بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از نرمافزارهای المان محدود به منظور تحلیل و بررسی مکانیزمهای مختلف یکی از روشهای مرسوم میباشد. در این مقاله برای اولین بار دینامیک حرکت سوزن ماشین گردباف Falmac® ساخت کشور سنگاپور بر روی بادامک این ماشین به روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تغییرات تنش و ارتعاش در پایه و سر سوزن بررسی شد .
نتایج حاکی از آن بود که بیشترین دامنهی ارتعاش در پایه و سر سوزن در حرکت به سمت بالای سوزن رخ میدهد. علاوه بر این نتایج نشان میداد که دامنهی ارتعاش سر سوزن در ابتدای حرکت سوزن بیشتر از پایهی سوزن است. از این رو جهت طراحی بادامک ماشین گردباف باید بر روی قسمت صعود بادامک دقت بیشتری شود. از طرفی تغییرات تنش در سر سوزن بیشتر از پایهی سوزن است و این نیز موجب ایجاد جرک بیشتر در سر سوزن میشود. به همین دلیل است که شکست در سر سوزن ماشین گردباف بیشتر از پایهی سوزن میباشد.
1. مقدمه
یکی از متداولترین روشهای تولید پارچههای حلقوی پودی استفاده از ماشینهای گردباف است. عملیت بافت در این ماشین-ها با حرکت افقی و عمودی سوزن صورت میگیرد به گونهای که سوزن ابتدا بالا رفته و نخ را از نخبر دریافت میکند و با حرکت به سمت پایین خود عملیات بافت تکمیل میشود .[1] از این رو مکانیزم ایجاد حرکت عمودی وارد بر سوزن جهت افزایش سرعت ماشین و کاهش صدمات وارد بر سوزن بسیار مهم میباشد.
به صورت کلی مکانیزمهای حرکت سوزن در ماشینهای گردباف را میتوان به دو بخش تقسیم کرد:
1. بادامکی
2. الکترونیکی
مکانیزمهای بادامکی به علت سادگی عملکرد و همچنین هزینهی کمتر تعمیرات و خرید، جهت تولید پارچههای با طرحهای مختلف بسیار متداول است. در این مکانیزم بادامکها به دیوارهی ماشین ثابت شده و سوزنها درون سیلندر محکم قرار گرفتهاند. به گونهای که با حرکت چرخشی سیلندر سوزنها با سرعت ثابت بر روی بادامکها حرکت میکنند .[2] شکل - 1، شکل شماتیکی از حرکت سوزن بر روی بادامک را نشان میدهد.
شکل .1 حرکت سوزن بر روی بادامک
در مکانیزم بادامکی مهمترین نکته که باید آن را در نظر گرفت نیروهای وارد بر سوزن در حرکت بر روی بادامک میباشد. طی تحقیقات صورت گرفته نشان میدهد هرچه نیروهای تماسی بین پایهی سوزن و بادامک افزایش یابد، احتمال شکستگی در پایهی سوزن افزایش مییابد. همچنین با افزایش نیرویهای وارد بر پایهی سوزن احتمال شکستگی سر سوزن نیز افزایش مییابد زیرا تنشها ایجاد شده در پایهی سوزن به سر سوزن انتقال داده میشوند
شکل - 2 - نیروهای وارد بر سوزن در هنگام عبور سوزن از روی بادامک را نشان میدهد. بر طبق شکل - 2 - داریم:
که در رابطهی فوق R نیروی عکسالعمل بین سوزن و بادامک و Q مقدار نیروی لازم جهت حرکت عمودی سوزن در شیار سیلندر میباشد. m جرم سوزن و v سرعت خطی سوزن است. زاویهی بادامک با افق، P نیروی کششی وارد بر سر سوزن از طرف نخ، 1ضریب اصطکاک بین نخ و سوزن، 2 ضریب اصطکاک بین سوزن و بادامک و F مقدار نیروی دمپینگ ویسکوز میباشد . مقدار از رابطهی زیر محاسبه میگردد:
مقدار b طبق تحقیقات انجام گرفته برابر 3/15 سانتیمتر و مقدار k فاصلهی بین بادامک و سیلندر است
شکل.2 نیروهای وارد بر پایهی سوزن هنگام عبور از روی بادامک تحقیقات نشان میدهد هنگامی که بادامک از سیلندر دور میشود نیروهای دینامیکی موجود در بادامک نیز افزایش مییابد. در این مقاله به بررسی تغییرات تنش و ارتعاش در پایه و سر سوزن که یکی از مهمترین عامل شکستگی سوزن میباشد هنگام عبور از روی بادامک به روش المان محدود پرداخته شده است. تحقیقات قبلی به صورت مقطعی و در یه لحظهی خاص بوده و روند تغییرات در حرکت کامل سوزن از روی بادامک بررسی نشده است.
2. شبیه سازی المان محدود
1.2 مدل سازی
به منظور مدل سازی، بادامک و سوزن ماشین گردباف Falmac® ساخت کشور سنگاپور انتخاب گردید. بادامک انتخاب شده یک بادامک جهت بافت میباشد که در آن سوزن بیشترین حرکت به سمت بالا را دارد. سوزن و بادامک توسط نرمافزار CATIA V5R20 طراحی گردید. شکل - 3 - بادامک و سوزن ماشین گردباف به همراه شکل طراحیهای آنها را نشان میدهد.
