RU104315U1

RU104315U1 - DEVICE FOR TESTING THE DEFORMATION PROPERTIES OF TEXTILE CLOTHES UNDER MULTI-AXIS LOADS

Info

Publication number: RU104315U1
Application number: RU2010150224/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Башков; Галина Всеволодовна Башкова; Дарья Александровна Алёшина; Иван Юрьевич Натёртышев
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2011-05-10

Abstract

Устройство для испытания деформационных свойств текстильных полотен при многоосных нагрузках, содержащее неподвижный корпус с приводом подвижной платформы, съемное зажимное устройство, нагружающее устройство в виде полусферического толкателя с кулачковым виброприводом, отличающееся тем, что съемное зажимное устройство установлено на подвижной платформе и состоит из 16 зажимов, расположенных вокруг толкателя, каждый из которых имеет ползун с фиксирующими губками, соединенный с тензорезисторным датчиком балочного типа. A device for testing the deformation properties of textile fabrics under multiaxial loads, comprising a fixed housing with a drive of a movable platform, a removable clamping device, a loading device in the form of a hemispherical pusher with cam vibrodrive, characterized in that the removable clamping device is mounted on a movable platform and consists of 16 clamps, located around the pusher, each of which has a slider with locking jaws, connected to a beam type strain gage sensor.

Description

Полезная модель относится к текстильной промышленности, а именно, к устройствам для испытания деформационных свойств текстильных полотен при многоосных нагрузках.The utility model relates to the textile industry, namely, devices for testing the deformation properties of textile fabrics under multiaxial loads.

Известно устройство для двухосного растяжения текстильных материалов (Скардино, Ф. Тканые конструкционные композиты [Текст] / Ф.Скардино, Дж.Хирл, С.Кавабата, Дж.Скелтон, Ф.Ко, С.Бишоп, Е.-В. Чу и др. Пер. с англ. под ред. Е.-В. Чу и Ф.Ко. - М.: Мир, 1991 - 432 с.), состоящее из 32 зажимов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных неподвижных балках и двух подвижных траверсах с приводом, дающим им возможность двигаться во взаимно перпендикулярных направлениях, придавая зажатому образцу полотна двухосную деформацию. Недостатком устройства является невозможность определять многоцикловые и многоосные нагрузки.A device for biaxial tension of textile materials is known (Scardino, F. Woven structural composites [Text] / F. Skardino, J. Hearle, S. Cavabata, J. Skelton, F. Co, S. Bishop, E.-V. Chu and etc. Translated from English under the editorship of E.-V. Chu and F.Ko.- M .: Mir, 1991 - 432 p.), consisting of 32 clamps located on two mutually perpendicular fixed beams and two movable traverses with a drive that enables them to move in mutually perpendicular directions, giving the clamped web sample a biaxial deformation. The disadvantage of this device is the inability to determine multi-cycle and multi-axis loads.

