235

240

245

250

255

260

265

270

275

280

285

290

295

300

uhel_vacky [deg]

Graf 5.6-4 Silové působení kulisy – oblast II

Z grafů je patrné teoretické rázové zatížení, které je způsobena vůlí mezi rolničkou a vačkou. Z této analýzy lze usuzovat, že tento vačkový mechanismus bude velice citlivý na výrobní nepřesnosti a opotřebení. Již velice malá nepřesnost mechanismu bude způsobovat rázové zatížení, kterému bude podroben celý mechanismus. Z grafů zrychlení jsou patrné odskoky rolničky a teoretický nespojitý průběh zrychlení. Z grafů silového zatížení kulisy jsou patrná rázová zatížení vyplývající z charakteru pohybu. 6. Optimalizace jehelního mechanismu 6.1. Vyvážení vačky

Jak bylo uvedeno v kapitole 5.3, vačka stávajícího mechanismu má polohu těžiště mimo osu rotace, proto při rotačním pohybu vytváří vačka dynamické zatížení konstrukce. Cílem je zachovat všechny funkční plochy a rozměry, ale pomocí přeskupení hmoty změnit polohu těžiště, neboli přesunout těžiště na osy rotace. Na vačce jsou vytvořena odlehčení, která ale nejsou vhodně navrhnuta. Tato odlehčení budou vhodně upravena tak, aby byl splněn cíl a to přesunou těžiště do osy rotace. 6.1.1. Postup výpočtu

Vačka je umístěna do modulu Mechanism a pomocí rotační vazby uložena na rám. V modulu Mechanism byla nadefinována dynamická analýza pro tři otáčky vačky - 62 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

s úhlovou rychlostí ω = 1500 deg/s. Tato úhlová rychlost reprezentuje režim SPEED 500. Byla spuštěna dynamická analýza a je sledována radiální síla působící na osu rotace. Po spuštění dynamické analýzy v modulu Mechanism se přepneme do modulu standart,

provedeme

spuštění

Motion

analysis

a

poté

je

použita

funkce

Feasibility/Optimization. Zde je nastaven cíl minimalizovat maximální radiální sílu v uložení vačky a jsou nastaveny parametry, které může algoritmus využít pro dosažení cíle. 6.1.2. Citlivostní analýza

Pro optimalizaci dynamického chování vačky byli vybrány tři parametry, které lze měnit. Na obrázku 6.1.2-1 je uvedeno jejich umístění. U těchto dílčích drážek je měněna jejich hloubka v následujícím rozsahu dle tabulky 6.1.2-1. Původní hodnota

Rozsah změny

PARAMETR 1

4 mm

1mm – 14 mm

PARAMETR 2

19,5 mm

1mm – 20 mm

PARAMETR 3

19,5 mm

1mm – 20 mm

Tabulka 6.1.2-1 Měněné parametry a rozsah změn

PARAMETR 2 PARAMETR 1

PARAMETR 3

Obrázek 6.1.2-1 Měněné parametry vačky

- 63 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pro určení vlivu jednotlivých parametrů na umístění těžiště tělesa vzhledem k ose rotace a tedy působení radiální síly, byla provedena citlivostí analýza. Průběhy citlivostní funkce jsou zobrazeny na následujících grafech 6.1.2-1, 6.1.2-2 a 6.1.2-3. Na těchto grafech je zobrazena závislost změny radiální síly na změně rozměru parametru.

Graf 6.1.2-1 Změna radiální síly v závislosti na parametru 1


- 64 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________


Z grafů je vidět, že největší vliv na změnu radiální síly má hloubka drážky parametru 1, ale rozsah nedovoluje se dostat na nulovou hodnotu. Parametry 2 a 3 mají menší vliv než parametr 1. 6.1.3. Optimalizace vačky a její výsledky

Jak ukázala citlivostní analýza, všechny tři parametry je možno použit pro optimalizaci daného cíle. Těchto parametrů bylo použito v daném rozsahu podle tabulky 6.1.2-1 s následujícím výsledkem viditelným na grafu 6.1.3-1. Optimization Dimension Convergence Graph

Hodnoty parametrů

22 20

Parametr 1

18

Parametr 2

16

Parametr 3

14 12 10 8 6 4 0

1

2

3

4

5

Number of Iterations

Graf 6.1.3-1 Změněné parametry v jednotlivých iteracích

- 65 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Z grafu 6.1.3-1 je vidět, že hodnota parametru 1 byla optimalizačním algoritmem nastavena po první iteraci na maximální hodnotu, tedy 14mm. Hodnoty parametrů 2 a 3 se průběžně měnily, až v páté iteraci skončily na hodnotách dle tabulky 6.1.3-1. Iterace

Parametr 1 [mm]

Parametr 2 [mm]

Parametr 3 [mm]

Radiální síla [N]

0

4

19,5

19,5

43,38457758

1

14

13,46857235

11,84028529

5,072763781

2

14

11,44209468

8,363732343

0,72395688

3

14

10,96428888

8,624090066

0,096609558

4

14

10,92684694

8,556130236

0,008909347

5

14

10,92684694

8,556130236

0,008909347

Tabulka 6.1.3-1 Jednotlivé iterace výpočtu a jejich výsledky

Z grafu 6.1.3-2 je vidět konvergence radiální síly, jejíž konečná hodnota je 0,0089N. Nová pozice těžiště optimalizované vačky je uvedena v tabulce 6.1.3-2. V této tabulce je pro srovnání uvedena také opět poloha těžiště před optimalizací. POLOHA TĚŽIŠTĚ NOVĚ NAVRŽENÉ VAČKY VŮDČI SOUŘADNÉMU SYSTÉMU CS1 X [mm]

Y [mm]

Z [mm]

1.4721301e-03

-4.8165691e-04

-1.8350470e+01

POLOHA TĚŽIŠTĚ PŮVODNÍ VAČKY VŮDČI SOUŘADNÉMU SYSTÉMU CS1 X [mm] Y [mm] Z [mm] -7.8716661e-01 -7.5507684e+00 -1.8148174e+01 Tabulka 6.1.3-2 Pozice těžiště optimalizované vačky

Konstrukční výkres nové vačky je uveden v příloze č. 5.

