RU212137U1

RU212137U1 - INSTALLATION FOR TESTING HIGH MODULUS FILMS

Info

Publication number: RU212137U1
Application number: RU2021115928U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Титов; Михаил Владимирович Киселев
Original assignee: Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-07-07

Abstract

Полезная модель относится к текстильному машиностроению и может быть использована на ткацких станках при выработке многослойных 3D-тканей. Установка для испытания высокомодульных нитей включает в себя блок нагружения и блок измерения, в блоках нагружения и измерения установлены ролики, оснащенные винтовыми канавками, выполненные с возможностью намотки на них не менее четырнадцати витков высокомодульной нити, при этом ведущий ролик блока нагружения получает движение от электродвигателя через редуктор и зубчатую муфту, а ведомый ролик блока измерения, через рычаг с противовесом, имеет возможность воздействия на датчик силы сжатия, при этом расстояние между центрами роликов блока нагружения и блока измерения составляет не менее ста двадцати их диаметров, а базовая длина установки равна сумме этого расстояния и эффективных длин скольжения высокомодульной нити на роликах. Основная функция установки - определение разрывной нагрузки высокомодульных нитей с высокой точностью. Полезная модель позволяет для каждой высокомодульной химической нити определить рациональные режимы ее переработки на ткацком оборудовании и сформировать технические требования к станочному оборудованию и технологической оснастке для переработки сырья с максимальной остаточной технологической прочностью волокон и нитей. 4 ил.

The utility model relates to textile engineering and can be used on weaving machines in the production of multilayer 3D fabrics. The installation for testing high-modulus yarns includes a loading unit and a measuring unit, rollers equipped with helical grooves are installed in the loading and measuring units, made with the possibility of winding at least fourteen turns of a high-modulus yarn on them, while the driving roller of the loading unit receives movement from the electric motor through reducer and gear coupling, and the driven roller of the measuring unit, through a lever with a counterweight, has the ability to act on the compression force sensor, while the distance between the centers of the rollers of the loading unit and the measuring unit is at least one hundred and twenty of their diameters, and the base installation length is equal to the sum of this distance and effective sliding lengths of high-modulus yarn on rollers. The main function of the installation is to determine the breaking load of high-modulus yarns with high accuracy. The utility model allows for each high-modulus chemical thread to determine the rational modes of its processing on weaving equipment and to form technical requirements for machine tools and technological equipment for processing raw materials with maximum residual technological strength of fibers and threads. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к технике испытаний и измерений, а именно к устройствам для исследования механических свойств высокомодульных химических нитей. Полезная модель может применяться в текстильном машиностроении, а именно для проектирования оснастки.The utility model relates to testing and measurement techniques, namely to devices for studying the mechanical properties of high-modulus chemical filaments. The utility model can be used in textile engineering, namely for the design of tooling.

Из предшествующего уровня техники известны разрывные машины, применяемые для испытания текстильных материалов с поступательным движением одного из зажимов, особенностью которых является наличие зоны испытания, создаваемой за счет одно- или двухколонной конструкции. К таким устройствам относятся: разрывная машина МТ110-0,5-V (сертификат об утверждении типа средства измерений №4923 от 25.10.2007, зарегистрирован под номером РБ 0303324507).From the prior art, tensile machines are known that are used to test textile materials with the translational movement of one of the clamps, the feature of which is the presence of a test zone created by a one- or two-column design. Such devices include: MT110-0.5-V tensile testing machine (certificate of approval of the measuring instrument type No. 4923 dated 10/25/2007, registered under the number RB 0303324507).

Известна разрывная машина для исследования натурных элементов парашютных систем, выполненных из высокоэластичного материала, которая снабжена группой дополнительных силовых гидроцилиндров, ход поршня которых больше хода поршня основных гидроцилиндров, что обеспечивает возможность получения большего рабочего хода (Патент СССР 15.08.1982 - SU 951104).Known breaking machine for the study of full-scale elements of parachute systems made of highly elastic material, which is equipped with a group of additional power cylinders, the piston stroke of which is greater than the piston stroke of the main hydraulic cylinders, which makes it possible to obtain a larger stroke (USSR Patent 15.08.1982 - SU 951104).

Недостатком данного устройства является его техническая сложность, отсутствие автоматизированных устройств обработки данных.The disadvantage of this device is its technical complexity, the lack of automated data processing devices.

