Dynamika igłowania i mechanizmów igłowarki

• Autorzy: Kapusta H.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy modelowania fizycznego i matematycznego opisu układu napędu ławy igłującej pewnej klasy igłowarek oraz identyfikacji warunków pracy, które mają bezpośredni wpływ na kinetykę tego mechanizmu. Rosnące zapotrzebowanie na włókniny oraz zamierzenie uruchomienia produkcji igłowarek przez „BEFAMĘ" stworzyły potrzebę przeprowadzenia badań doświadczalnych i analitycznych wybranych zjawisk związanych bezpośrednio z technologią igłowania oraz dynamiką układu napędowego. Przeprowadzone w warunkach statycznych i dynamicznych badania sił oporu igłowania run wykonanych z różnych włókien elementarnych wykazały spadek wartości tych sił wraz ze wzrostem częstotliwości igłowania. Do realizacji tych badań wykonano specjalne stanowiska badawcze zaprojektowane przez autora. Celem tych badań było określenie warunków pracy igieł przełykowych i całej ławy igłującej oraz określenie udziału sił technologicznych w ogólnych oporach ruchu. Do rozważań dynamicznych zbudowano model fizyczny w postaci układu strukturalnego. Model matematyczny opisuje cały system elektromechaniczny z uwzględnieniem ,dynamiki silnika asynchronicznego i wzajemnych oddziaływań części mechanicznej i elektrycznej. Wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych na igłowarce przemysłowej IN2 (autor był konstruktorem prowadzącym) zostały porównane z rezultatami symulacji komputerowej. Duża zbieżność jakościowa i ilościowa wyników otrzymanych na drodze eksperymentu i symulacji komputerowej potwierdziła prawidłowość opisu i analizy matematycznej zaproponowanego modelu. Praca zawiera również projekt procedury diagnozowania tej klasy igłowarek oraz - we wnioskach - propozycję wykorzystania otrzymanych wyników w konstrukcji, budowie i eksploatacji.

EN

The work presented concerns a modelling and mathematical description of a needling bench driving system destined for a certain class of needling machine and the identification of the working conditions which directly influence the kinetic of the driving system. Recently, a plan was put forward to commence needling machine manufacture in the BEFAMA Enterprise in Bielsko-Biała, Poland, which is undoubtedly related to the increasing demand for nonwovens. This in turn created the need to carry out analytical and experimental investigations concerned with selected phenomena related directly to needling technology and the driving system's dynamic. Tests of the web needling resistance forces in static and dynamic conditions of webs manufactured from different elementary fibres allowed us to state that the needling force values decrease when needling frequency increases. A special test stand, designed by the author was constructed to perform the investigation. Estimation of working conditions of the needles' as well as of the whole needling bench was the main aim of this research, together with a determination of the participation of technological forces in the general resistance of motion. A physical model in the form of a structural system was provided for considerations related to the dynamic state. A mathematical model describes the entire electromechanical system regarding the dynamic of the asynchronous motor and the mutual interactions of the mechanical and electrical system parts. The results of the experimental investigation carried out with the use of the IN2 industrial needling machine (the author was its leading constructor) were compared with results obtained by computer simulation. The good qualitative and quantitative correlation of the results obtained from both methods testified to the correctness of the description and the mathematical analysis of the suggested model. This paper also includes a diagnostic project for needling machines of the class under consideration and propositions for applying of the results obtained in the design, construction, and exploitation of needling machines, as conclusions to this investigation.

Słowa kluczowe

PL

igłowarka; układ napędu ławy igłującej

EN

needling machine; needling bench driving system

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2002
• Tom: Z. 318
• Strony: 3--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 83 poz.

Twórcy

autor

Kapusta H.