- 66 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Optimization Goal Convergence Graph 50

Radiální síla [N]

40 30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

-10

Number of Iterations Graf 6.1.3-2 Působící radiální síla v závislosti na počtu iterací

6.2. Optimalizace zdvihové závislosti

Dle kapitoli 5.3. bylo dokázáno, že se jedná o sinusovou vačku, která má v oblastech přechodu ráz. Tuto rázovou vačkou je vhodné nahradit vačkou bezrázovou, nebude vykazovat tedy takové hodnoty vibrací a hluku. 6.2.1. Určení vstupních hodnot pro syntézu bezrázové vačky

Bezrázová vačka bude realizována pomocí vačky polynomické, která je sedmého stupně. Proto, abychom mohli přechodovou oblast vačky proložit polynomem sedmého stupně, musíme úsek zdvihu vačky 81° - 140° (tabulka 5.3.2-2) ponechat v jednom intervalu a úsek zdvihu vačky 238°- 270° (tabulka 5.3.2-1) rozdělit na dvě části. Pro syntézu bezrázové vačky si nejprve musíme určit počáteční hodnoty zdvihové závislosti. Výstupní hodnotou pro syntézu vačky bude funkce γ(ψ), kde ψ značí úhel natočení vačky a γ úhel natočení dvouramenné páky. Hodnoty, na kterých se začíná realizovat zdvih, známe z tabulky pro konstrukci vačky, která byla dodána, ale protože nás zajímá pohyb mezi vačkou a dvouramennou pákou, musíme tyto dva segmenty sestavit do jejich vzájemné pozice. Vzájemná poloha těchto dvou segmentů jsou zobrazeny na obrázku 6.2.1-1. Zelenou barvou jsou zde reprezentovány horizontální roviny, ke kterým jsou kótovány úhly natočení vačky. Červenou barvou je

- 67 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Zdvihová závislost pro oblast 81° - 140° natočení vačky

dvouramenná páka

nulová úhlová pozice stroje

1

131

13 1

42 °

36 °

,73 31

počátek zdvihu vačky

11

21,60°

17°

konec zdvihu vačce ,75

konec zdvihu vačky

,03°

maximální hodnota zdvihu

D

110

133 ,80 °

A

nulová úhlová pozice stroje

Zdvihová závislost pro oblast 234° - 270° natočení vačky

7

počátek zdvihu na vačce

,35 °

106 ,6

B

,80°

E

133

nulová úhlová pozice vačky

0,8

57,

60°

0° 36°

17 ° 7 7,6

42°

10

89 ,3 5° 7 0,8

72

41°

17°

11

110 ,03 °

C

° ,3 5

Obrázek 6.2.1-1 Okrajové podmínky syntézy bezrázové vačky

reprezentována dvouramenná páka, její rameno, poloha středu otáčení páky a okótovaný úhel natočení. Černá barva představuje vačku a jednotlivé polohy, resp. začátky, konce přechodových oblastí, nebo další významná místa na vačce a vzdálenost od středu. Modrá kóta tedy zobrazuje natočení vačky, ale hodnota úhlu natočení se musí pro oblast 81°- 140° odečíst od hodnoty úhlu 360°. Pro oblast 234° - 270° se úhel odečítá přímo - 68 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

z obrázku. Podle tohoto nákresu můžeme určit okrajové podmínky, které je nutno sestavit pro řešení bezrázové vačky. Poloha D na obrázku 6.2.1-1 znázorňuje vačku na počátku přechodové oblasti I pro úhel její ψ1 a úhel dvouramenné páky γ1, kdy se dvouramenná páka začíná natáčet proti směru hodinových ručiček a jehelní tyč se přesouvá do dolní úvrati. Poloha E znázorňuje konečnou polohu natočení dvouramenné páky γ2, kdy je jehelní tyč v dolní poloze a vačka natočena o úhel ψ2. Poloha mechanismu A obrázku 6.2.1-1 přestavuje polohu, kdy je vačka natočena o úhel ψ3 a dvouramenná páka v poloze γ2. Pozice mechanismu B znázorňuje natočení vačky na hodnotu úhlu ψ4 a natočení dvouramenné páky na úhel γ3. Poslední polohou mechanismu je znázorněn na pozic C, kde je vačka natočena o úhel ψ5 a dvouramenná páka na počáteční hodnotě γ1 a jehelní tyč opět v horní úvrati. Pro určení okrajových podmínek je zde uveden dalším obrázku 6.2.1-2, který znázorňuje zdvihovou závislost natočení dvouramenné páky na úhlu vačky. Tento graf znázorňuje jednotlivé polohy natočení a indexy jednotlivých veličin.

