بخشی از مقاله
چکیده
ماشینهای باماکو پارچههایی با حاشیه مناسب تولید میکنند اما باتوجه به مصرف زیاد انرژی و درنتیجه عدم صرفه اقتصادی، از این ماشینها برای تولید انواع پارچه استفاده نمیشود. امروزه به علت مزایای زیاد ماشین-های بیماکو از آنها بهطور گستردهتری استفاده میکنند و از ماشینهای باماکو تنها برای برخی منسوجات خاص مانند چادر و پارچههای صنعتی، آن هم با حجم تولید کم، استفاده میشود.
در تحقیق حاضر، مکانیزم جدیدی برای پودگذاری پیشنهاد شد تا در آن، با حذف نیروهای اصطکاکی ماکو بهوسیله یک ریل مناسب واقع در دهنه، مصرف انرژی کاهش و سرعت ماشین افزایش یابد . به این منظور، پس از طراحی مکانیزم توسط نرم-افزار Solid work و ساخت آن، برای بررسی سرعت حرکت و انرژی مصرفی ماکو در دهنه، از نرمافزار Abaqus برای شبیهسازی مکانیزم استفاده شد. نتایج نشان داد که در مکانیزم جدید، از نیروهای وارد بر ماکو طی مسیر حرکت آن در دهنه، کاسته شده و درنتیجه میزان انرژی مصرفی موردنیاز برای حرکت ماکو کاهش مییابد. همچنین نمودار سرعت بهدست آمده از شبیهسازی نیز کاملا شبیه به نمودار سرعت در مکانیزم قدیمی بود و صحت کار مکانیزم جدید تصدیق شد.
-1 مقدمه
ماشینهای بافندگی بر اساس مکانیزم پودگذاری که دارا هستند، به دو دسته باماکو و بیماکو تقسیم میشوند. ماشینهای بافندگی بدون ماکو دارای سرعت بیشتری نسبت به ماشینهای باماکو هستند. به طور کلی سرعت ماشین از زیاد به کم در ماشینهای بافندگی به ترتیب به ماشین جتهوا، جت آب، راپیری، پروژکتایل و در نهایت ماشین باماکو اختصاص دارد. حاشیهها به دو دسته کلی تقسیم میشوند که شامل حاشیه بسته و باز میباشد.
در ماشینهای باماکو به این علت که نخ پود، روی ماسوره بافندگی پیچیده شده است و همراه ماکو از داخل دهنه عبور میکند، هنگام برگشت ماکو از هر سمت، نخ پود با نخهای تار کناره بافته میشود و حاشیه بسته ایجاد میگردد. یکی از دلایلی که امروزه با وجود تمام محدودیتهای ماشین بافندگی باماکو، از این ماشین استفاده میشود همین حاشیه مناسب تشکیل شده میباشد.
در ماشینهای بافندگی بیماکو به دلیل اینکه پودگذاری از یک سمت ماشین انجام میشود و نخ پود در هر دور یا یک دور در میان، بریده میشود، حاشیه ایجاد شده به صورت حاشیه باز است.[1] با فرض توان پودگذاری مساوی در ماشینهای بافندگی مختلف، انرژی موردنیاز برای به حرکت درآوردن اجزای مختلف ماشینهای بیماکو بهعلت کمتر بودن اجزای متحرک ماشین، بسیار کمتر از ماشینهای بافندگی باماکو میباشد.[2] هدف از طراحی مکانیزم ماکو- ریل ماکو، کاهش انرژی مصرفی برای بافت یک پود و افزایش سرعت ماکو در دهنه میباشد، به عبارتی با یک انرژی یکسان بتوان با سرعت بیشتری پودگذاری را انجام داد به طوری که حاشیه به صورت بسته باقی بماند.
1؛-1 تعیین مسیر حرکت ماکو و تاثیر نیروهای گریز از مرکز در پرواز آن
در حالت ایدهآل اگر مسیر حرکت ماکو بر روی یک دستگاه مختصات که محورهای آن در امتداد طول و عرض کف دفتین - میز ماکو - باشد ترسیم شود، مسیر آن باید یک خط مستقیم در طول دفتین باشد و این فقط در صورتی امکان پذیر است که دفتین در تمام مدت پرواز ماکو، در حال سکون به سر برد. حال آنکه دفتین در زمان پرواز ماکو حرکت میکند و ماکو را در جهتی عمود بر مسیر خود حرکت میدهد. بنابراین ماکو همزمان با جلو رفتن، یک حرکت عرضی خواهد داشت. دفتین هنگام پرواز ماکو در هر جهت، حدود 4 سانتیمتر طی میکند.
سرعت دفتین در زمان ورود ماکو به داخل دهنه 0/7 متر بر ثانیه است و به تدریج که به نقطه مرگ عقب نزدیک میشود این سرعت تا صفر تنزل میکند و بعد از نقطه مرگ عقب دوباره و تا زمانی که ماکو از دهنه خارج شود، تا 0/8 متر بر ثانیه افزایش مییابد. بدین ترتیب ماکو در طول مسیر خود در جهت عمود بر مسیر اصلی نیز توسط دفتین به عقب و جلو - جهات حرکت دفتین - برده میشود. چون این مسیر منحنی شکل است - مسیر حرکت کف دفتین - بنابراین بر ماکو در مسیر عرضی یک نیروی گریز از مرکز تاثیر میکند:
که در رابطه 1، m جرم ماکو، Vl سرعت دفتین و rl شعاع پایه دفتین - فاصله محور دوران تا کف دفتین - میباشند. در مکانیزم ماکو- ریل ماکو، برای کاهش نیروهای وارد بر حرکت ماکو در دهنه، از ریل ماکو استفاده شد تا مسیر منحنی شکل و درنتیجه نیروی گریز از مرکز وارد شده بر ماکو حذف شود.