• Katedra Mechaniki i Informatyki Techniczej, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Lünenschloss J., Janitza J.: Der Einfluss verschidener Nadelformen auf die Grosse der Nadeleinstichckrafte und die Eigenschaften der Nadelfilze. Melliand Textilberichte 4, 1972, i 5, 1972
• [2] Szatkowski Z.: Technologia i struktura włóknin, WNT, 1982
• [3] Szatkowski Z., Nowak R., Dawid D.: Wielkość siły przebijania w procesie igłowania runa, jako kryterium doboru igieł przełykowych, Zeszyty Naukowe PŁ, Włókiennictwo, 38, 1979
• [4] Hearle J., Sultan H.: The measurement of punching force during needling, J. Text. Inst., 59, 1968
• [5] Kapusta H.: Badania wartości sił przebijania przy igłowaniu. Raport z badań własnych, praca niepublikowana, 1999
• [6] Cisto R., Kapusta H.: Analysis of Forces Transmitted by Needles in the Process of Web Needling in Quasi-Static Condition. Fibres & Textiles in Eastern Europe, Vol. 10, No. 1, s. 76-80, 2002
• [7] Gądor W., Heinze K.: Zależności niektórych właściwości włóknin igłowanych od wybranych parametrów ich wytwarzania. Przegląd Włókienniczy, s. 458-460, 1989
• [8] Lünenschloss J., Janitza J.: Die Untersuchung des Vernadelungsvorganges bei der Nadelfilzherstellung und die Eigenschaften des Nadelvlieses. Textil-Praxis , Juni, s. 407-409, August, s. 471-473, 1972
• [9] Lünenschloss J., Janitza J.: Die Einflug verschidener Nadelformen auf die Größe der Nadeleinstichkrafte und die Eigenschaften der Nadelfilze. Melliand Textilberichte, s. 395-400 4/1972
• [10] Lünenschloss J.,Gupta V. P., Rosel M.: Unter suchung des Nadeleinstichkaraftverlaufs, der Nadelablenkung und der Nadeltemperatur beim Tuften. Chemiefasern/Textil-Industrie, Marz, 1976
• [11] Lünenschloss J.: Die mechanische Verfestigung von Vlisen aus Chemiefasem durch Vemadeln, einige neuere Erkenntnise. Mellian Textilberichte, s. 1163-1171, 11/1973
• [12] Hearle J. W. S., Purdy A. T.: Technique for the measurement of the punching force during needle-felting, Journal of the Textile Institute, Vol. 63, No 7, s. 363-374, July 1972
• [13] Kapusta H.: Pomiary wartości sił przebijania runa przy igłowaniu w warunkach dynamicznych, IV Konferencja Naukowa Wydziału Inżynierii i Marketingu Tekstyliów, Łódź, 2001
• [14] Szatkowski Z.: Praca zbiorowa, WNT, Warszawa, 1971
• [15] Hearle J. W. S., Sultan M. A.: Choudari, Stady of Needled Fabrics, Part II: Effects of the Needling Process. J. Text. Inst., 58, s. 103-116, 1967
• [16] Włodarczyk G.: Włókna chemiczne. Poradnik inżyniera i technika, WNT, Warszawa, 1977
• [17] Bukowski J.: Mechanika płynów, PWN, Łódź, 1968
• [18] Wojciech S.: Analiza dynamiczna płaskiego mechanizmu dźwigniowego o odkształcalnych ogniwach. Archiwum Budowy Maszyn, z. 3-4, s. 203-216, 1983
• [19] Majewski L.: Analiza dynamiczna mechanizmu korbowo-suwowego z luzami. Archiwum Budowy Maszyn, z. 1, s. 65-84, 1981
• [20] Grudziński K.: Zagadnienia modelowania i obliczania tarcia w połączeniach prowadnicowych. Wybrane Problemy Tribologii, s. 177-197, Warszawa, 1990
• [21] Pandey R. C., Midka A.: On flexible input shaft and flywheel in highspeed machines. Mechanizm and Machine Theory, Vol. 16, No 4, s. 321-337, 1981
• [22] Bagci C.: Dynamic motion analysis of plane mechanisms with Conlomb and viscons damping via the joint force analysis. Journal of Engineering for Industry, s. 551-560, May, 1975
• [23] Chu S. C., Pan К, C.: Dynamic response of high-speed slider-crank mechanism with an elastic connecting rod. Journal of Engineering for industry, s. 542-550, 1975
• [24] Gołębiewski E.P., Sadler I. P.: Analytical and experimental investigation of elastic slider-crank mechanisms. Journal of Engineering for Industry, s. 1266-1271, 1976
• [25] Pasin F., Koser К.: Continnous modelling of the torsional vibratin of the drive shaft of mechanisms Journal Sound an Vibration, s. 17-24, 1995