Obrázek 6.2.1-2 Popis jednotlivých oblastí a symboliky

6.2.2. Sestavení rovnic pro řešení bezrázové vačky a jejich řešení

Jak již bylo řečeno, pro syntézu bezrázové vačky použijeme polynomickou vačky sedmého stupně ve tvaru:

γ (ψ ) = C 0 + C 1 ⋅ψ + C 2 ⋅ψ + C 7 ⋅ψ

2

+ C 3 ⋅ψ

3

7

- 69 -

+ C 4 ⋅ψ

4

+ C 5 ⋅ψ

5

+ C 6 ⋅ψ

6

+

(12)




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

ψ - úhel natočení vačky [°] γ – úhel natočení dvouramenné páky [°] Cn – konstanty Ve vztahu (12) vystupuje osm konstant, pro jejichž nalezení musíme najít osm okrajových podmínek. Postupným derivováním tohoto vztahu dostáváme další čtyři rovnice. Dalším předpokladem je fakt, že se vačka otáčí konstantními otáčkami. Ω (ψ ) = C 1 ⋅ ω + 2 C 2 ⋅ ω ⋅ ψ + 3 C 3 ⋅ ω ⋅ ψ + 6 C 6 ⋅ ω ⋅ψ

5

+ 7 C 7 ⋅ ω ⋅ψ

ε (ψ ) = 2 C 2 ⋅ ω + 30 C 6 ⋅ ω

2

⋅ψ

2 4

2

+ 4 C 4 ⋅ ω ⋅ψ

4

6

+ 6C 3 ⋅ω

⋅ ψ + 12 C 4 ⋅ ω

2

+ 42 C 7 ⋅ ω

2

⋅ψ

2

⋅ψ

2

+ 20 C 5 ⋅ ω

⋅ψ

2

3

+

5

δ (ψ ) = 6 C 3 ⋅ ω 3 ⋅ + 24 C 4 ⋅ ω 3 ⋅ ψ + 60 C 5 ⋅ ω 3 ⋅ ψ + 210 C 7 ⋅ ω 3 ⋅ ψ

+ 5 C 5 ⋅ ω ⋅ψ

3

2

+ 120 C 6 ⋅ ω 3 ⋅ ψ

3

+

4

+

(13)

(14)

(15)

Ω – úhlová rychlost dvouramenné páky [°/s] ε – úhlové zrychlení dvouramenné páky [°/s2] ω – úhlová rychlost vačky [°/s] δ – ráz [°/s3] 6.2.2.1. Bezrázová vačka pro oblast I

Jako první budeme řešit průběh I. Z obrázku 6.2.1-1 a 6.2.1-2 určíme okrajové podmínky pro tento průběh. Nyní sestavíme osm okrajových podmínek. ψ1 = 21,60° => γ1 = 110,03°, Ω = 0, ε = 0, r = 0 ψ2 = 57,60° => γ2 = 133,8°, Ω = 0, ε = 0, r = 0 Pomocí těchto osmy okrajových podmínek můžeme sestrojit soustavu osmy algebraických rovnic, které jsou dále řešeny pomocí softwaru MATHCAD 2001. Pro ψ1 : γ1

2

3

4

5

6

7

C0 + C1⋅ ψ1 + C2⋅ ψ1 + C3⋅ ψ1 + C4⋅ ψ1 + C5⋅ ψ1 + C6⋅ ψ1 + C7⋅ ψ1 2

3

4

(16)

5

6

0

C1⋅ ω + 2C2⋅ ω⋅ ψ1 + 3C3⋅ ω⋅ ψ1 + 4C4⋅ ω⋅ ψ1 + 5C5⋅ ω⋅ ψ1 + 6C6⋅ ω⋅ ψ1 + 7C7⋅ ω⋅ ψ1

0

2C2⋅ ω + 6C3⋅ ω ⋅ ψ1 + 12C4⋅ ω ψ1 + 20C5⋅ ω ⋅ ψ1 + 30C6⋅ ω ⋅ ψ1 + 42C7⋅ ω ⋅ ψ1

0

6C3⋅ ω + 24C4⋅ ω ⋅ ψ1 + 60C5⋅ ω ⋅ ψ1 + 120C6⋅ ω ⋅ ψ1 + 210C7⋅ ω ⋅ ψ1

2 3

2

2

3

2

3

2

2

3

3

- 70 -

2

3

4

3

2

4

5

(17) (18) (19)




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pro ψ2 : γ2

2

3

4

5

6

7


3

4

(20)

5

6

0

C1⋅ ω + 2C2⋅ ω⋅ ψ2 + 3C3⋅ ω⋅ ψ2 + 4⋅ C4⋅ ω⋅ ψ2 + 5C5⋅ ω⋅ ψ2 + 6C6⋅ ω⋅ ψ2 + 7C7⋅ ω⋅ ψ2

0

2C2⋅ ω + 6C3⋅ ω ⋅ ψ2 + 12C4⋅ ω ⋅ ψ2 + 20C5⋅ ω ψ2 + 30C6⋅ ω ⋅ ψ2 + 42C7⋅ ω ⋅ ψ2

0

6C3⋅ ω + 24C4⋅ ω ⋅ ψ2 + 60C5⋅ ω ⋅ ψ2 + 120C6⋅ ω ⋅ ψ2 + 210C7⋅ ω ⋅ ψ2

2

2

3

2

3

2

3

2

2

3

3

2

3

4

3

2

(21)

5

(22)

4

(23)

A := Find ( C0 , C1 , C2 , C3 , C4 , C5 , C6 , C7) C0 := 464.05163264000000000 C1 := − 81.784012800000000000 C2 := 7.8092373333333333333 C3 := − .39714485596707818930 C4 := 1.1550898538713610730 ⋅ 10

-2

C5 := − 1.9152433254585175024 ⋅ 10 C6 := 1.6816472365935259041 ⋅ 10

-4

-6

C7 := − 6.0665484725596172587 ⋅ 10

-9

6.2.2.2. Bezrázová vačka pro oblast II

Dále budeme řešit oblast vačky II. Z obrázku 6.2.1-1 a 6.2.1-2 opět určíme okrajové podmínky pro tento průběh. Nyní sestavíme osm okrajových podmínek. ψ3 = 228,65° => γ2 = 133,80°, Ω3 = 0, ε3 = 0, r3 = 0 ψ5 = 287,65° => γ1 = 110,03°, Ω5 = 0, ε5 = 0, r5 = 0 ψ4 = 270,65° => γ3 = 106,60°, Ω4 = 0, ε4 = 230000[°/s2], r4 = 0, φ5(ψ4)= φ3(ψ4), Ω5(ψ4)= Ω3(ψ4), ε5(ψ4)= ε3(ψ4), r5(ψ4)= 33(ψ4) Výsledkem těchto okrajových podmínek jsou dvě rovnice průběhu, pro úsek ψ3 - ψ4 a pro úsek ψ4 - ψ5. Rovnice a jejich řešení je dále uvedeno. Konstanty jsou značeny jako C1x pro oblast ψ3 - ψ4 a C2x pro oblast ψ4 - ψ5. Pro ψ4 : γ2

