CZ301314B6

CZ301314B6 - Zpusob zjištování mechanických vlastností plošných textilií a zarízení k jeho provádení

Info

Publication number: CZ301314B6
Application number: CZ20080726A
Authority: CZ
Inventors: Kovár@Radko; Kamali Dolatabadi@Mehdi
Original assignee: Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-01-13
Also published as: CZ2008726A3

Abstract

Vynález se týká zpusobu zjištování mechanických vlastností plošných textilií, zvlášte merením jejich tažnosti a/nebo pevnosti, pri nemž se vzorek (2) pásu textilie upevní svými konci do upínacích celistí (1) dynamometru, nacež se zatežuje tahovou silou. Na vzorek (2) textilie v blízkosti každé celisti (1) dynamometru se pusobí v prubehu merení prídavným smykovým trením, címž se napetí v textilii od strední cásti vzorku (2) smerem k upínacím celistem (1) dynamometru snižuje, pricemž maximální napetí ve vzorku (2) textilie je dáno hodnotou síly (F.sub.D.n.) namerenou dynamometrem. Vynález se také týká zarízení ke zjištování mechanických vlastností plošných textilií výše uvedeným zpusobem, pricemž zarízení obsahuje v blízkosti každé upínací celisti (1) prostredek s alespon jednou pevnou trecí plochou, který je vzhledem k príslušné upínací celisti (1) stacionární, pricemž jeho trecí plocha je v kontaktu s mereným vzorkem (2) pásu textilie.

Description

Způsob zjišťování mechanických vlastností plošných textilií a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zjišťování mechanických vlastností plošných textilií, zvláště měřením jejich tažnosti a/nebo pevnosti, při němž se vzorek pásu textilie upevnění svými konci do upínacích čelistí dynamometru, načež se zatěžuje tahovou silou. Také se týká zařízení ke zjišťování mechanických vlastností plošných textilií, zvláště k měření tažnosti a/nebo pevnosti, tahový zatěío žováním vzorku pásu textilie, obsahujícího dynamometr s tažnými upínacími čelistmi pro upnutí konců vzorku pásu textilie.

Dosavadní stav techniky 15

Měření mechanických vlastností plošných textilií, především jejich tažnosti a/nebo pevnosti se provádí na dynamometrech, které jsou v těchto případech využity jako trhací přístroje zatěžující zkoušený vzorek tahovou silou.

Podle EN ISO 13934-1 se pro měření využívá obvykle vzorků tkaniny obdélníkového tvaru, jehož plocha je dána šířkou 50 mm a délkou 200 mm. Tento způsob měření je použitelný pro zjišťování tažnosti a pevnosti tkanin v hlavních směrech struktury tkaniny, tedy ve směru osnovních, nebo útkových nití. Problémem je zde rozhraní mezi částí vzorku upnutou v čelistech dynamometru a volným vzorkem. Zde se při tahovém namáhání projevuje v podstatě vrubový účinek takového upnutí a po dosažení určitých napínacích sil se velmi často vzorek naruší v tomto místě. Dojde-li k tomu, nelze vzorek vyhodnotit a zkoušku je nutno opakovat.

Při zatěžování vzorku tkaniny v jiných, než hlavních směrech struktury tkaniny dochází obvykle k neúnosnému zužování zatěžovaného vzorku a jeho neúměrnému prodlužování v důsledku smykové deformace systému útkových a osnovních nití, což dále vede k nežádoucí koncentraci napětí v místech upnutí vzorku v blízkosti okrajů čelistí. K pretrhu dochází často i při tahové síle menší, než odpovídá poloviční hodnotě skutečné pevnosti tkaniny, výsledek takového měření je tedy z hlediska skutečných vlastností materiálu bezcenný.