За прототип взято устройство для определения многократного растяжения и релаксации образца ПД-5М (Кобляков, А.И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению [Текст]: Учебное пособие для вузов / А.И.Кобляков, Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев, и др. - М.: Легпромбытиздат, 1986. - 344 с.), состоящее из узла зажима образца, полусферического толкателя с червячным приводом и кулачковым вибратором с механизмом изменения амплитуды и измеряющей части в виде самописца диаграммы, интегрированной по всем направлениям деформации. Недостатком устройства является невозможность определения деформаций и усилий растяжения по различным координатным осям в отдельности.The prototype is a device for determining multiple stretching and relaxation of the PD-5M sample (Koblyakov, A. I. Laboratory workshop on textile materials science [Text]: Textbook for universities / A.I. Koblyakov, G.N. Kukin, A.N. Soloviev, et al. - M .: Legprombytizdat, 1986. - 344 p.), Consisting of a sample clamping unit, a hemispherical pusher with a worm drive and a cam vibrator with an amplitude changing mechanism and a measuring part in the form of a chart recorder integrated in all directions deformation. The disadvantage of this device is the inability to determine the deformations and tensile forces on different coordinate axes separately.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность определения многоосных деформаций и прочности полотен ткани, трикотажа, нетканых материалов при полуцикловых (разрушающих) и многоцикловых нагрузках с записью диаграмм растяжения по каждой оси в отдельности и статистической обработкой результатов.The technical result of the proposed utility model is the ability to determine multiaxial deformations and strengths of fabric fabrics, knitwear, nonwoven materials with half-cycle (destructive) and multi-cycle loads with recording tensile diagrams on each axis separately and statistical processing of the results.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем неподвижный корпус с приводом подвижной платформы, съемное зажимное устройство, нагружающее устройство в виде полусферического толкателя с кулачковым виброприводом, согласно полезной модели, съемное зажимное устройство установлено на подвижной платформе и состоит из 16 зажимов, расположенных вокруг толкателя, каждый из которых имеет ползун с фиксирующими губками, соединенный с тензорезисторным датчиком балочного типа.The specified technical result is achieved by the fact that in the device containing the stationary housing with the drive of the movable platform, a removable clamping device, a loading device in the form of a hemispherical pusher with cam vibrator, according to the utility model, the removable clamping device is mounted on a movable platform and consists of 16 clamps located around the pusher, each of which has a slider with locking jaws, connected to a beam type strain gage sensor.

Технический результат достигается за счет того, что образец полотна, вырезанный в виде круга, зажимается одновременно во всех зажимах с равномерным натяжением, а полусферический толкатель, двигаясь перпендикулярно плоскости образца, продавливает его по центру, ползуны за счет упругости испытываемого материала движутся к центру круга. Усилие, действующее на ползун, и его перемещение фиксируется упругим тензорезистором балочного типа, электрический сигнал от которого передается через плату расширения в компьютер, где обрабатывается по заданному алгоритму. На средство отображения информации выводятся данные о деформационных свойствах материала: удлинении, прочности, упругости, работы разрыва по каждой из 16 осей в отдельности и интегрирование в виде круговой диаграммы. Кулачковый привод нагружающего устройства позволяет осуществлять многоцикловую и релаксирующие нагрузки с заданной частотой и амплитудой, а привод подвижной платформы позволяет создать полуцикловую разрушающую нагрузку.The technical result is achieved due to the fact that the web sample cut in the form of a circle is clamped simultaneously in all clamps with uniform tension, and the hemispherical pusher, moving perpendicular to the plane of the sample, pushes it in the center, the sliders move to the center of the circle due to the elasticity of the material being tested. The force acting on the slider and its movement is fixed by an elastic beam-type strain gauge, the electric signal from which is transmitted through an expansion board to a computer, where it is processed according to a predetermined algorithm. Data on the deformation properties of the material are displayed on the information display means: elongation, strength, elasticity, work gap along each of 16 axes separately and integration in the form of a pie chart. The cam drive of the loading device allows for multi-cycle and relaxing loads with a given frequency and amplitude, and the drive of the movable platform allows you to create a half-cycle breaking load.

Указанные характеристики необходимы для анализа способности материала к формообразованию, что очень важно при создании специальной, защитной одежды и изделий из композитных материалов.These characteristics are necessary for the analysis of the ability of the material to form, which is very important when creating special, protective clothing and products from composite materials.

На фиг.1. представлена общая схема устройства, на фиг.2 - зажимное устройство, на фиг.3 - конструкция зажима.In figure 1. presents a General diagram of the device, figure 2 - clamping device, figure 3 - design of the clamp.

