Устройство для определения деформационных свойств трикотажных полотен при растяжении неразрушающим методом
Владельцы патента RU 2456594:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерению деформационных свойств трикотажных полотен при растяжении, и может быть использовано для определения растяжимости при нагрузках меньше разрывных и необратимой деформации трикотажа при растяжении. Устройство обеспечивает возможность оценки деформационных свойств трикотажных полотен инструментальным неразрушающим методом. Дополнительно на предлагаемом устройстве возможны определение деформационных свойств трикотажа при пространственном деформировании, оценка величины поперечного сокращения при растяжении и растяжимости при фиксированной ширине пробы неразрушающим методом. На этом же устройстве возможно испытание образцов в форме прямоугольника различной ширины, а также кольцеобразных образцов в соответствии со стандартной методикой. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерению деформационных свойств трикотажных полотен при растяжении, и может быть использовано для определения растяжимости и необратимой деформации при нагрузках меньше разрывных.
Характеристики, получаемые при приложении нагрузок меньших разрывных, дают возможность судить о поведении трикотажа при изготовлении изделий и в процессе эксплуатации. Наиболее ценными для трикотажных полотен являются характеристики растяжимости, которые учитывают при разработке конструкций изделий из трикотажных полотен для определения величин конструктивных прибавок и пределов заужения [1].
Известны устройства для определения деформационных свойств при растяжении трикотажа при одноосном растяжении. Классическими являются разрывные машины, имеющие один неподвижный зажим, соединенный с силоизмерительным устройством, и один подвижный зажим, приводимый в движение электродвигателем [1]. К положительным свойствам таких устройств можно отнести широкий диапазон видов испытываемых материалов, величин прикладываемых нагрузок и применяемых скоростей нагружения. Однако разрывные характеристики трикотажа не в полной мере характеризуют его поведение при эксплуатационных нагрузках, которые значительно ниже разрывных. На разрывной машине типа РМ-3 возможно испытание на растяжимость при небольших нагрузках, если зажимы заменить крючками [2].
Существует устройство [3], которое при фиксации в зажимах разрывной машины позволяет проводить испытания по определению показателей растяжимости трикотажных полотен при фиксированной ширине образца. За счет увеличенной ширины образца на этом же устройстве предложено определять величину поперечного сокращения образца в средней зоне, где краевой эффект не действует.
Для определения деформационных свойств трикотажа при нагрузках меньше разрывных предназначено устройство ПР-2 и его модификация ПР-3, фиксирующее удлинение образца трикотажа при заданной нагрузке [2]. Это устройство позволяет определять деформационные свойства трикотажа при малых эксплуатационных нагрузках, меньших, чем разрывные. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком известных устройств для определения деформационных свойств полотен при растяжении (растяжимости и остаточной деформации при нагрузках меньше разрывных) является то, что на них возможны испытания только разрушающими методами, то есть вырезаются образцы полотна, которые после испытания непригодны для использования по прямому назначению.
Техническим результатом изобретения является создание простого в использовании устройства, обеспечивающего возможность оценки деформационных свойств трикотажных полотен инструментальным ненарушающим целостность полотна методом. Дополнительно на предлагаемом устройстве возможны определение деформационных свойств трикотажа при пространственном деформировании, оценка величины поперечного сокращения при растяжении и растяжимости при фиксированной ширине полотна неразрушающим методом.
На предлагаемом устройстве можно реализовать и разрушающий метод определения деформационных свойств при растяжении. В этом случае осуществляется испытание образцов в форме прямоугольника различной ширины, а также кольцеобразных образцов в соответствии со стандартной методикой.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
1 - схема устройства (фронтальный вид) при испытании полотна в рулоне материала (реализация неразрушающего метода);
фиг.2 - схема устройства (фронтальный вид) при испытании с использованием съемных полусферических поверхностей;
фиг.3 - схема устройства (вид сверху) при испытании кольцеобразного образца (реализация разрушающего метода).;
фиг.4 - цифровое изображение устройства.