2

3

4

5

6

7


3

4

(24)

5

6

0

C11⋅ ω + 2C12⋅ ω⋅ ψ3 + 3C13⋅ ω⋅ ψ3 + 4C14⋅ ω⋅ ψ3 + 5C15⋅ ω⋅ ψ3 + 6C16⋅ ω⋅ ψ3 + 7C17⋅ ω⋅ ψ3

0

2C12⋅ ω + 6C13⋅ ω ⋅ ψ3 + 12C14⋅ ω ψ3 + 20C15⋅ ω ⋅ ψ3 + 30C16⋅ ω ⋅ ψ3 + 42C17⋅ ω ⋅ ψ3

0

6C13⋅ ω + 24C14⋅ ω ⋅ ψ3 + 60C15⋅ ω ⋅ ψ3 + 120C16⋅ ω ⋅ ψ3 + 210C17⋅ ω ⋅ ψ3

2

3

2

2

3

2

3

2

2

3

3

- 71 -

2

3

4

3

2

4

5

(25) (26) (27)




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pro ψ5 : γ1

2

3

4

5

6

7


3

4

(28)

5

6

0

C21ω ⋅ + 2C22ω ⋅ ⋅ ψ5 + 3C23ω ⋅ ⋅ ψ5 + 4⋅ C24⋅ ω⋅ ψ5 + 5C25ω ⋅ ⋅ ψ5 + 6C26ω ⋅ ⋅ ψ5 + 7C27ω ⋅ ⋅ ψ5

0

2C22⋅ ω + 6C23⋅ ω ⋅ ψ5 + 12C24⋅ ω ⋅ ψ5 + 20C25⋅ ω ψ5 + 30C26⋅ ω ⋅ ψ5 + 42C27⋅ ω ⋅ ψ5

0

6C23⋅ ω + 24C24⋅ ω ⋅ ψ5 + 60C25⋅ ω ⋅ ψ5 + 120C26⋅ ω ⋅ ψ5 + 210C27⋅ ω ⋅ ψ5

2

2

3

2

3

2

2

3

3

2

2

3

4

2

3

3

(29)

5

(30)

4

(31)

Pro ψ3 : γ3

2

3

4

5

6

7


3

4

(32)

5

6

0 C11ω ⋅ + 2C12ω ⋅ ⋅ ψ4 + 3C13ω ⋅ ⋅ ψ4 + 4C14ω ⋅ ⋅ ψ4 + 5C15ω ⋅ ⋅ ψ4 + 6C16ω ⋅ ⋅ψ4 + 7C17ω ⋅ ⋅ψ4 2

2

2

2

2

3

2

4

2

(33)

5

(34)

230000 2C12ω ⋅ + 6C13ω ⋅ ⋅ψ4 + 12C14ω ⋅ ψ4 + 20C15ω ⋅ ⋅ψ4 + 30C16ω ⋅ ⋅ψ4 + 42C17ω ⋅ ⋅ψ4 0

3

3

3

2

3

3

3

4

6C13⋅ ω + 24C14⋅ ω ⋅ ψ4 + 60C15⋅ ω ⋅ ψ4 + 120C16⋅ ω ⋅ ψ4 + 210C17⋅ ω ⋅ ψ4

C 10 + C 11 ⋅ψ

4

+ C 12 ⋅ψ

= C 20 + C 21 ⋅ψ

4

2 4

+ C 13 ⋅ψ

+ C 22 ⋅ψ

2 4

3 4

+ C 14 ⋅ψ

+ C 23 ⋅ψ

3 4

4 4

+ C 15 ⋅ψ

+ C 24 ⋅ψ

4 4

5 4

+ C 16 ⋅ψ

+ C 25 ⋅ψ

5 4

6 4

(35)

+ C 17 ⋅ψ

+ C 26 ⋅ψ

6 4

7 4

=

+ C 27 ⋅ψ

(36) 7 4

C11⋅ ω + 2 ⋅ C12 ⋅ ω ⋅ψ + 3 ⋅ C13 ⋅ ω ⋅ψ 2 + 4 ⋅ C14 ⋅ ω ⋅ψ 3 + 5 ⋅ C15 ⋅ ω ⋅ψ 4 + 6 ⋅ C16 ⋅ ω ⋅ψ 5 + 7C17 ⋅ ω ⋅ψ 6 = 4 4 4 4 4 4 = C21⋅ ω + 2 ⋅ C22 ⋅ ω ⋅ψ + 3 ⋅ C23 ⋅ ω ⋅ψ 2 + 4 ⋅ C 24 ⋅ ω ⋅ψ 3 + 5 ⋅ C 25 ⋅ ω ⋅ψ 4 + 6 ⋅ C 26 ⋅ ω ⋅ψ 5 + 7C27 ⋅ ω ⋅ψ 6 4 4 4 4 4 4 2 ⋅ C12 ⋅ ω 2 + 6 ⋅ C13 ⋅ ω 2 ⋅ ψ

+ 12 ⋅ C14 ⋅ ω 2 ⋅ ψ 2 + 20 ⋅ C15 ⋅ ω 2 ⋅ ψ 3 + 30 ⋅ C16 ⋅ ω 2 ⋅ ψ 4 + 42 ⋅ C17 ⋅ ω 2 ⋅ ψ 5 = 4 4 4 4 2 2 2 2 2 3 2 4 2 = 2 ⋅ C 22 ⋅ ω + 6 ⋅ C 23 ⋅ ω ⋅ ψ + 12 ⋅ C 24 ⋅ ω ⋅ ψ + 20 ⋅ C 25 ⋅ ω ⋅ ψ + 30 ⋅ C 26 ⋅ ω ⋅ ψ + 42 ⋅ C 27 ⋅ ω ⋅ ψ 5 4 4 4 4 4 4

