裁剪机中曲柄连杆滑块机构运动分析及维护保养

       文摘：在裁剪机中, 刀片对服装面料的裁剪是通过曲柄连杆滑块机构实现的。该滑块在高速运转情况下极易磨损，因此需要对曲柄连杆滑块机构进行运动分析。根据运动参量值、受力情况和工作条件，分析滑块和铜导轨的磨损、润滑情况，确定裁剪机维护保养方法，以提高裁剪机的使用寿命。

     在裁剪机中, 刀片对服装面料的裁剪是通过曲柄连杆滑块机构实现的。该滑块在高速运转情况下极易磨损，因此需要对曲柄连杆滑块机构进行运动分析，根据运动参量值、受力情况和工作条件，分析滑块和铜导轨的磨损、润滑情况，确定裁剪机维护保养方法。

     1  裁剪机工作过程及原理

     裁剪机工作原理如图1所示。电动机旋转驱动偏心轮1转动，通过连杆2带动滑块3作往复直线运动，与滑块联动刀片4形成对裁料的裁剪工作。

       图1

          在裁剪机中，刀片的往复直线运动速度是影响裁剪能力及质量的主要因素。根据裁剪面料，提高刀片切割面料速度时，需提高电机转速，滑块的线速度也提高，这将使机器的振动和噪声也增大，滑块易发热膨胀，可能导致滑块咬紧、卡死，使机器运转不灵活。由于摩擦发热，如果机器润滑不好，会加速滑块磨损，降低机器使用寿命。因此研究滑块磨损润滑情况及应力分布情况，便于设计及维护保养机器。

          2    曲柄滑块机构的运动分析

          在图2 所示的裁剪机曲柄滑块机构中，曲柄AB长度为R18毫米，连杆BC 长度为102毫米，曲柄以角速度ω做回转，θ是曲柄的转角，λ = R /L =0.18，滑块C位移速度及加速度为:

           s = R（ 1 － cosθ  + 0.5λsin2θ）

           v = Rω（ sinθ  + 0.5λsin2θ）     

            a = Rω2（ cosθ  + λcos2θ）

          当电机转速n=3 000转/分时滑块移动最大速度为5.65米/秒，最大加速度为1 455.3m/s2。

         当电机转速n=4 200转/分时滑块移动最大速度为7.92米/秒，最大加速度为2 852.3m/s2。

图2

       3   曲柄滑块机构的动力学特性

     图3为曲柄滑块机构的受力分析示意图，从曲柄R传到连杆L上的力F与滑块产生的压力Fx之间存在如下关系： Fx=Fsinθ。

 
图3

　　当电机功率P=750瓦,电机转速n=3 000转/分时，计算转矩M=9.8P/n=2.45Nm

　　连杆上的力为 F=M/（R×sina）, a为曲柄和连杆之间的夹角

　　当F最大时，a=2.1°，θ=0.5°，此时F=379kg   Fxmax=3 。

　　根据以上分析可以看出，滑块移动速度高，载荷大，在选择导轨材料时一定要考虑抗咬焊、耐磨损、抗腐蚀、抗疲劳强度的材料。裁剪机中导轨通常采用锡青铜材料，为便于润滑，在铜导轨上开设几个油槽，使油能够可靠地润滑到整个摩擦表面之间。