-2 طراحی، ساخت و شبیهسازی مکانیزم جدید پودگذاری - ماکو- ریل ماکو -
برای طراحی مکانیزم جدید پودگذاری از نرمافزار Solid work استفاده شد. هدف از طراحی این مکانیزم جدید، به حداقل رساندن نیروهای مقاوم در برابر حرکت ماکو با استفاده از یک ریل مناسب واقع در دهنه میباشد. پس از طراحی مکانیزم، ابعاد مناسب و بهینه ماکو و ریل ماکو بررسی شد و به کمک دستگاههای لازم و مواد مناسب مکانیزم جدید ساخته شد. درنهایت برای شبیهسازی حرکت ماکو در مکانیزم جدید از نرمافزار Abaqus استفاده شد.
1؛-2 طراحی مکانیزم ماکو-ریل ماکو
در این مکانیزم، یک ریل ثابت داخل دهنه قرار گرفته و ماکو روی ریل سر میخورد. ریل مورد نظر شامل برشهای 5 میلی-متری در سرتاسر خود میباشد تا به راحتی داخل دهنه قرار گیرد. شکل 1 نمای کلی مکانیزم ماکو-ریل ماکو را بههمراه نخ-های تار تشکیلدهنده دهنه، از زوایای مختلف نشان میدهد.
شکل :1 نمای کلی مکانیزم ماکوBریل ماکو از زوایای مختلف الف - نمای جانبی ماکوی در حال ورود به دهنه ب - نمای روبهرو ماکوی در حال ورود به دهنه
لازم به ذکر است که اصول پودگذاری در این مکانیزم همانند اصول پودگذاری در ماشینهای باماکوی قدیمی است. تفاوتی که میتوان مشاهده کرد وجود ریل به جای میز ماکو است که حرکت بدون اصطکاک ماکو در دهنه را تامین میکند. ماکو در این مکانیزم یک خط مستقیم را طی میکند و مسیر منحنی شکل با تحدب به سمت شانه موجود در مکانیزم قدیمی، وجود ندارد.
در این مکانیزم، ساختار ماکو به نحوی طراحی شد که از نظر آیرودینامیکی، اصطکاک کمتری با هوا داشته باشد. به منظور حرکت مستقیم ماکو روی ریل، شیاری در کف ماکو تعبیه شد که شکل شیار، دقیقا همانند شکل سطح بالایی ریل است. برشهای ماکو بهنحوی است که ماکو در راستای عمود داخل ریل قفل میشود و حرکت در راستای عمودی بین ماکو و ریل صورت نمیگیرد و درنتیجه حرکت ماکو فقط در جهت افقی داخل دهنه میباشد. در شکل 2، شیار موجود در زیر ماکو دیده میشود. نمای کلی ریل شامل برشهای ایجاد شده در شکل 3 قابل مشاهده است.
طول کل ریل، هماندازه عرض ماشین می-باشد. علت انحنای قارچی شکل موجود در قسمت فوقانی ریل، کم کردن اصطکاک ریل با ماکو میباشد. اگر این سطح مقطع به صورت مستطیل درنظر گرفته شود، سطح تماس ریل و ماکو بیشتر شده و نیروی اصطکاکی بیشتری به ماکو وارد میشود. قسمت فوقانی ریل نیز دارای شیب است که دلیل آن لغزش راحت نخهای تار روی ریل میباشد. این نوع طراحی از راهنمای پروژکتایل، الهام گرفته شده است.
شکل :2 نمای شیار زیر ماکو جهت حرکت شکل :3 نمایی از ریل ماکوی طراحی شده صحیح روی ریل از زوایای متفاوت
2؛-2 ساخت مکانیزم ماکو-ریل ماکو
با توجه به اینکه در اثر اصطکاک، پلیآمید روغنی با نام زلامید، نوعی روغن از خود تراوش میکند و دارای ضریب اصطکاک بسیار پایین و چگالی 1/1 گرم بر سانتیمتر مکعب است، بهعنوان ماده اولیه مناسب برای ساخت ماکو و ریل ماکو انتخاب شد. دو سر ماکو بهصورت مخروطی شکل در نظر گرفته شد که برای برش مفتول پلیمری به شکل مخروط، از دستگاه تراش استفاده شد. شکل 4 نمایی از دو سر مخروطی ماکوی ساخته شده را نشان میدهد. برای ساخت ریل ماکو نیز از یک مفتول استوانهای زلامید با طول یک متر و قطر 50 میلیمتر استفاده شد که صاف و مسطح کردن چهار جهت استوانهای ریل به کمک دستگاه فرز انجام شد. در شکل 5 ریل ماکو دیده میشود.
شکل :4 نمایی از ماکوی ساخته شده با دو سر مخروطی
شکل :5 نمایی از ریل ساخته شده با شیبهای دندانه ریل
پس از ساخت ماکو و ریل آن، برای پرتاب ماکو از سلونوئید استفاده شد به طوری که در دو سر ریل، دو سلونوئید قرار گرفت تا وظیفه پرتاب را انجام دهد که به این منظور، مدار مناسب تهیه شد.
