Устройство для испытания волокнистых материалов на растяжение

Изобретение относится к материаловедению и касается определения упругих и вязкоупругих свойств волокнистых текстильных материалов посредством испытания образцов текстильных материалов на растяжение. Устройство состоит из двух гибких тяг, связанных с основным двуплечим рычагом, механизма нагружения, механизма измерения деформации растяжения и узла закрепления образца. При этом в устройство дополнительно введен механизм измерения релаксации усилия, состоящий из сельсин-датчика и рычага. Рычаг закреплен на оси сельсин-датчика и связан жесткой тягой с механизмом нагружения, а гибкой тягой - с основным двуплечим рычагом. Технический результат - получение более полной информации о свойствах материалов за счет измерения дополнительных параметров. 2 ил.

 

Изобретение относится к материаловедению и касается определения упругих и вязкоупругих свойств волокнистых текстильных материалов, а именно создания устройства для испытания образцов текстильных полотен на растяжение.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является устройство для испытания нитей на растяжение [1], состоящее из двух гибких тяг, связанных с основным двуплечим рычагом и механизмом нагружения в виде площадки со штырями, расположенным на них грузом и привода перемещения площадки; механизмом измерения деформации растяжения в виде второго двуплечего рычага, закрепленного средней частью на сельсин-датчике измерения деформации растяжения и связанного одним из концов с одной из гибких тяг, а другим - с электроконтактной скобой; и узлом закрепления образца, включающего два зажима для образца и третий рычаг, имеющий привод, фиксатор, двумя гибкими тягами, шарнирно закрепленной на третьем рычаге рамкой с противовесом и электроконтактной скобой, рамка в свою очередь жестко связана с неподвижным зажимом.

Недостатком указанного устройства являются его ограниченные возможности, так как не удается проводить испытания при больших деформациях с одновременным осуществлением режима релаксации усилия, т.е. напряжения и последующим восстановлением после полной разгрузки образца, а также не удается расширять ассортимент исследуемых материалов.

Технической задачей изобретения является получение более полной информации о свойствах, с учетом специфики текстильных материалов за счет измерения дополнительных параметров при их деформировании.

Поставленная задача решается с помощью устройства для испытания волокнистых текстильных материалов на растяжение, состоящее из двух гибких тяг, связанных с основным двуплечим рычагом, механизмом нагружения, механизмом измерения деформации растяжения и узлом закрепления образца, в которое дополнительно вводят механизм измерения релаксации усилия, расположенный между основным двуплечим рычагом и механизмом нагружения, состоящий из сельсин-датчика и рычага, закрепленного на его оси и связанного жесткой тягой - с механизмом нагружения, а гибкой тягой - с основным двуплечим рычагом, который позволяет осуществить режим релаксации усилия с последующим восстановлением.

Такой режим испытаний обеспечивает контроль большего числа исследуемых параметров деформационных свойств текстильных материалов для решения задач в следующих направлениях: сравнительный анализ, целенаправленная технологическая регулировка и структурная обусловленность свойств изучаемых материалов, а также прогнозирование кратковременных и длительных процессов их деформирования.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить технологические возможности устройства, так как становится возможным измерять величину деформации волокнистых материалов в процессе релаксации усилия и после полной разгрузки образца и расширять номенклатуру исследуемых полотен.

На фигуре 1 приведена схема устройства.

Устройство содержит подвижный 1 и неподвижный 2 зажимы для образца испытуемого материала 3, расположенные в узле закрепления образца, механизм нагружения в виде площадки 4 со штырями 5, привода 6 перемещения площадки 4 и груза 7, расположенного на штырях 5, два двуплечих рычага: основной двуплечий рычаг 9, двуплечий рычаг 10 и рычаги 11, 22, гибкие тяги 12, 13 и жесткие тяги 14, 24.

Гибкая тяга 12 связана с одним из концом основного двуплечего рычага 9, а вторым концом - с механизмом измерения релаксации усилия в виде сельсин-датчика измерения релаксации усилия 23 и рычага 22, закрепленного на оси сельсин-датчика 23 и связанного через жесткую тягу 24 с грузом 7.