Устройство содержит неподвижный корпус 1 с приводом подвижной платформы 2, состоящим из двигателя 3, зубчатых колес 4 и двух цилиндрических винтов 5. Подвижная платформа опирается на четыре телескопические направляющие 6 и имеет запрессованные резьбовые муфты 7, входящие в зацепление со спиралью винтов 5. Нагружающее устройство выполнено в виде полусферического толкателя 8, на штоке 9 которого установлен каточек 10, опирающийся на рабочую поверхность кулачка 11, которая имеет коническую форму. Кулачек насажен на ось ротора электродвигателя 12. Шток толкателя расположен внутри закрепленной на подвижной платформе 2 направляющей втулки 13, имеющей стопорную шпильку 14. Съемное зажимное устройство 15 состоит из шестнадцати зажимов 16 (фиг 2), расположенных вокруг толкателя, каждый из которых имеет ползун 17 с фиксирующими губками 18 и соединительным винтом 19. Ползун расположен внутри подвижного корпуса 20, который в свою очередь расположен внутри направляющего паза 21 зажима 16. Подвижный корпус и ползун соединяются между собой подпружиненным регулировочным винтом 22. К зажиму крепится направляющий вращающийся валик 23 и тензорезистор балочного типа 24, который другим концом соединен с подвижным корпусом 20. Зажимное устройство размещается на подвижном основании 25, опирающемся на телескопические направляющие с фиксирующими винтами 27 и имеющем шкалу вертикального перемещения 28.The device comprises a fixed housing 1 with a drive of the movable platform 2, consisting of an engine 3, gears 4 and two cylindrical screws 5. The movable platform is supported by four telescopic guides 6 and has pressed threaded couplings 7 that engage with the spiral of screws 5. The loading device made in the form of a hemispherical pusher 8, on the rod 9 of which a coil 10 is mounted, resting on the working surface of the cam 11, which has a conical shape. The cam is mounted on the axis of the rotor of the electric motor 12. The rod of the pusher is located inside the guide sleeve 13 fixed on the movable platform 2, which has the locking pin 14. The removable clamping device 15 consists of sixteen clamps 16 (FIG. 2) located around the pusher, each of which has a slider 17 with fixing jaws 18 and a connecting screw 19. The slider is located inside the movable housing 20, which in turn is located inside the guide groove 21 of the clamp 16. The movable housing and the slider are interconnected spring-loaded m adjusting screw 22. The clamp is secured a guide roller 23 and rotating beam-type strain gage 24, which is the other end connected to the movable body 20. The clamping device is arranged on a movable base 25, rests on the telescopic guide with the locking screws 27 and having a vertical movement of the scale 28.

Устройство работает следующим образом. Круглый образец текстильного полотна Т зажимается по краям в предварительно снятом зажимном устройстве 15 при помощи фиксирующих губок 18 и винтов 19.The device operates as follows. A round sample of textile web T is clamped at the edges in a previously removed clamping device 15 with fixing jaws 18 and screws 19.

Затем образец распрямляется и слегка натягивается при помощи регулировочных винтов 22, за счет перемещения ползуна 17 внутри корпуса 20. Сам корпус остается неподвижен, поскольку упругость балки тензорезистора 24, к которому он прикреплен, значительно больше упругости образца. После расправки образца зажимное устройство одевается на основание 25, необходимое положение образца относительно толкателя 8 регулируется с помощью телескопических направляющих 26, шкалы 28 и фиксируется винтами 27. Толкатель 8 в это время находится в крайнем нижнем положении.Then the specimen is straightened and slightly tensioned by means of adjusting screws 22, due to the movement of the slider 17 inside the housing 20. The housing itself remains stationary, since the elasticity of the beam of the strain gauge 24 to which it is attached is much greater than the elasticity of the sample. After straightening the sample, the clamping device is put on the base 25, the required position of the sample relative to the pusher 8 is adjusted using telescopic guides 26, the scale 28 and is fixed with screws 27. The pusher 8 is in its lowest position at this time.