6 ⋅ C 13 ⋅ ω 3 + 24 ⋅ C 14 ⋅ ω 3 ⋅ ψ

+ 60 ⋅ C 15 ⋅ ω 3 ⋅ ψ 2 + 120 ⋅ C 16 ⋅ ω 3 ⋅ ψ 3 + 210 ⋅ C 17 ⋅ ω 3 ⋅ ψ 4 = 4 4 4 3 3 3 2 3 3 3 = 6 ⋅ C 23 ⋅ ω + 24 ⋅ C 24 ⋅ ω ⋅ ψ + 60 ⋅ C 25 ⋅ ω ⋅ ψ + 120 ⋅ C 26 ⋅ ω ⋅ ψ + 210 ⋅ C 27 ⋅ ω ⋅ ψ 4 4 4 4 4 4

A := Find( C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27) C10 := −50371501.366830972566

C20 := 2759429702.4456522831

C11 := 1410218.8571597360934

C21 := −70328708.460559450417

C12 := −16891.194503658006490

C22 := 767848.64582100448064 C23 := −4655.3600572019097393

C13 := 112.20473775642467708

C24 := 16.927398591731365849

C14 := −.44644254492907557000 -3

C15 := 1.0639716888517305540 ⋅ 10

-6

C16 := −1.4063434791519895156 ⋅ 10

-10

C17 := 7.9535234798106109163 ⋅ 10

-2

C25 := −3.6913688473837472770 ⋅ 10

-5

C26 := 4.4701519936924898580 ⋅ 10

-8

C27 := −2.3189516720206120540 ⋅ 10

- 72 -

(37) (38)

(39)




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

6.2.3. Vyhodnocení nově navržené zdvihové závislosti a její úprava

Po dosazení vypočtených konstant do rovnic dostáváme nové rovnice pro zdvihové závislosti, rychlosti a zrychlení. Pro porovnání výsledku jsou uvedeny následující grafy 6.2.3-1 a 6.2.3-2, na kterých je zobrazena zdvihová závislost zadaná pomocí diskrétních hodnot, dále vypočtená zdvihová závislost vyplívající z předpokladu, že původní vačka je vačkou sinusovou a nově navržená vačka polynomická bezrázová. Zdvihová závislost vačky - oblast I 135,0000 132,5000 130,0000

zdvih [mm]

127,5000 125,0000 122,5000 120,0000 117,5000 115,0000 112,5000

Vypočetná zdvihová závislost Zadaná zdvihová závislost Polynomická závislost

110,0000

107,5000 234 236 238 240 242 244 246 248 250 252 254 256 258 260 262 264 266 268 270


Graf 6.2.3-1 Zdvihová závislost vačky pro oblast I Zdvihová závislost vačky - oblast II 135,0000 132,5000

Vypočetná zdvihová závislost Zadaná zdvihová závislost Polynomická závislost

130,0000 127,5000

zdvih [mm]

125,0000 122,5000 120,0000 117,5000 115,0000 112,5000 110,0000 107,5000 105,0000 102,5000 100,0000 81

84

87

90

93

96

99 102 105 108 111 114 117 120 123 126 129 132 135 138

úhel natočení vačky [°] Graf 6.2.3-2 Zdvihová závislost vačky pro oblast II

- 73 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Na nově navržené zdvihové závislosti je vidět pozvolnější náběh v oblasti přechodu. Na dalším grafu 6.2.3-3 je znázorněn průběh zrychlení dvouramenné páky v závislosti na natočení polynomické bezrázové vačky. Tento průběh vykazuje zvýšení maximální hodnoty zrychlení pro oblast I, oblast II nevykazuje velké odlišnosti maximálních a minimálních hodnot zrychlení. Tato skutečnost je zapříčiněna vhodnou volbou zrychlení pro φ3(ψ4). Pro tuto polohu byla zvolena nenulová hodnota zrychlení ε(ψ4) = 230000 °/s2, jak je tomu vidět na následujícím grafu 6.2.3-3. Zvýšené hodnoty

Zrychlení (deg/s^2)

zrychlení jsou dány charakterem náběhu zdvihu bezrázové vačky.

360000 320000 280000 240000 200000 160000 120000 80000 40000 0 -40000 0 -80000 -120000 -160000 -200000 -240000 -280000 -320000

Úhlové zrychlení dvouramenné páky Bezrázová vačka - SPEED 500 Bezrázová vačka - SPEED 380 Aproximovaná sinusová vačka - SPEED 500

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

Úhel vačky (deg)

Graf 6.2.3-3 Úhlové zrychlení dvouramenné páky a jednotlivé průběhy

Pro snížení hodnot zrychlení pro oblast I zobrazenou na grafu 6.2.3-1 bylo navrženo roztažení oblasti přechodu a to o 2° na každou stranu. To znamená, že oblast přechodu oblasti I byl upraven z rozsahu 21,60° - 57,60° na rozsah 19,60° - 59,60°. Takto upravená zdvihová závislost je z technologického hlediska možná, nebude narušen technologický sled procesů při šití a dojde ke snížení hodnot zrychlení. Okrajové podmínky takto navrženého průběhu jsou dále uvedeny. Byly použité stejné rovnice jako v předešlém případu pro oblast I v kapitole 6.2.2.1 ψ1 = 19,60° => γ1 = 103,03°, Ω = 0, ε = 0, r = 0 ψ2 = 59,60° => γ2 = 133,8°, Ω = 0, ε = 0, r = 0 Pro tyto okrajové podmínky byly vypočítány nové konstanty C0 – C7.

