Порівняльний аналіз механізмів переміщення нижнього транспортуючого органа швейної машини

Abstract

У роботі здійснено комплексний кінематичний аналіз кількох механізмів переміщення матеріалу в швейних машинах, зокрема типових важільних систем М1, М2, М3, а також запропонованого нового механізму М4. Основною метою дослідження було оцінити ефективність зазначених механізмів у контексті реалізації інноваційного способу та пристрою, розроблених авторами для покращення процесу транспортування матеріалу в промисловому швейному обладнанні. Кінематичні характеристики механізмів досліджувалися з використанням методів теорії механізмів і машин. Розрахунки та побудову графіків виконано в середовищі Mathcad. У процесі дослідження побудовано траєкторії руху транспортуючих органів і синхрограми їхніх кінематичних показників. Критеріями оцінки прийнято значення кінематичних характеристик нижнього транспортуючого органу, які суттєво впливають на якість роботи нового пристрою для переміщення матеріалів. Зокрема, враховувалися: максимальне значення кута нахилу |𝛼ₘₐₓ| дотичної до поверхні транспортуючого органу до напряму транспортування; величина горизонтальної складової швидкості 𝜈ₓ транспортуючих органів у момент розриву їхньої магнітної взаємодії; максимальне додатне значення горизонтальної складової прискорення 𝑎ₓ верхнього транспортуючого органу при робочому ході; інтенсивність ударних навантажень на верхній транспортуючий орган, що характеризується аналогом ривків у вертикальному напрямку. Ці параметри є ключовими для забезпечення ефективної роботи пристрою, який використовує магнітну взаємодію між верхнім (неодимовий магніт) і нижнім транспортуючими органами. Запропоновані спосіб і пристрій спрямовані на вирішення проблеми відносного зсуву шарів матеріалу (посадки), що є однією з основних проблем швейного виробництва. Аналіз показав, що механізм М4 є оптимальним для реалізації нового способу, хоча типові механізми (М1, М2, М3) також можуть бути застосовані за умови відповідного проектування.

This study presents a comprehensive kinematic analysis of several material feed mechanisms used in sewing machines, including typical lever systems M1, M2, M3, as well as a newly proposed mechanism M4. The main objective of the research was to evaluate the effectiveness of these mechanisms in implementing the innovative feeding method and device developed by the authors to improve the material transportation process in industrial sewing equipment. The kinematic characteristics of the mechanisms were investigated using classical methods of mechanism and machine theory. Calculations and diagram construction were performed using the Mathcad software environment. During the study, the motion trajectories of the feeding elements and kinematic synchronograms were constructed. The evaluation criteria were based on the kinematic parameters of the lower feeding element, which significantly influence the performance of the new material feeding device. In particular, the following were considered: the maximum inclination angle of the tangent to the surface of the feeding element relative to the feeding direction; the horizontal velocity component 𝜈𝑥 of the feeding elements at the moment of magnetic decoupling; the maximum positive horizontal acceleration 𝑎𝑥 of the upper feeding element during the working stroke; and the impact loading intensity on the upper feeding element, represented by a vertical jerk analogue. These parameters are critical for ensuring the efficient operation of the proposed device, which is based on magnetic interaction between the upper (neodymium magnet) and lower feeding elements. The proposed method and device aim to address the issue of relative material layer displacement (fabric shifting), which is one of the major problems in sewing production. The analysis showed that mechanism M4 is the most suitable for implementing the new method, although standard mechanisms (M1, M2, M3) may also be used with proper design adjustments.