Selection of form factors of machine carrying systems in reliance on the process duty

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Problems of dynamic behavior in load-carrying systems of technological machines under operational conditions are discussed. The goal of this study was to develop recommendations for selection of the fabric assortment for these machines (using an STB loom as an example). This study is urgent due to the lack of recommendations for selection of technological equipment and unified methods for account of the dynamic character of a technological force. The precision of the computational model for carrying systems, suggested by the authors earlier, is improved in this study by introducing additional elements required for operation of looms during production of the determined fabric assortment. The frequency spectrum of intrinsic vibrations of load-carrying systems for a series of STB looms with widths 180, 190, 220, 250 and 330 cm were determined more precisely using SolidWorks CAD system and finite-element CAE complex ANSYS. The first frequency varies in the range from 24.9 Hz (STB-180 loom) to 17.7 Hz (STB-330 loom), second frequency varies from 26.7 Hz to 20.8 Hz, and the third one varies from 54.8 Hz to 25.2 Hz. It is demonstrated that the technological loading from tension of warp fibers can be presented as loading from static force from preliminary tension of the mobile ram spring and dynamic component depending on operation of the machine mechanisms. It is also demonstrated that load-carrying systems of looms under certain operational conditions can approach resonance conditions. Movements of individual elements in load-carrying systems caused by technological loading presented by a Fourier series are determined. The obtained results make it possible to develop specific recommendations for discrimination of assortment ranges of STB looms in accordance with the requirements to hygiene and sanitary conditions during work on this equipment. During design of technological equipment, it is suggested to use technological loading in the form of a sinusoidal pulse with the period equal to turnaround time of the loom main shaft and amplitude equal to the static component of the acting force for chosen fabric assortment. Using the frequency spectrum of forced vibrations obtained by expansion of the technological loading in a Fourier series, it is suggested to develop constructions of load-carrying systems from the ratio between frequencies of forced and free vibrations equal to three or higher.

About the authors

Yu. I Podgornyj

Novosibirsk State Technical University; Novosibirsk Technological Institute (branch) Moscow State University of Design and Technology

Email: pjui@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation; 35, Krasny prospect (5, Potaninskaya st.), Novosibirsk, 630099, Russian Federation

V. Yu Skeeba

Novosibirsk State Technical University

Email: skeeba_vadim@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

A. V Kirillov

Novosibirsk State Technical University; Novosibirsk State Pedagogical University

Email: kirillovalvs@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation; 28, Viluiskaya st., Novosibirsk, 630126, Russian Federation

O. V Maksimchuk

Novosibirsk Technological Institute (branch) Moscow State University of Design and Technology

Email: ovmak@ngs.ru
35, Krasny prospect (5, Potaninskaya st.), Novosibirsk, 630099, Russian Federation

D. V Lobanov

Bratsk State University

Email: mf_nauka@brstu.ru
40, Makarenko st., Bratsk, 665709, Russian Federation

V. R Gleim

Novosibirsk State Technical University

Email: v_gleim@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

A. K Zhigulev

Novosibirsk State Technical University

Email: alexey-zhigulev@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

O. V Sakha

Novosibirsk State Technical University

Email: olga-v205@rambler.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

References

  1. Подгорный Ю.И. Методы исследования заправок, их синтез и разработка критериев оптимальности условий эксплуатации ткацких станков при формировании плотных тканей: дис. … д-ра техн. наук: 05.19.03; 05.02.13: защищена 20.05.1990: утв. 07.12.1990. - Кострома, 1990. - 541 с.
  2. Подгорный Ю.И., Афанасьев Ю.А., Кириллов А.В. Исследование и выбор параметров при синтезе и эксплуатации механизмов технологических машин: монография. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 196 с.
  3. Атапин В.Г. Многоуровневое проектирование корпусных конструкций многоцелевых станков // Вестник машиностроения. - 1999. - № 1. - С. 9-12.
  4. Атапин В.Г. Проектирование несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков с учетом точности, производительности, массы // Вестник машиностроения. - 2001. - № 2. - С. 3-6.
  5. Атапин В.Г. Оптимизация несущей системы стола тяжелого многоцелевого станка // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2006. - № 4 (33). - С. 30-32.
  6. Атапин В.Г. Метод декомпозиции в проектировании многоцелевых станков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 1 (62). - С. 61-68.
  7. Кирилин Ю.В., Еремин Н.В. Исследование несущей системы станка методом конечных элементов // СТИН. - 2002. - № 8. - С. 19-21.
  8. Кирилин Ю.В., Дышловенко П.Е., Еремин Н.В. Моделирование подвижного и неподвижного стыка металлорежущего станка // СТИН. - 2003. - № 9. - С. 22-28.
  9. Кирилин, Ю.В. Совершенствование несущих систем фрезерных станков на основе их моделирования и расчета динамических характеристик: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01. - Ульяновск, 2006. - 345 с.
  10. Проектирование автоматизированных станков и комплексов. В 2 т. Т. 1 / под ред. П.М. Чернянского. - 2-е изд. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 336 с. - ISBN 978-5-7038-3810-5.
  11. Чернянский П.М. Основы проектирования точных станков. Теория и расчет: учебное пособие. - М.: КноРус, 2010. - 239 с. - ISBN 978-5-406-00381-7.
  12. Моделирование несущих систем технологических машин / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, А.В. Кириллов, В.Н. Пушнин, И.А. Ерохин, Д.Ю. Корнев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 2 (63). - С. 91-99.
  13. Wang X.R., Jin J.Q., Li Y.Z. The harmonic response analysis of workover rig platorm base on ANSYS Workbench // Advanced Materials Research. - 2014. - Vol. 945-949. - P. 766-769. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.945-949.766' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.945-949.766.
  14. Lee H.H. Finite element simulations with ANSYS Workbench 15. - [S. l.]: SDC Publ., 2014. - 600 p. - ISBN-10 1585039071. - ISBN-13 978-1585039074.
  15. Chen X., Liu Y. Finite element modeling and simulation with ANSYS Workbench. - 1st ed. - Boca Raton: CRC Press, 2014. - 411 p. - ISBN-10 1439873844. - ISBN-13 978-1439873847.
  16. Integration of production steps on a single equipment / V. Skeeba, V. Pushnin, I. Erohin, D. Kornev // Materials and Manufacturing Processes. - 2015. - Vol. 30, iss. 12. - P. 1408-1411. - doi: 10.1080/10426914.2014.973595.
  17. Skeeba V., Ivancivsky V., Pushnin V. Numerical modeling of steel surface hardening in the process of high energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 698. - P. 288-293. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.698.288' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.698.288.
  18. Zhang X., Chen Y., Yao W. Relationship between bridge natural frequencies and foundation scour depth based on IITD method // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. - 2013. - Vol. 6, iss. 1. - P. 102-106.
  19. Actual problems and decisions in machine building / ed. by V.Yu. Skeeba. - Pfaffikon: Trans Tech Publ., 2015. - 344 p. - (Applied Mechanics and Materials; vol. 788). - ISBN 978-3-03835-551-9.
  20. Cheng L.L. The finite element and experimental analysis of the natural frequency of the cantilever sheet and model verification based on levy method // Applied Mechanics and Materials. - 2013. - Vol. 344. - P. 132-135. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.344.132' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.344.132.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».