Устройство для исследования деформации вспененных одеждных материалов
Владельцы патента RU 2622497:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)
Заявленное изобретение относится к области швейного материаловедения и связано с определением деформации пористых вспененных материалов для одежды при сжатии. Заявленное устройство для исследования деформации вспененных одеждных материалов при сжатии содержит средство для крепления исследуемого образца, при этом воспринимающие элементы выполнены в виде двух плоских металлических пластин, на нижнем неподвижном элементе (1) расположена осевая конструкция с винтовой нарезкой (3), отвечающая за действие силы сжатия на материал (2) под действием внешнего давления, в том числе давления водной среды, и сохранение его толщины после снятия деформирующей нагрузки, при этом второй из воспринимающих элементов (4) выполнен с возможностью регулирования его высоты от исходной до заданной толщины сжатия материала (2) за счет деталей винтового сжатия (5) и (6). Технический результат заключается в обеспечении возможности измерения разницы толщины материала до приложения давления и после деформации при сжатии, которая сохраняется и после того, как это давление было снято. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области швейного материаловедения и связано с определением деформации пористых вспененных материалов для одежды при сжатии.
Способ определения деформации при сжатии вспененных полимерных материалов заключается в том, что материал помещается между двумя металлическими пластинами, высота которых регулируется на толщину материала, в центре пластин установлен механизм, отвечающий за перемещение материала вдоль оси в одну сторону при нагружении, работающий по принципу шурупа. Ввинчиваясь в материал, имеющий пористую структуру, он фиксирует сжатие материала, а при снятии давления не позволяет материалу вернуться в исходное состояние.
Использование вспененного пористого материала типа «неопрен» в швейной промышленности в основном сопряжено с производством костюмов для подводной эксплуатации. Такая среда подразумевает воздействие на материал давления воды с одновременным изменением материала по толщине, а при отсутствии давления - возвращение материала к исходному положению. Чтобы имитировать параметры гидростатического сжатия, необходимо поместить материал в гидростатическую камеру или в водную среду, но измерить, какое сжатие в момент максимального давления, нет возможности. В гидростатической камере нет связи с показателями материала - осязательно не представляется возможным, а применение специализированных приборов в камере не предусмотрено. В связи с этим возникает необходимость в использовании автономно работающего в условиях гидростатического давления устройства фиксации деформации сжатия материалов типа «неопрен», для чего выполняются предварительные измерения показателей сжатия вспененных материалов, которые дают внешнее давление, вне водной среды и с оценкой точности фиксации материалов в деформированном состоянии после снятия внешней нагрузки. Такие показатели являются стартовыми для проведения измерения в условиях гидростатической камеры с включением в нее осевой части предлагаемого измерительного устройства.
Известно устройство для определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды (патент №RU 136893 U1, от 20.01.2014). Данное изобретение относится к способу исследования процессов деформации защитных конструкций одежды под действием аэродинамической нагрузки. Способ определения аэродинамической деформации защитных конструкций одежды заключается в том, что объемно-упругие защитные конструкции одежды представляются моделью цилиндра и помещаются в дозвуковую аэродинамическую трубу с низкотурбулентным потоком воздуха и рабочей зоной, выполненной из прозрачного материала. Деформация объемно-упругих защитных конструкций одежды, происходящая под воздействием воздушного потока, фиксируется в рабочей зоне аэродинамической трубы с помощью цифровой фотосъемки, с последующей обработкой результатов с использованием программных продуктов. К недостатку устройства относится неточное определение параметров сжатия ввиду получения результатов, используя цифровую фотосъемку, а также несохранение материалом полученной деформации после того, как на него перестает оказываться давление.
Также известно устройство вставки для измерения деформации нагружаемого элемента конструкции (варианты) (патент №RU 139505 U1, от 20.04.2014). Измерительный элемент и воспринимающие элементы приемника деформации выполнены за одно целое из заготовки в виде плоского кольца, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнен дугообразный вырез, а на периферии - дугообразное отверстие, расположенное напротив дугообразного выреза, с образованием плоского упругого кольцеобразного измерительного элемента и двух перемычек между дугообразным вырезом и дугообразным отверстием, при этом одна из перемычек образует неизменный по высоте воспринимающий элемент, а в другой перемычке выполнены сквозная прорезь с образованием регулируемого по высоте воспринимающего элемента, связанного с неизменным по высоте воспринимающим элементом посредством ленточной упругой связи, и отверстие с резьбой не на полную глубину, в которое ввернут винт, выполненный с возможностью поджатая регулируемого по высоте воспринимающего элемента к цилиндрической поверхности полости в нагружаемом элементе конструкции. Недостатками данной конструкции являются форма исследуемого образца (цилиндр) - невозможность применения в плоском виде, отсутствие измерения деформации сжатия в момент приложения нагрузки.
Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для определения деформации текстильных материалов при сжатии (патент №RU144579 U1, от 27.08.2014). Устройство содержит средство для крепления исследуемого образца, механизм нагружения со штоком, устройство для измерения перемещений штока, электронный блок управления, отличающееся тем, что зоны нагружения и измерения выполнены заодно, а средство для крепления исследуемого образца выполнено в виде стальной емкости цилиндрической формы с возможностью изменения ее размера в зависимости от вида сжатия.