Při měření tažnosti a pevnosti pletenin se používají s ohledem na jejich velkou příčnou kontrakci většinou zúžené vzorky. Počet přetrhů mimo oblast upnutí vzorků se sice zmenší a k přetrhům dochází ve střední úzké části vzorků, ale nerovnoměrné rozložení napětí v ploše vzorku výsledek zkoušky rovněž zkresluje. Podobná situace je i u netkaných textilií.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň zmírnit nedostatky dosavadního stavu techniky, tedy snížit nebezpečí výskytu místní koncentrace napětí v přechodu mezi upínacími čelistmi a volnou částí textilie a přemístit potenciální oblast porušení vzorku do jeho střední části, na kterou nepůsobí přídavné vlivy nesouvisející s vlastní pevností textilie.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo způsobem zjišťování mechanických vlastností plošných textilií, jejichž vzorek je upevněn v upínacích čelistech dynamometru, přičemž se zatěžuje tahovou silou, jehož podstatou je to, že se na vzorek textilie v blízkosti každé Čelisti dynamometru působí v průběhu měření přídavným smykovým třením, čímž se napětí v textilii od střední části vzorku směrem k upínacím čelistem dynamometru snižuje, přičemž maximální napětí ve vzorku textilie je dáno hodnotou síly naměřenou dynamometrem.

VZ. JUIJH DD

Tímto způsobem se při provádění měření odlehčí vzorek v oblasti upínacích čelistí, čímž se snižuje nebezpečí porušení vzorku v tomto místě.

Je výhodné, když k vyvolání přídavného smykového tření se na vzorek pásu textilie působí vždy 5 alespoň dvěma stacionárními a vzhledem k sobě pevně uspořádanými válcovými plochami, které jsou pásem textilie částečně opásány a které příslušejí každé z upínacích čelistí dynamometru.

Toto řešení využívá vláknového tření, které je přesně definovatelné a navíc příslušné pracovní prostředky jsou prostorově nenáročné.

Výhodné je, když se před měřením deformace zjistí součinitel kinetického smykového tření mezi vzorkem textilie a příslušnou třecí plochou.

Cíle vynálezu je dosaženo rovněž zařízením ke zjišťování mechanických vlastností plošných tex15 tilií, obsahujícím dynamometr s tažnými upínacími čelistmi pro upnutí konců vzorku pásu textilie, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje v blízkosti každé upínací čelisti prostředek s alespoň jednou pevnou třecí plochou, který je vzhledem k příslušné upínací čelisti stacionární, přičemž jeho třecí plocha je v kontaktu s měřeným vzorkem pásu textilie. Toto zařízení může být výhodně aplikováno na běžný dynamometr používaný pro tahové zkoušky.

Rovněž je výhodné, když pevnou třecí plochou jsou alespoň dvě konvexní válcové plochy, které jsou opásatelné vzorkem pásu textilie.

Zvláště výhodné je, když obsahuje tři konvexní válcové plochy.

Z důvodu srovnatelnosti naměřených výsledků je výhodné, když jsou třecí plochy vytvořeny z otěru vzdorného materiálu s dlouhodobě stabilními třecími vlastnostmi.

Přehled obrázků na výkresech

Situace při měření mechanických vlastností plošných textilií podle dosavadního stavu techniky je znázorněna na obr, la, b, kde konkrétně značí obr. la vzorek pásu textilie upevněný v čelistech dynamometru před zkouškou, obr. lb vzorek pásu textilie upevněný v čelistech obvyklého dyna35 mometru zatížený zkušební tahovou silou. Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schématicky znázorněno na výkrese, na obr. 2a boční pohled na zařízení podle vynálezu se vzorkem pásu textilie upevněným v čelistech dynamometru před zkouškou, obr. 2b boční pohled na zařízení podle vynálezu se vzorkem pásu textilie upevněným v čelistech dynamometru zatížený zkušební tahovou silou a obr. 3 detail uspořádání třecích ploch s vyznačenými úhly opásání a jedné čelisti dynamometru ve společném rámu.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení podle vynálezu využívá jako základu známého dynamometru pro měření tahových sil opatřeného upínacími čelistmi | vhodnými k upnutí příslušného zkoušeného předmětu, kterým je zde vzorek 2 pásu plošné textilie. Vzorkem 2 je podle metodiky EN ISO 13934-1 obdélník o rozměrech 50 x cca 280 mm, upínací délka je 200 mm. Svými kratšími stranami je upnut do čelistí i dynamometru, v nichž je pevně sevřen.