- 74 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

C0 := 240.64632019890004600 C1 := −32.377571521703695000 C2 := 3.2927471380447875000 C3 := −.17654655219359375000 -3

C4 := 5.3413724847656250000 ⋅ 10

-5

C5 := −9.0679300195312500000 ⋅ 10

-7

C6 := 8.0432666015625000000 ⋅ 10

-9

C7 := −2.9016113281250000000 ⋅ 10

Zrychlení (deg/s^2)

Průběh zrychlení takto upravené zdvihové závislosti je uveden v grafu 6.2.3-4. 360000 320000 280000 240000 200000 160000 120000 80000 40000 0 -40000 0 -80000 -120000 -160000 -200000 -240000 -280000 -320000

Úhlové zrychlení dvouramenné páky Bezrázová vačka původní - SPEED 500 Aproximovaná sinusová vačka - SPEED 500 Bezrázová vačka upravená - SPEED 500 Bezrázová vačka upravená - SPEED 380

30

60

90

120 150 180 210 240 270 300 330 360

Úhel vačky (deg)

Graf 6.2.3-4 Optimalizovaný průběh zrychlení

Hodnoty zrychlení v jednotlivých oblastech pro nově navrženou bezrázovou vačku s upravenými polohami přechodové oblasti pro úsek I jsou shrnuty do následující tabulky 6.2.3-1. maximální hodnota minimální hodnota zrychlení[°/s^2] / pro úhel [°] zrychlení[°/s^2] / pro úhel [°] Oblast I - SPEED 380 145030 / 30,75 -145030 / 48,8 Oblast II - SPEED 380 133147 / 270,65 -110734 / 242,4 Oblast I - SPEED 500 251038 / 30,75 -251038 / 48,8 Oblast II - SPEED 500 230000 / 270,65 -191717 / 242,4 Graf 6.2.3-1 Výsledné hodnoty zrychlení dvouramenné páky

V porovnání s tabulkou 5.5-1 můžeme konstatovat, že se podařilo navrhnout bezrázovou vačku pro jehlový mechanismus, u kterého byly zachovány podobné hodnoty zrychlení. Nová vačka ale nebude vykazovat rázové zatížení v oblastech - 75 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

přechodu. Toto rázové zatížení vnášelo do konstrukce stroje vibrace a způsobovalo hluk. Od zdvihové závislosti γ(ψ) a úhlového zrychlení se odvíjí ostatní dynamické zatížení konstrukce a mechanismu. Vzhledem k obdobným hodnotám úhlového zrychlení nejsou dále uvedeny dynamická zatížení, jako to mu je v kapitole 5.5., kde jsou zobrazeny vybrané kinematické a dynamické veličiny jednotlivých kinematických dvojic a těles.

- 76 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

7. Závěr

V první části této diplomové práce jsou uvedena hlavní kritéria pro rozdělení šicích strojů a jsou zde popsány hlavní mechanismy šicích strojů. V další části je uvedeno seznámení se strojem DECO 2000 a jeho základní parametry, kterými stroj disponuje. Stroj pracuje při režimu SPEED 380, tedy 190 ot/min vačky. Snahou výrobce je provozovat stroj při režimu SPEED 500, tedy 250 ot/min vačky. Tohoto režimu stroj dosáhne bez vnějších zásahů, ale vykazuje značné hodnoty hluku a vibrací. V experimentální části je obsaženo měření intenzity zvuku. Toto měření určilo celkové vážené hladiny akustických výkonů stanovené na měřících plochách. Toto měření odhaluje maximální hodnotu hladiny akustického výkonu 83,6dB při režimu SPEED 500 v zakrytovaném stavu. Dále měření odhaluje oblasti s největším zdrojem hluku. Je to především oblast kontaktu rolničky a vačky. Ve druhé části experimentální analýzy je měřeno zrychlení jehelní tyče a otevírače kleštin. Toto měření indikuje maximální a minimální hodnoty zrychlení již zmíněných komponent a poukazuje na rázové zatížení jehelního mechanismu. Následně je uveden popis vybraného mechanismu a vysvětlení jeho funkce. Je zde popsána funkce jehelní tyče a je zde uveden rozbor působících sil pružin této části stroje. Byla provedena hmotnostní analýza vačky jehelního mechanismu se zjištěním, že těžiště vačky neleží na ose rotace, což zapříčiňuje nevývahu. Těžiště je posunuto od osy rotace o 7,5 mm, což vyvolává odstředivou sílu o velikosti 43,4N při režimu SPEED 500. Poté byla provedena analýza zdvihové závislosti vačky. Byla namodelována vačka dat dodaných výrobcem. Takto zkonstruovaná zdvihová závislost byla nepoužitelná pro další analýzu, proto byla aproximována sinusovou zdvihovou závislostí. Předpoklad, že se jedná o sinusovou vačku, tedy o vačku rázovou, se potvrdil. Po sestavení modelu mechanismu v systému Pro/Engineer byla provedena kinematická a dynamická analýza vybraných veličin. V další části této diplomové práce je uvedena hmotnostní optimalizace vačky. Na vačce jsou zvoleny tři objemové prvky, které je možno měnit s cílem přesunout těžiště do osy rotace. Poté je sinusová vačka nahrazena vačkou bezrázovou. Jsou stanoveny okrajové podmínky a sestaveny rovnice pro polynomickou vačku sedmého stupně. Pro

- 77 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

zachování maximálních hodnot zrychlení bezrázové vačky byla upravena šířka přechodové oblasti I. Optimalizací vybraného mechanismu bylo dosaženo vyvážení vačky a změna ze sinusové zdvihové závislosti vačky na bezrázovou vačku polynomickou.