Существенный недостаток известного устройства состоит в том, что оно не позволяет провести измерение сжатия материала в зафиксированном положении, имитируя давление водной среды.
Основная задача предлагаемого изобретения - фиксация сжатия, которое дает давление воды, с последующим извлечением материала из водной среды в воздушную, с сохранением толщины, полученной в ходе сжатия.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для исследования деформации вспененных материалов при сжатии, состоящее из воспринимающих элементов, выполненных в виде двух плоских металлических пластин. На нижнем неподвижном элементе 1 расположена осевая конструкция с винтовой нарезкой 3, которая отвечает за действие силы сжатия на материал 2 под действием внешнего давления, в том числе давления водной среды, и сохранение его толщины после снятия деформирующей нагрузки. Второй из воспринимающих элементов 4 выполнен с возможностью регулирования его высоты от исходной до заданной толщины сжатия материала 2 за счет деталей винтового сжатия 5 и 6.
Устройство для исследования деформации вспененных материалов позволяет измерить разницу толщины материала до приложения давления и после деформации при сжатии, которая сохраняется и после того, как это давление было снято.
На фиг. 1 показана схема устройства для предварительного измерения деформации вспененных материалов под воздействием сжимающих нагрузок и для определения допустимости использования осевой фиксирующей части устройства в условиях гидростатической камеры.
Устройство работает следующим образом.
На неподвижный воспринимающий элемент 1 (фиг. 2) устанавливается осевая конструкция с винтовой нарезкой и плоским ограничивающим упорным диском 2, на который навинчивается (по принципу шурупа) материал пористой структуры 3, в котором предварительно был сделан тонкий направляющий прокол. Осевая конструкция с винтовой нарезкой 2 (фиг. 3) имеет строго определенные параметры: резьба однозаходная, которая не позволяет материалу возвращаться в исходное положение, внешний диаметр составляет 4 мм, внутренний - 2 мм, шаг резьбы 2,5 мм. Тип упорного элемента - плоский с винтовой нарезкой, на который устанавливается шайба с внешним диаметром 14-15 мм. На шайбе отмечается расстояние (толщина) с помощью краски, где h - толщина материала 2. Материал 2 равномерно распределяется вокруг осевой конструкции с винтовой нарезкой, сверху устанавливаем подвижный воспринимающий элемент 4, который опускается первоначально на толщину материала 2, а далее выполняем нагружение верхней пластиной на нижнюю путем параллельного вкручивания деталей 5 и 6 до различных порогов толщины (от минимально возможного сжатия до максимального). Измеряем общую толщину сжатого материала между пластинами hi. Фаза нахождения материала в сжатом состоянии составляет 10 минут. Раскрутив элементы 5 и 6 конструкции, снимаем сжимающую верхнюю пластину с материала. На осевой конструкции с винтовой нарезкой делаем отметку краской на уровне максимального прогиба материала по винтовой оси. Снимаем материал с осевой конструкции с винтовой нарезкой. Фиксируем толщину по оси после снятия нагрузки по полученной окрашенной метке h2. Рассчитываем % отклонения между величинами h1 и h2. Если отклонение составляет не более 5%, осевая конструкция с винтовой нарезкой считается адекватной. После этого образец исследуемого вспененного материала размещают на осевой конструкции с винтовой нарезкой без деформации его установленной исходной толщины и подвергают непосредственному давлению воды в специальной гидростатической камере. После снятия гидростатического давления герметично изолированная камера открывается. На осевой винтовой нарезке максимального прогиба материала ставятся отметки краской. После снятия материала с оси закрепления измеряется расстояние от опорной поверхности устройства до полученной последней отметки прогиба материала. Это является величиной толщины вспененного материала в момент приложенного гидростатического давления в герметично закрытой гидростатической камере.
Таким образом, в заявляемом устройстве решена задача дистанционного обеспечения измерений деформации пористого вспененного материала при сжатии под действием внешних нагрузок среды.
1. Устройство для исследования деформации вспененных одеждных материалов при сжатии, содержащее средство для крепления исследуемого образца, отличающееся тем, что воспринимающие элементы выполнены в виде двух плоских металлических пластин, на нижнем неподвижном элементе (1) расположена осевая конструкция с винтовой нарезкой (3), отвечающая за действие силы сжатия на материал (2) под действием внешнего давления, в том числе давления водной среды, и сохранение его толщины после снятия деформирующей нагрузки, при этом второй из воспринимающих элементов (4) выполнен с возможностью регулирования его высоты от исходной до заданной толщины сжатия материала (2) за счет деталей винтового сжатия (5) и (6).
2. Устройство для исследования деформации вспененных одеждных материалов по п. 1, отличающееся тем, что позволяет измерить разницу толщины материала до приложения давления и после деформации при сжатии, а также определить толщину вспененного материала в момент приложенного гидростатического давления в герметично закрытой гидростатической камере по отметкам на винтовой нарезке (3).