Для испытания образца в полуцикловом режиме шток 9 толкателя 8 фиксируется относительно втулки 13 стопорной шпилькой 14. После этого включается двигатель 3, который, вращая через зубчатую передачу 4 винты 5, поднимает платформу 2 и вместе с ней полусферический толкатель 8, который, продавливая, растягивает образец до разрушения. При этом за счет упругости образца происходит перемещение подвижного корпуса 20 по направляющему пазу 21 каждого зажима 16 к центру зажимного устройства 15. Направляющий вращающийся валик 23 исключает влияние сил трения на результат измерения. Балка тензорезистора 24 изгибается пропорционально деформации образца, а электрический сигнал тензодатчика передается через плату расширения в персональный компьютер. Скорость деформации образца можно регулировать, поскольку двигатель 3 имеет переменную частоту вращения.To test the sample in half-cycle mode, the rod 9 of the pusher 8 is fixed relative to the sleeve 13 by the locking pin 14. After that, the engine 3 is turned on, which, rotating the screws 5 through the gear 4, raises the platform 2 and, together with it, the hemispherical pusher 8, which extrudes, stretches sample to failure. In this case, due to the elasticity of the sample, the movable housing 20 moves along the guide groove 21 of each clamp 16 to the center of the clamping device 15. The guide rotating roller 23 eliminates the influence of friction forces on the measurement result. The beam of the strain gauge 24 is bent in proportion to the deformation of the sample, and the electrical signal of the strain gauge is transmitted through the expansion board to a personal computer. The deformation rate of the sample can be adjusted, since the engine 3 has a variable speed.

Для испытания образца в многоцикловом режиме устанавливается необходимое положение толкателя относительно образца за счет подъема или опускания платформы 2. Затем освобождается стопорная шпилька 14, платформа 2 стопорится за неподвижными винтами 5. При включении двигателя 12 вращающийся кулачок 11 толкает каточек 10, заставляя толкатель 8 вибрировать с заданной частотой, которая регулируется изменением скорости вращения ротора двигателя. Амплитуда колебаний регулируется за счет перемещения кулачка конической формы вдоль вала двигателя, при этом плавно изменяется положение каточка 10 относительно оси вращения кулачка. Многоцикловые деформационные характеристики фиксируются и измеряются также как и полуцикловые при помощи компьютера.To test the sample in multi-cycle mode, the necessary position of the pusher relative to the sample is established by raising or lowering the platform 2. Then the locking pin 14 is released, the platform 2 is locked behind the fixed screws 5. When the engine 12 is turned on, the rotating cam 11 pushes the roller 10, forcing the pusher 8 to vibrate with a predetermined frequency, which is governed by a change in the speed of rotation of the rotor of the engine. The amplitude of the oscillations is regulated by moving the cam conical shape along the motor shaft, while the position of the coil 10 relative to the axis of rotation of the cam changes smoothly. Multi-cycle deformation characteristics are recorded and measured in the same way as half-cycle using a computer.

Таким образом, устройство позволяет измерять деформации и усилия растяжения образца текстильного полотна при многоосных нагрузках раздельно по 16 направлениям с получением линейных и круговых диаграмм как при полуцикловых, так и при многоцикловых испытаниях. Подобные испытания позволяют анализировать способность к формообразованию и эксплуатационные возможности текстильных полотен, используемых для получения специальной, защитной одежды и композиционных материалов.Thus, the device allows you to measure the deformation and tensile forces of a textile web specimen under multiaxial loads separately in 16 directions with obtaining linear and circular diagrams both during half-cycle and multi-cycle tests. Such tests allow us to analyze the ability to form and the operational capabilities of textile fabrics used to obtain special, protective clothing and composite materials.

Claims

A device for testing the deformation properties of textile fabrics under multiaxial loads, comprising a fixed housing with a drive of a movable platform, a removable clamping device, a loading device in the form of a hemispherical pusher with cam vibrodrive, characterized in that the removable clamping device is mounted on a movable platform and consists of 16 clamps, located around the pusher, each of which has a slider with locking jaws, connected to a beam type strain gage sensor.