V nezatíženém stavu znázorněném na obr. laje plošný rozměr vzorku 2 nedeformován.

Po zatížení vzorku 2 tahovou silou v zařízení uspořádaném podle dosavadního stavu techniky (obr. lb) se vzorek pružně prodlouží a zúží, tahová sílaje po délce vzorku 2 konstantní, přičemž v místě 21, kde vzorek 2 vystupuje ze sevřených čelistí i, dochází při dosavadním způsobu měře-2VX- JUlb^n UU ní ke koncentraci napětí. Zvláště při zatěžování vzorku 2 v jiném směru, než odpovídá hlavním směrům struktury tkaniny (tj. směrům osnovních a útkových nití), dojde v místech 2J., kde vzorek 2 vystupuje ze sevřených čelistí 1, velmi často k poškození vzorku 2 při napětí, které je podstatně nižší, než je skutečná tahová pevnost vzorku 2. Tím je měření znehodnoceno a je nutno je na jiném vzorku opakovat.

V příkladném provedení zařízení podle vynálezu znázorněném na obr. 2a, 2b a 3 je na společné části rámu Π dynamometru uložen vždy spolu s Čelistí i prostředek opatřený třecí plochou. Tento prostředek je ve znázorněném provedení tvořen třemi neotočnými válci 31, 32, 33, jejichž io válcové povrchy mají třecí vlastnosti. Zkušební vzorek 2 pásu textilie je před započetím zkoušky vložen do zařízení tak, že je svými konci upnut do čelistí i dynamometru a postupně opásán kolem těchto neotočných válců 31, 32, 33 ujedné i druhé čelisti L přitom úhly opásání jsou dány hodnotami a^, a^, otj. Poloměry třecích ploch a kvalita jejich povrchu jsou v příkladném provedení u všech válců 31, 32, 33 stejné.

Při vlastním měření deformace a pevnosti vzorku 2 pásu textilie se po upnutí vzorku 2 do čelistí I nastaví čelisti 1 dynamometru do vzájemné polohy, ve které je vzorek 2 uložen vzhledem ke třecím plochám válců 31, 32, 33 bez vůle, přičemž není zatížení tahovou silou dynamometru (obr. 2a).

Při zvyšování tahové síly se čelistí I od sebe vzdalují směrem A, přičemž dochází k deformaci vzorku 2 pásu textilie, který se prodlužuje a zužuje. Přitom se vzorek 2 pásu pohybuje relativně vzhledem k třecím plochám neotočných válců 31, 32, 33 ve směru B. Třecí síla F_T působící na pás v místech jeho opásání směřuje proti směru B jeho relativního pohybu. Vzhledem k mecha25 nickému spojení třecích ploch 3 s čelistmi I odpovídá síla Ed, měřená dynamometrem, přímo hodnotě maximální tahové síly ve střední části testovaného vzorku 2. Analýzu rozložení tahových sil po délce vzorku I lze provést příslušným silovým rozborem. Vzhledem k existenci třecí síly Ej je síla F_t, kterou působí čelisti i na vzorek 2 pásu textilie právě o třecí sílu Fj nižší, než je síla Fd dynamometru a tedy i než tahová síla ve střední části testovaného vzorku 2. Poměr sil F_s a Ed je dán Eulerovým vztahem pro tzv. vláknové tření. V případě, že je součástí f tření mezi tkaninou a všemi třecími plochami neotočných válců 31, 32. 33 stejný, platí pro velikost tahové síly Fd namáhající střední část vzorku 2 pásu textilie v oblasti mezi válci 33 vztah

