Расчет иглы на прочность.

Расчетно-пояснительная записка к

Курсовому проекту по основам

Конструирования и проектирования

 

 

                Тема: Расчет привода иглы швейной машины

 

                       Студент: Чиркунов А.В.

 

                       Группа: 721

 

                       Специальность: 0608

 

                       Руководитель проекта: Петрова Л.Б.

 

 

Санкт-Петербург

1999 год

ОГЛАВЛЕНИЕ:

 

1. Расчет привода иглы швейной машины......................................... 3

1.1. Структура привода иглы...................................................................................... 3

1.2. Выбор иглы.............................................................................................................. 3

1.3. Расчет иглы на прочность................................................................................... 4

1.4. Выбор геометрических параметров кпм.......................................................... 5

1.5. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма................ 6

1.5.1. Задачи анализа.................................................................................................. 6

1.5.2. Построение плана механизма......................................................................... 6

1.5.3. Построение плана скоростей......................................................................... 6

1.5.4. Построение плана ускорений.......................................................................... 9

1.6. Расчет уравновешивающего момента.......................................................... 11

1.7. Расчет мощности двигателя для привода механизма иглы.................... 12

2. Условия для расчетов................................................................................. 13

3. Литература........................................................................................................... 14

 

Расчет привода иглы швейной машины.

Структура привода иглы.

В швейных машинах для обеспечения поступательного движения иглы преду­сматривается привод, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и кривошипно-ползунного механизма.

В кривошипно-ползунный механизм входят: главный вал на двух подшипниках скольжения; кривошип, соединенный пальцем с шатуном; поводок, связанный с од­ной стороны с игловодителем стопорным винтом, а с другой стороны с ползуном, перемещающимся в направляющих.

Ползун предназначен для снижения нагрузки на игловодитель от кривошипа.

Внизу игловодителя, движущегося в двух направляющих, предусмотрен игло­держатель со стопорным винтом.

Кривошипно-ползунный механизм предназначен для преобразования вращатель­ного движения в поступательное и в швейных машинах может быть исполнен в од­ном из трех вариантов. Во всех вариантах кривошип совершает вращательное движе­ние и обязательно соединен со стойкой – неподвижным звеном; ползун совершает поступательное движение, контактирует с неподвижным звеном; шатун совершает плоское или плоско-параллельное движение, являющееся комбинацией вращатель­ного и поступательного движения, со стойкой непосредственно не связан.

Основным является центральный кривошипно-ползунный механизм, у него про­должительность рабочего и холостого хода одинаковая. У смещенного механизма продолжительность рабочего хода иглы больше продолжительности холостого. Для снижения температуры иглы исполняют кривошипно-ползунный механизм с верх­ним расположением шатуна, т.к. у него средняя скорость иглы ниже, чем у механиз­мов с нижним расположением шатуна.

 

Выбор иглы.

Основным рабочим органом швейной машины является игла. Она предназначена для прокола материала, проведения через него верхней нити и образования петли-на­пуска.

Игла состоит из колбы для крепления иглы в игловодителе; лезвия, являющегося рабочей частью иглы; и острия для прокола материала. В лезвии выполнены ушко для заправки верхней нити, короткий желобок для образования петли и длинный же­лобок для предотвращения верхней нити от перетирания.

Все иглы согласно ГОСТу 7322-55 имеют номера с №60 по №300. Номер иглы соответствует диаметру лезвия в мм, умноженному на 100. Так игла №90 имеет диа­метр лезвия 0,9 мм.

При выборе номера иглы следует ориентироваться на сшиваемые ткани и мате­риалы согласно таблице:

 

Ткани и материалы	Номер иглы
Шелковые типа сорочечной, вискозной	75 – 90
Шелковые с лавсаном	75 –90
Синтетические типа капрона	75 – 90
Чистошерстяные легкие, шерстяные с лавсаном, штапельные и хлоп­чатобумажные с лавсаном	85 – 110
Шерстяные камвольные и тонкосуконные	85 – 130
Шерстяные типа драпа, ворсовые	90 – 130
Грубосуконные, шелковые плащевые прорезиненные односторонние, мех искусственный	90 – 130
Шинельные, многослойные и тяжелые	130 – 210

 

Для расчетов курсовой работы нам предложена ткань хлопчатобумажная с лав­саном, т.о. выберем иглу №90.

 

Длина иглы и ее отдельных частей является основным конструктивным парамет­ром, обеспечивающим выполнение технологического процесса сшивания материалов и входящим в число исходных данных для выполнения прочностных расчетов игл. Угол заточки иглы .

Общая длина лезвия иглы от острия до колбы:

l₁=L-(l₂+l₃) мм        (1.1)

 

L – общая длина иглы: в универсальных швейных машинах L=38 мм

l₂ – длина колбы, выступающая из игловодителя: в зависимости от лапки принимает-

ся l₂=8-9 мм

l₃ – длина колбы, закрепляемой в игловодителе, мм

 

l₃=5d мм                       (1.2)

 

d – диаметр иглы, мм

 

Иглы изготавливаются из стальной углеродистой отожженной проволоки марки И3 класса А ГОСТ 5468-60. После изготовления подвергаются закалке до твердости по Роквеллу HRC_54-60.

 

Мы выбрали иглу №90, следовательно d=0,9 мм, примем длину l₂=8,5 мм, длина l₃=4,5 мм. Тогда общая длина лезвия, согласно формуле (1.1) l₁=25 мм

 

 

Расчет иглы на прочность.

Чем меньше диаметр лезвия иглы, тем меньше вероятность повреждения сши­ваемых тканей. Однако слишком тонкая игла под действием усилия прокола может изогнуться и даже сломаться. Поэтому, чтобы удостовериться в правильности выбора номера иглы и длины ее лезвия, выполняется проверочный расчет иглы на продоль­ный изгиб и на сжатие.

Если усилие прокола P не превышает некоторой предельной величины P _кр., то игла будет испытывать обычное сжатие и ее ось останется прямолинейной. Если уси­лие прокола достигнет предельной величины силы P=P_max+P _кр., то она изогнется.

Условие устойчивости иглы по продольному изгибу:

P<[P]                  (1.3)

где [P] – допускаемое усилие.

                      (1.4)

где n_уст. – коэффициент запаса устойчивости: для стали n_уст.=1,8 – 3,0.

 

Критическая сила:

          (1.5)

 

где Е – модуль упругости материала иглы: для стали Н/мм²

  m - коэффициент приведения длины иглы: для данного случая m=2

 I_min – момент инерции ослабленного сечения иглы

 

 мм⁴    (1.6)

 

 

В нашем случае        I_min»0,0185 мм²

                                   P_кр.»14,607 Н

                                                          [P]»7,3 Н

 

По нашему условию Р=5,5 Н Þ Р<[P].

Вывод: выбранная игла подходит по условию устойчивости иглы по продоль­ному изгибу.

 

Условие прочности иглы по напряжениям сжатия:

 

        (1.7)

 

где [s_сж] – допускаемое напряжение на сжатие: для стали И3 [s_сж]=60 – 90 Н/мм²

  F_min – площадь поперечного сечения в ушке иглы

 

F_min »0,385 d ²   мм²          (1.8)    

 

В нашем случае               F_min »0,312 мм²

                                                          s_сж»17,6  Н/мм²  

Отсюда мы видим: s_сж £ [s_сж], следовательно выбранная нами игла подходит по условию прочности иглы по напряжениям сжатия.

Общий вывод: выбранная нами игла пригодна.