• [26] Sadler I. P., Mayne R. W., Fan К. C.: Generalized study of Crank-Rocker mechanisms driven by a d. c. motor, Part I, Mathematical Model. Mechanism and Machine Theory, Vol. 15, s. 435-455, 1980
• [27] Bajkowski J., Нас M.: modelling and Simulation of Dynamic System with Clearence Connection by FEM. Machine Dynamics Problems, Vol. 23, No l, s . 39-50, 1999
• [28] Olędzki A.: Podstawy teorii maszyn I mechanizmów, WNT, Warszawa, 1987
• [29] Parszewski Z.: Drgania i dynamika maszyn, WNT, Warszawa, 1982
• [30] Wrotny L. T.: Dynamika układów mechanicznych, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 1995
• [31] Cannon jr.R. H.: Dynamika układów fizycznych, WNT, Warszawa 1973
• [32] Puchała A.: Dynamika maszyn i układów elektromechanicznych, PWN, Warszawa, 1977
• [33] Vejc W. L., Koczura A. E., Martynienko A. M.: Obliczenia dynamiki napędów maszyn, WNT, Warszawa, 1975
• [34] Borkowski W., Konopka S., Prochowski L.: Dynamika maszyn roboczych, WNT, Warszawa, 1996
• [35] Osiecki J. W.: Dynamika maszyn, Warszaw, Wydawnictwo WAT, 1994
• [36] Michalczyk J.: Maszyny wibracyjne, obliczenia dynamiczne, drgania, hałas, WNT, Warszaw, 1995
• [37] Dąbrowski Z., Pakowski R., Komorska I.: Wybór modelu przy diagnozowaniu błędów montażowych układów wirujących, XXVIII ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyka Maszyn 2001, s. 141-148, 2001
• [38] Godzisz A., Ziegler S., Zięba J.: Rozruch włókienniczych układów napędowych o dużym współczynniku inercji, II Konferencja Naukowa Wydziału Włókienniczego, s. 1-4, 1999
• [39] Marchelek K.: Dynamika obrabiarek, WNT, Warszawa, 1991
• [40] Morrison F.: Sztuka modelowania układów dynamicznych, WNT, Warszawa, 1996
• [41] Kosmal J.: Elektryczne silniki i układy napędowe obrabiarek i maszyn technologicznych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 1993
• [42] Osiński Z. (redaktor): Tłumienie drgań, PWN, Warszawa, 1997
• [43] Zajączkowski J.: Torsional Vibrations of Shafts in a Sewing Machine, Fibres & Textiles in Eastern Europe, s. 49-50, 1996
• [44] Zajączkowski J.: Dynamics of Mechanisms driving a Needle and a Hook in a Sewing Machine, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, z. 54, No 760, s. 5-12, 1996
• [45] Zajączkowski J.: Vibratons of a crank-shaft in a sewing machine induced by a zigzag mechanism. International Journal of Clothing. Science and Technology. Vol. 11, No 1, s. 53-59, 1999
• [46] Zajączkowski J.: Torsional Vibrations of a Hook Shaft in a Sewing Machine, Fibres & Textiles in Eastern Europe, I-III, S. 51-53, 1999
• [47] Kapusta H.: Analiza zjawisk kinetycznych w procesie igłowania runa włókienniczego, II Konferencja Naukowa Wydziału Włókienniczego, s. 25-26, Łódź, 1998
• [48] Kapusta H.: Analiza dynamiczna pracy igłowarki, Praca własna w PŁ (niepublikowana) 1999
• [49] Kapusta H Model matematyczny igłowarki, III Konferencja Naukowa Wydziału Włókienniczego, s. 1-4, Łódź, 2000
• [50] Kapusta H.: Model matematyczny igłowarki, jako podstawa diagnostyki symulacyjnej, XXVII Ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyki Maszyn, Węgierska Górka, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, No 2, s. 135-138, 2000
• [51] Kapusta H., Strzelecki S.: Numerical Analysis of Needle Punching Machine Journal Bearings Operation, Proc. of International Textile Conference IMTEX 2000 oraz Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej No 58, s. 341-347, 2000
• [52] Wilk A., Łazarz B., Madej H.: Diagnosis of industrial gears, Proceed. Sixth International Congress on Sound and Vibration, Denmark, Juny, s. 3025-3030, 1999
• [53] Wilk A., Łazarz В.: Investigation of teeth wear influence on a transmission housing vibration, Proceed. Inter-Noise’1998
• [54] Dąbrowski Z., Radkowski S., Wilk A.: Dynamika przekładni zębatych. Badania i symulacja w projektowaniu eksploatacyjnie zorientowanym, Warszawa - Katowice - Radom 2000