F_d = Fc . e^f“, kde e je Eulerovo číslo a a je součet úhlů a_h a^, ctj opásání neotočných válců 31, 32, 33 v radiánech. Z toho vyplývá, že při součiniteli f tření 0,2 a součtovém úhlu a 480° (tj. 8,38 rad) je tahová síla Ee namáhající střední část vzorku 2 pásu textilie v oblasti mezi válci 33 přibližně pětkrát vyšší, než síla F_c působící mezi Čelistmi X a vzorkem 2 pásu textilie. To znamená, že při tahové síle Ed na mezi pevnosti, při které dojde k porušení vzorku 2 v jeho střední části, je napětí ve tkanině u upínacích čelistí X pětkrát nižší, než napětí na mezi pevnosti. To snižuje nebezpečí nežádoucího porušení vzorku 2 v místě koncentrace napětí u čelistí X.

Příkladná kombinace válcových třecích ploch je z hlediska silového působení výhodná. Přesto mohou být třecí plochy uspořádány i jiným vhodným způsobem, například jako rovnoběžné rovinné svěmé plochy, jejich svěmá sílaje vyvozována vnějším prostředkem, například pružinou.

Za předpokladu, že není známa hodnota součinitele f tření mezi vzorkem 2 pásu tkaniny a třecími plochami, je možněji v případě potřeby stanovení síly působící mezi upínací čelistí X a vzorkem

2 pásu tkaniny v místě upnutí vzorku 2 změřit některým ze známých zařízení.

Uvedený způsob měření deformace textilií, především zjišťování tažnosti a pevnosti, přináší ve srovnání se stavem techniky podstatně přesnější výsledky, navíc snižuje pravděpodobnost výskytu nežádoucích porušení vzorků v oblasti upínacích čelistí v průběhu měření, kterými by bylo prováděné měření znehodnocováno.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

5 1. Způsob zjišťování mechanických vlastností plošných textilií, zvláště měřením jejich taznosti a/nebo pevnosti, při němž se vzorek (2) pásu textilie upevní svými konci do upínacích čelistí (1) dynamometru, načež se zatěžuje tahovou silou, vyznačující se tím, že se na vzorek (2) textilie v blízkosti každé čelisti (1) dynamometru působí v průběhu měření přídavným smykovým třením, Čímž se napětí v textilii od střední části vzorku (2) směrem k upínacím čelistem (1) ío dynamometru snižuje, přičemž maximální napětí ve vzorku (2) textilie je dáno hodnotou síly (F_D) naměřenou dynamometrem.
2. Způsob zjišťování mechanických vlastností podle nároku 1, vyznačující se tím, že k vyvolání přídavného smykového tření se na vzorek (2) pásu textilie působí vždy alespoň

15 dvěma stacionárními a vzhledem ksobě pevně uspořádanými válcovými plochami, které jsou pásem textilie částečně opásány a které příslušejí každé z upínacích čelistí (1) dynamometru.
3. Způsob zjišťování mechanických vlastností podle nároku 2, vyznačující se tím, že se před měřením deformace zjistí součinitel (f) kinetického smykového tření mezi vzorkem (2)

20 textilie a příslušnou třecí plochou.
4. Zařízení ke zjišťování mechanických vlastností plošných textilií, zvláště k měření taznosti a/nebo pevnosti, tahovým zatěžováním vzorku (2) pásu textilie, obsahující dynamometr s tažnými upínacími čelistmi (1) pro upnutí konců vzorku (2) pásu textilie, vyznačující se

25 t í m, že obsahuje v blízkosti každé upínací čelisti (1) prostředek s alespoň jednou pevnou třecí plochou, který je vzhledem k příslušné upínací čelisti (1) stacionární, přičemž jeho třecí plocha je v kontaktu s měřeným vzorkem (2) pásu textilie.
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že pevnou třecí plochou jsou

30 alespoň dvě konvexní válcové plochy, které jsou opásatelné vzorkem (2) pasu textilie.
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že obsahuje tři konvexní válcové plochy.

35 7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 4až6, vyznačující se tím, že třecí plochy jsou vytvořeny z otěruvzdomého materiálu s dlouhodobě stabilními třecími vlastnostmi.