Тяга 13 в свою очередь связана одним из концов с противоположным концом того же двуплечего рычага 9, а вторым - с механизмом измерения деформации растяжения в виде сельсин-датчика измерения деформации растяжения 8 и двуплечего рычага 10, закрепленного средней частью на оси сельсин-датчика 8 и связанного одним из своих концов через жесткую тягу 14 с подвижным зажимом 1.

Устройство содержит рамку 15, противовес 16, закрепленные на рычаге 11, фиксатор 17 с приводом 18, установленные с возможностью взаимодействия с рычагом 11 и являющиеся составными частями узла закрепления образца, и электроконтактную скобу 19. Скоба 19 электрически связана с приводом 18 и установлена с возможностью взаимодействия с механизмом измерения деформации растяжения, т.е. со вторым концом рычага 10 и контактами 20 и 21.

При испытании образца 3 привод 6 опускает площадку 4 со штырями 5 до тех пор, пока не произойдет контакт груза 7 с поддоном 25 и груз не нагрузит через тяги 14 и 13 рычаг 9 и тягу 12. При этом захват 2 не перемещается, так как усилие от противовеса 16 удерживает его.

Рычаг 22, взаимодействующий с жесткой тягой 24, преобразует ее линейное перемещение, равное деформации образца 3, в угловое перемещение ротора сельсин-датчика 23, которое, в свою очередь преобразуясь в электросигнал, записывается самопишущим прибором.

Предлагаемый механизм измерения релаксации усилия начинает работать с момента контакта груза 7 с поддоном 25.

Сигнал датчика по своей силе увеличивается пропорционально перемещению контрольной точки, т.е. увеличению деформации растяжения. По достижении заданной величины деформации растяжения по сигналу от сельсин-датчика 23 происходит остановка двигателя 6.

После остановки имеет место условие: деформация растяжения ε=const, a усилие (напряжение) начинает релаксировать.

По достижении заданного отрезка времени производится включение двигателя 6 в обратном направлении, после чего усилие путем поднятия площадки со штырями полностью снимается и происходит восстановительный деформационный процесс, который измеряется сельсин-датчиком 8.

С помощью узла закрепления образца, т.е. рычага 11, противовеса 16, фиксатора 17 и привода 18 можно тщательно регулировать положение зажимов 1, 2 с соответствующими показаниями датчиков 8 и 23.

На фигуре 2а, б представлены графики изменения деформации растяжения и напряжения во времени, получаемые с помощью заявляемой конструкции.

На графиках видно, что имеются четыре стадии деформированного состояния волокнистого текстильного материала:

I - образец исследуемого материала подвергается растяжению до некоторой заданной величины деформации (т. 1, график а) и б)), т.е. допускаем, что происходит равномерное нарастание деформации и напряжения во времени;

II - зона простой релаксации, когда деформация образца сохраняется постоянной во времени, т.е. ε=const (отрезок 1-2, график а)), а напряжение в результате изменения конфигурации макромолекул и перестраивания межмолекулярных связей в растянутом образце начинает уменьшаться, т.е. релаксировать (отрезок 1-2, график б));

III - снятие деформации в режиме ε=const (отрезок 2-3, график а)) до момента полной разгрузки (т. 3, график б)), т.е до момента разгружения материала, когда напряжение (усилие) σ (Р) становится равным нулю;

IV - восстановительный деформационный процесс при условии δ=0.

Литература:

1. МПК G 01 N 3/08. А.с.СССР №1747997 "Устройство для испытания нитей на растяжение", 1992.

Устройство для испытания волокнистых текстильных материалов на растяжение, состоящее из двух гибких тяг, связанных с основным двуплечим рычагом, механизмом нагружения, механизмом измерения деформации растяжения и узлом закрепления образца, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен механизм измерения релаксации усилия, состоящий из сельсин-датчика и рычага, закрепленного на его оси и связанного жесткой тягой с механизмом нагружения, а гибкой тягой с основным двуплечим рычагом.