- 78 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

8. Použitá literatura

[1] Barborák, O.: Oděvnictví II, šijace stroje v odevne výrobe/Skripta/.Trenčín, TU A. Dubčeka v Trenčíně 2002 [2] Valdan, M.: Dynamická analýza jehelního a niťového mechanismu šicího stroje řady TYPOS II. /Diplomová práce/. Liberec, TUL 2003 [3] Čikl, Z.: Dynamika jehelního a niťového mechanismu šicího stroje LADA. /Diplomová práce/. Liberec, TUL 2000 [4] Firemní výkresová dokumentace. [5] Beran, J. – Němeček, P. – Bílek, M. – Novák, J.: Šicí stroj DECO 2000 – Mapování zvukového pole v blízkosti šicího stroje. /Zpráva/. Liberec, TUL 2008 [6] Katalogový list firmy Brüel & Kjaer snímače zrychlení typu 4520 [7] Beran, J. – Bílek, M. – Michna, V. – Pejchar, K.: Šicí stroj DECO 2000 – měření a vyhodnocení zrychlení. /Zpráva/. Liberec, TUL 2008 [8] Charvát, J.: Mechanika II – teorie mechanismů – vybrané stati /skripta/. Liberec, TUL 1980 [9] Konečný, M.: Dynamická analýza ramene šicího stroje LADA 607 /doktorská disertační práce/. Liberec, TUL 2005 [10] Kolektiv autor;, Textilní a oděvní stroje II /skripta/. Liberec, TUL 1991

- 79 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

9. Seznam příloh

Příloha č. 1

Mapování zvukových polí

Příloha č. 2

Měření zrychlení

Příloha č. 3

Technické parametry snímače zrychlení 4520

Příloha č. 4

Technické parametry inkrementálního čidla IRC 305

Příloha č. 5

Výkresová dokumentace

Příloha č. 6

Konstrukční data pro tvorbu drážky vačky

- 80 -




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

-7-




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Příloha č. 1




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Zadní strana 500 min-1 (zakrytovaná)

1

2

3

4

5

6

7

1

78,3

79,2

79,5

80,3

79,8

78,9

78,7

2

80,1

81,3

81,5

82,1

81,5

80,9

79,8

3

82,3

82,7

83,4

83,1

82,9

82,2

81,6

4

79,1

80,6

81,3

80,5

80,2

79,8

79,1

5

80,6

80,8

81,8

82,1

82,9

81,8

81,3

6

80,1

80,1

80

81,5

81,7

81

79,8

7

80

79,8

78,7

79,8

80,7

80

78

8

80,4

79

80,2

80,3

80,7

79,8

77,5

Pravý bok 500 min-1 (zakrytovaný)




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

1

2

3

4

5

6

1

81,6

82,7

82,5

82,2

81,7

80,9

2

82,6

84,3

84,7

84,1

82,7

81,8

3

83,9

85,7

85,6

85

83,6

83,5

4

82,4

83,5

83,7

82,8

82,4

81,6

5

80,8

81,1

80,6

80,1

80,7

80

6

79,8

78

75,9

76,7

76

76,7

7

79,2

75,9

74,7

71,2

73,4

76,5

8

78,8

74,7

72,3

71,6

75,3

77,5




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Horní plocha 500 min-1 (stroj zakrytovaný)

1

2

3

4

5

6

7

1

80,8

81,5

82,8

83,2

82,8

81,8

80,7

2

82,3

82,3

83,7

84,5

84,4

82,8

81

3

82,3

83

84,8

84,3

84

84,1

82,8

4

81

83,2

85,3

86,1

83,5

84,2

82,3

5

82,1

83,1

84,8

86,8

84,7

85,3

82,6

6

81,6

82,5

83,4

84,5

83,9

83,7

81,8




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Přední strana 500 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

81,8

82,1

82,7

83,5

83,6

82,8

81,7

2

83,1

84,1

84,9

86,3

85,5

84,7

83,4

3

84,3

85,5

86,9

88,8

88

86,7

85

4

84,9

86

86,9

88

88,7

88,2

85,5

5

84,8

86,3

86,1

86,3

87,3

86,9

86,4

6

85,2

85,9

86,4

86,7

87,7

86,8

86,2

7

84,9

85,1

85,9

87

87,1

87,2

86,1

8

84,6

84,8

85

86,4

86,2

86,4

85,3




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Zadní strana 500 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

80,4

81,2

82

83,1

82,3

80,6

78,2

2

81,3

81,8

82,6

83,5

82,7

81

80,2

3

82,9

84,5

84,1

84,1

83,8

82,4

81,8

4

83,4

84

84,6

84,4

84,6

84

82

5

82

83

83,5

84,8

84,7

84

84

6

81,3

83,5

85

84,6

83,6

82,9

80,9

7

83,1

83

86,3

85,9

84,5

83,2

76,9

8

83,7

83,9

84,1

85

84,5

83,2

77,2




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Levý bok 500 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

1

79,7

80,6

80,7

81,3

80,7

80,9

2

80,9

81,5

81,4

81,9

81,7

81,9

3

81,3

81,7

83

83,3

82,5

82,1

4

81,4

82,1

83

82,5

81,7

82

5

78,3

78,8

79,5

78,8

78,2

80,5

6

76,3

76,8

75,8

72

74,3

79,5

7

76,5

75,3

72,2

70,4

75,4

78,1

8

77,1

76,8

72

72,1

75,4

79




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pravý bok 500 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

1

81,3

81,8

81,9

81,8

80,9

81

2

83,5

84,2

83,8

83,4

82,5

81,4

3

84,1

84,6

84,2

84

83,1

82,2

4

83,2

84,4

84,6

84,4

83,5

81,9

5

80,9

79,5

80,1

80,3

79,2

77,9

6

79,3

75,1

73,1

73,1

73,5

76,5

7

78,7

74,7

70,7

66,5

76,6

77,7

8

79,1

76,7

66,2

72,2

76,4

79,1




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Horní plocha 500 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