Предлагаемое устройство содержит горизонтально расположенную несущую платформу 8, на которой смонтированы все его функциональные элементы. В состав устройства входят неподвижный зажим 6 и подвижный зажим 3 для фиксации полотна, натяжное устройство 1 для растяжения полотна, упругий элемент (динамометр) 2. Сменные зажимы 5 обеспечивают фиксацию и растяжение участка полотна или прямоугольного образца требуемой ширины. Боковые направляющие 10 подвижного зажима необходимы для равномерной по ширине деформации испытуемого материала. Г-образная стойка 21 неподвижного зажима и винт 20, имеющий верхнее расположение и максимально смещенный к краю стойки относительно платформы, позволяют пропускать полотно между основанием 19 неподвижного зажима 6 и платформой 8. На стойке 12 располагается рулон материала. Веб-камера 16, закрепленная на стойке, соединена с ЭВМ 17 и предназначена для оценки деформационных свойств полотен при растяжении методами прямых наблюдений путем оптико-электронной обработки изображений.
Съемные скобы 18 П-образной формы с крючками устанавливаются при испытании кольцеобразных образцов. Съемные полусферические поверхности 7 устанавливаются при необходимости пространственного деформирования полотна. Дополнительно устройство содержит съемные элементы 15 с вертикальными подвижными иглами, расположенные в направляющих пазах 14 и обеспечивающие испытание при фиксированной ширине полотна.
Устройство работает следующим образом.
Полотно трикотажное 11 в рулоне располагают на стойке 12. Край полотна закрепляется в неподвижном зажиме 6, при этом полотно располагается между основанием 19 неподвижного зажима и платформой 8 устройства. Сменные зажимы 5 используются для фиксации и растяжения участка полотна или прямоугольного образца требуемой ширины (например, шириной 50 мм в соответствии с шириной пробы по стандартному методу [2]). При испытании полотна с шириной рабочей зоны, отличной от стандартной, осуществляется пересчет прикладываемой нагрузки (с учетом стандартной 1,2 Н/см).
Расстояние между неподвижным зажимом 6 и подвижным зажимом 3 устанавливают равным 100 мм. Закрепление полотна в подвижном зажиме 3 осуществляют, как показано на фиг.1. В результате вращения маховика 13 натяжного устройства 1 производится растяжение закрепленной зажимами рабочей зоны полотна. Удлинение полотна определяют по шкале 9 с точностью до 1,0 мм при приложении стандартной нагрузки 6 Н [2]. Пружинный динамометр 2 позволяет задавать усилия, соответствующие эксплуатационным нагрузкам в изделиях.
Для определения необратимой деформации деформированную рабочую зону полотна оставляют на лапках прибора на 10 мин, в соответствии со стандартной методикой. Путем вращения маховика 13 натяжного устройства 1 снимают усилие до нулевого значения и по истечении 30 мин определяют длину рабочей зоны полотна по шкале. Используя полученные измерения, проводят необходимые расчеты для определения необратимой части деформации.
Предлагаемое устройство позволяет определять величину поперечного сокращения в полотне неразрушающим методом. Для этого на полотне предварительно наносятся параллельные линии на расстоянии, например, 100 мм друг от друга. После приложения заданной нагрузки 6 Н измеряют расстояние между проведенными линиями в средней части образца и по полученным значениям рассчитывают величину поперечного сокращения. Использование полотна, а не элементарного образца позволяет полностью исключить влияние краевого эффекта на результаты испытаний.