• [55] Retting H.: Innere dynamische Zusatzkrafte bei Zahnradgetrieben, Aut. Antriebstechnik, No 11, s. 655-663, 16(1977)
• [56] Dąbrowski Z., Pankiewicz L: Badania symulacyjne wykorzystania symptomów nieliniowych w diagnostyce wibroakustycznej, Przegląd Mechaniczny, s. 29-32, 11-12/1998
• [57] Müller L Przekładnie zębate - dynamika, WNT, Warszawa, 1986
• [58] Dudziak M Przekładnie cięgnowe, PWN, Warszawa, 1997
• [59] Dudziak M.: Energy loss in non-linearly elastic materials with rubber elastomer as an example, Machine Dynamics Problems, Vol. 7, s. 57-71, 1994
• [60] Bielawski S.: Teoria napędu elektrycznego, WNT, Warszawa, 1978
• [61] Mrożek B., Mrożek Z.: Matlab 5.x, Simulink 2.x poradnik użytkownika, PLJ, Warszawa, 1998
• [62] Osowski S.: Modelowanie układów dynamicznych z zastosowaniem języka Simulink, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 1999
• [63] Brzózka J., Dorobczyński L.: Programowanie w Matlab, ZWP „HEL”, Warszawa 1998
• [64] Kapusta H.: Analysis of Forces Transmitted by Needling in Dynamic Conditions, Fibres & Textiles in Eastern Europe (w druku)
• [65] Pilch Z., Trawiński T.: Wpływ stosowania sprzęgieł zębatych na wyniki pomiaru momentu elektromagnetycznego w silnikach indukcyjnych. Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej Politechniki Śląskiej s. 287-292, No 13/2000
• [66] Pilch Z., Kłapyta G.: Stanowisko do pomiaru momentów w silnikach indukcyjnych metodą dynamiczną - zagadnienia projektowe, Istebna - Pietraszonka, Archiwum Konferencji PTETiS, Vol. 8, 1999
• [67] Bojanowski J.: Podstawy konstrukcji maszyn, Laboratorium, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1994
• [68] Piasecki S.: Zagadnienia użytkowania maszyn i środków transportowych, Warszawa - Lublin, s. 7-12, 1995
• [69] Niziński S.: Nowa strategia obsługiwania maszyn. Eksploatacja maszyn, No 5-6, 1990
• [70] Żółtowski B.: Podstawy diagnostyki maszyn, ATR - Bydgoszcz, 1996
• [71] Cempel Cz.: Podstawy wibroakustycznej diagnostyki maszyn, WNT, Warszawa, 1982
• [72] Cempel Cz. (redaktor): Diagnostyka maszyn. Zasady ogólne. Przykłady zastosowań, MCNEMT Radom, 1992
• [73] Cempel Cz.: Signals, Symtoms, faults condition oriented multi dimensional monitoring of systems in operation, XXVIII Ogólnopolska Konferencja DIAGNOSTYKA MASZYN, Węgierska Górka, s. 103-118, 2001
• [74] Müller L.: Dynamika przekładni zębatych, PWN, 1995
• [75] Bartelmus W.: Wspomaganie wnioskowania diagnostycznego stanu przekładni zębatych symulacją komputerową, Kongres Diagnostyki Technicznej s. 55-60, 1996
• [76] Borowski R.: Diagnostyka napędu elektrycznego z silnikiem indukcyjnym zasilanym przez przemiennik częstotliwości, XXVII Ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyka Maszyn, s. 63-68, 2000
• [77] Cholewa W., Kaźmierczak J.: Diagnostyka techniczna maszyn, Gliwice, 1992
• [78] Strzelecki S., Someya T.: Maximum Oil Film Pressure and Temperature of Dynamically loaded Journal Bearing, Proceedings of the 5th International Tribology Cinf. In Australia, Brisbane, s. 219-224, 1998
• [79] Kiciński J.: Poprzeczne łożyska ślizgowe, Ossolineum 1993
• [80] Strzelecki S., Kapusta H.: Tribological System of dynamically Loaded Journal Bearings of Needle Punching Machine, First Mediterranean Tribology Conference, Jerusalem, 8-9 November 2000
• [81] Jędrzejowski J.: Mechanika układów korbowych silników samochodowych. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1986
• [82] Kapusta H.: Diagnozowanie wrzecion przędzalniczych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, nr 1, s. 125-130, Instytut Transportu 1997
• [83] Moczulski W.: Metody pozyskiwania wiedzy dla potrzeb diagnostyki maszyn, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, z. 130, s. 162, Gliwice 1997