81,6

82

82,7

83,2

83,3

83,3

82,1

2

81,7

82,7

84

84,8

83,9

83,8

82,6

3

81,5

82,6

84,6

85,6

84

84

83,2

4

82,5

83,3

84,5

86,3

85

83,9

82,8

5

82,2

83,2

83,6

86,6

86,5

85,3

83

6

82,4

82,8

83,2

84,5

84,6

83,9

82,5




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Přední strana 380 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

78,9

79,3

80,1

81,1

81,4

80,1

78,5

2

80,3

81,5

81,3

83,3

83,2

81,5

80

3

80,9

82,3

83,6

85,2

84,9

83,4

81,6

4

81,5

82,7

83,8

85,6

86

85,1

83,1

5

81,3

82,3

82,8

82,7

83,5

83,6

83,2

6

81,5

81,9

82,4

82,7

84,2

83

82,1

7

81,3

81,3

82,3

83,2

83,8

83,7

82,9

8

80,9

80,9

81,9

82,8

82,6

82,4

81,5




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Zadní strana 380 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

76

77,8

79,3

79,9

79,7

78,1

77,2

2

77

78,2

79,6

80

79,3

78,9

77,6

3

78,5

78,8

80,7

80,6

81

81

79,3

4

78,3

79,9

81,2

81,9

82,4

81,4

79,8

5

80,2

80,2

81,2

81,7

80,9

80,2

79,1

6

78,7

80,1

81,3

81,4

82,2

80

78,6

7

76,1

81,3

82,3

82,3

82,4

79,4

80,2

8

73,9

80,3

81,8

81,9

80,7

80

81,1




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Levý bok 380 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

1

76,7

77

77,8

78,1

77,8

77,5

2

77,9

78,2

78,8

78,6

78,5

78,5

3

78

78,1

79,3

79,7

78,6

78,7

4

78,5

78,8

79,4

79,7

78,1

78,7

5

75,6

76,4

76

76,1

75,7

77

6

73,4

72,8

71,5

71,7

72,1

76,6

7

71,2

68,7

67,7

68,7

70,5

74,1

8

72,7

72,5

70,3

70,8

67,8

72




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Pravý bok 380 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

1

78,5

78,2

78,1

77,8

77,4

77,4

2

79,6

80

79,8

79,7

78,8

78

3

80,8

81,3

80,4

80,5

79,8

78,5

4

80,2

80,6

80

80,8

80

78,6

5

77,7

75,5

75,6

76,1

74,8

74,2

6

75,2

73,3

69,5

69,3

70,7

73,6

7

74,3

71,3

69,7

59,7

72,2

75,4

8

74,4

71,9

67,5

68

72,1

75




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Horní plocha 380 min-1 (bez krytů)

1

2

3

4

5

6

7

1

77,8

78,2

79,3

80

79,9

79,3

78,7

2

78,1

79

80,4

81,2

80,2

80

78,8

3

78,5

79,8

81,5

82,1

80,7

80,9

79,5

4

79

79,8

81,4

82,8

81,4

80,6

79,4

5

79,4

79,8

80,4

83,3

83

81,9

80

6

78,7

79,1

80,7

81,3

81

80,1

78,9




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Příloha č. 2




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 zrychlení otvírač kleštin horní - SPEED 380 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 380

350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

0

Obr. 1 Průběh zrychlení otevírače kleštin a jehelní tyče SPEED 380




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 zrychlení otvírač kleštin horní - SPEED 500 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500

350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 380 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 380

360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

0

Obr. 3 Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče SPEED 380




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 500 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500

350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

0

Obr. 4 Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče SPEED 500




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 zrychlení otvírač kleštin dolní - SPEED 380 zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 380

350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 zrychlení otvírač kleštin dolní - SPEED 500 zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 500

350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

0





Bc. Karel Pejchar


350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0

Obr. 7 Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče bez funkce otevírače kleštin SPEED 380




Bc. Karel Pejchar


350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0

Obr. 8 Průběh zrychlení horní a dolní jehelní tyče bez funkce otevírače kleštin SPEED 500




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 330 320 310 300

zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 380

zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 380

340 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0

Obr. 9 Průběh zrychlení horní jehelní tyče s funkcí a bez funkce otevírače kleštin SPEED 380




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 170 160 150 zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 380

zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače - SPEED 380

180 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0

Obr. 10 Průběh zrychlení dolní jehelní tyče s funkcí a bez funkce otevírače kleštin SPEED 380




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 330 320 310 300

zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500

zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 500

340 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače - SPEED 500

180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40

zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 500

190 30 20 10 -1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače- SPEED 380 (filtr 40Hz)

320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170

zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 380 (filtr 1000 Hz)

330

zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 380 (filtr 1000Hz)

340 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače- SPEED 380 (filtr 40Hz)

200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70

zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače - SPEED 380 (filtr 1000 Hz)

210

400

220

zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 380 (filtr 1000Hz)

230

450

240 60 50 40 30 20 10 -500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

500

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 zrychlení jehelní tyč horní - SPEED 500 (filtr 1000 Hz) zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 1000 Hz) zrychlení jehelní tyč horní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 40Hz)

340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 -750

-675

-600

-525

-450

-375

-300

-225

-150

-75

0

75

150

225

300

375

450

525

600

675

750

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________ 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 40Hz)

230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70

zrychlení jehelní tyč dolní bez otvírače - SPEED 500 (filtr 1000 Hz)

240

zrychlení jehelní tyč dolní - SPEED 500 (filtr 1000 Hz)

250 60 50 40 30 20 10 -750

-675

-600

-525

-450

-375

-300

-225

-150

-75

0

75

150

225

300

375

450

525

600

675

750

0





Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Příloha č. 3




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

Příloha č. 4




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________




Bc. Karel Pejchar

_____________________________________________________________________________________

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta strojní

Recommend Documents