На предлагаемом устройстве также реализована возможность определения деформационных свойств (растяжимости и необратимой деформации при нагрузках меньше разрывных) при фиксированной ширине испытуемого образца, что соответствует условиям деформирования полотна при надевании изделия на фигуру человека. Отличительной особенностью является возможность реализации неразрушающего метода. При проведении испытаний при фиксированной ширине полотна съемные элементы 15 с вертикальными подвижными иглами устанавливают в направляющие пазы 14. Ширина рабочей зоны полотна при определении деформационных характеристик при фиксированной ширине составляет 100 мм в соответствии с расстоянием между направляющими пазами 14. После закрепления рабочей зоны полотна в неподвижном зажиме 6 края полотна расправляют и накалывают на иглы. При растяжении закрепленной зажимами рабочей зоны полотна осуществляется одновременное перемещение игл по направляющим пазов 14. Порядок проведения испытаний при фиксированной ширине полотна аналогичен испытаниям без фиксации боковых сторон.
Определение деформационных свойств трикотажа при пространственном деформировании на предлагаемом устройстве осуществляется с использованием съемных поверхностей 7 в форме полусферы, имитирующих объемные участки фигуры человека. Предварительно на полотне наносится мелом окружность, например, радиусом 30 мм. Осуществляется цифровая фотосъемка рабочей зоны полотна до деформирования. На платформу устанавливается съемная поверхность в форме полусферы и осуществляется деформирование рабочего участка полотна. После деформирования полотна удаляется съемная сферическая поверхность и повторно выполняется цифровая фотосъемка рабочей зоны. Оценка деформационных свойств полотен при пространственном растяжении осуществляется в результате оптико-электронной обработки изображений.
По отношению к прототипу предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:
- возможность оценки деформационных свойств трикотажных полотен (растяжимости и необратимой деформации при нагрузках меньше разрывных при продольном приложении нагрузки) инструментальным неразрушающим методом;
- возможность оценки растяжимости при фиксированной ширине пробы неразрушающим методом;
- возможность определения величины поперечного сокращения полотна при растяжении неразрушающим методом;
- возможность испытания образцов прямоугольной формы различной ширины;
- возможность оценки деформационных свойств трикотажа при пространственном деформировании.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в условиях производственного предприятия экспрессно без вырезания образцов определять деформационные свойства в любом участке цельного трикотажного полотна с помощью устройства, базирующегося на стандартном (ГОСТ 8847-85), при этом является простым в осуществлении и использовании, что является техническим результатом изобретения.
Список использованных источников
1. Торкунова З.А. Испытания трикотажа / З.А.Торкунова. - 2-е изд. перераб. - М.: Легпромиздат, 1985. - 200 с.
2. ГОСТ 8847-85 Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках, меньше разрывных.
3. Патент на полезную модель 75050, Российская Федерация, МПК G01N 33/36 (2006.01). Устройство для определения деформационных свойств трикотажного полотна / Шеромова И.А., Старкова Г.П., Новикова А.В., Дремлюга О.А. - опубл. 20.07.2008, БИ №20-2008.
1. Устройство для определения деформационных свойств трикотажных полотен при растяжении неразрушающим методом, содержащее средства закрепления испытуемого материала, нагружающую систему и шкалу для регистрации деформации полотна, отличающееся тем, что, с целью реализации возможности применения неразрушающего метода, все основные функциональные элементы расположены на горизонтальной платформе, при этом у неподвижного зажима, содержащего Г-образную стойку, винт имеет верхнее расположение и максимально смещен к краю стойки относительно платформы, а у неподвижного зажима отверстия под винты в основании зажима смещены максимально к краю относительно продольной оси для увеличения площади контакта между полотном и основанием зажима.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит съемные сменные зажимы, позволяющие изменять ширину рабочей зоны полотна.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит стойку для расположения рулона материала.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью проведения испытаний при фиксированной ширине полотна, дополнительно содержит съемные элементы с вертикальными подвижными иглами, расположенные в направляющих пазах несущей горизонтальной платформы.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью оценки деформационных свойств полотен при растяжении методами прямых наблюдений путем оптикоэлектронной обработки изображений, дополнительно содержит соединенную с ЭВМ цифровую фотокамеру, закрепленную на стойке.