Мировым лидером разработки автоматизированных устройств для определения механических свойств различных материалов является фирма Instron™, в частности универсальные испытательные машины Instron™ серии 5900. В качестве прототипа в полезной модели выбрана двухколонная испытательная система Instron™ настольного типа серии 5965 для усилий до 5 кН (прототип), как в заявляемой полезной модели. (Instron series 5800-8800 Test Control Systems Reference Manual M21-13770-En Rev. C. 2009)The world leader in the development of automated devices for determining the mechanical properties of various materials is Instron ™, in particular the universal testing machines Instron ™ 5900 series. , as in the claimed utility model. (Instron series 5800-8800 Test Control Systems Reference Manual M21-13770-En Rev. C. 2009)

Во всех рассмотренных вариантах оборудования исследуемая нить должна быть жестко закреплена в зажимах верхнего или нижнего уровня с применением или механических креплений, или залитой в прочный полимерный материал. Такой способ крепления создает концентрацию напряжений в местах зажима и, как следствие этого, разрыв нити происходит не посередине зоны испытания нити, а в местах зажимов нити. По требованиям ГОСТ такой характер разрушения нити не допускается. Особенно данный фактор характерен для высокомодульных нитей и волокон, где перегиб или давление на поперечное сечение нити приводит к преждевременному разрушению отдельных фрагментов нити и, как следствие, неправильным измерениям механических свойств.In all considered variants of the equipment, the test thread must be rigidly fixed in the clamps of the upper or lower level using either mechanical fasteners or embedded in a durable polymer material. This method of fastening creates a stress concentration at the clamping points and, as a result, the thread breaks not in the middle of the thread testing zone, but at the thread clamping points. According to the requirements of GOST, such a nature of the destruction of the thread is not allowed. This factor is especially typical for high-modulus filaments and fibers, where a kink or pressure on the cross-section of the filament leads to premature destruction of individual fragments of the filament and, as a result, incorrect measurements of mechanical properties.

Техническая проблема, не решенная в известных устройствах, заключается в низкой точности измерения разрывной нагрузки высокомодульных химических нитей.A technical problem that has not been solved in known devices is the low accuracy of measuring the breaking load of high-modulus chemical filaments.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности измерения разрывной нагрузки высокомодульных химических нитей.The task to be solved by the claimed utility model is to improve the accuracy of measuring the breaking load of high-modulus chemical yarns.

Техническая проблема решается за счет того, что установка для испытания высокомодульных нитей, включающая в себя блок нагружения и блок измерения, согласно полезной модели, содержит в каждом из блоков ролики, оснащенные винтовыми канавками, выполненные с возможностью намотки на них не менее четырнадцати витков высокомодульной нити, при этом ведущий ролик блока нагружения получает движение от электродвигателя через редуктор и зубчатую муфту, а ведомый ролик блока измерения, через рычаг с противовесом, имеет возможность воздействия на датчик силы сжатия, при этом расстояние между центрами роликов блока нагружения и блока измерения составляет не менее ста двадцати их диаметров, а базовая длина установки равна сумме этого расстояния и эффективных длин скольжения высокомодульной нити на роликах.The technical problem is solved due to the fact that the installation for testing high-modulus yarns, which includes a loading unit and a measurement unit, according to the utility model, contains rollers in each of the blocks, equipped with helical grooves, made with the possibility of winding at least fourteen turns of high-modulus yarn on them. , while the drive roller of the loading unit receives movement from the electric motor through the gearbox and the gear coupling, and the driven roller of the measurement unit, through the lever with a counterweight, has the ability to act on the compression force sensor, while the distance between the centers of the rollers of the loading unit and the measurement unit is at least one hundred and twenty of their diameters, and the basic length of the installation is equal to the sum of this distance and the effective sliding lengths of the high-modulus thread on the rollers.

В предлагаемой полезной модели, в отличии от прототипа, установка роликов в блоках нагружения и измерения позволяет закреплять высокомодульную нить. За счет отсутствия жесткого закрепления высокомодульной нити в зажимах предлагаемой полезной модели и применения крестовой намотки испытуемой высокомодульной нити на ролики с обеих сторон, исключается возможность концентрации напряжений высокомодульной нити в местах ее закрепления.In the proposed utility model, unlike the prototype, the installation of rollers in the loading and measurement blocks allows you to fix a high-modulus thread. Due to the absence of rigid fastening of the high-modulus thread in the clamps of the proposed utility model and the use of cross winding of the tested high-modulus thread on the rollers on both sides, the possibility of stress concentration of the high-modulus thread in the places of its fastening is excluded.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 изображена компоновка установки для испытания;in fig. 1 shows the layout of the test setup;

на фиг. 2 изображен электропривод блока нагружения;in fig. 2 shows the electric drive of the loading unit;

на фиг. 3 изображен узел датчиков блока измерений;in fig. 3 shows the unit of sensors of the measurement unit;

на фиг. 4 изображен общий вид установки.in fig. 4 shows a general view of the installation.

Конструктивно установка состоит из трех основных разборных блоков:Structurally, the installation consists of three main collapsible blocks:

А - блок нагружения, где размещен основной привод с шаговым двигателем и системой управления;A - loading block, where the main drive with a stepper motor and a control system is located;

Б - блок измерения, где размещены блок датчиков и аппаратура контроля и измерения;B - measurement unit, where the sensor unit and control and measurement equipment are located;

В - промежуточная стойка;B - intermediate rack;

Г - связи между блоками, обеспечивающие жесткость остова.G - connections between the blocks, providing the rigidity of the skeleton.

Описание элементов блока нагружения:Description of the elements of the loading block:

1 - ведущий ролик;1 - leading roller;

2 - корпус с направляющими для осевого перемещения ведущего ролика;2 - housing with guides for axial movement of the drive roller;

3 - зубчатая муфта сцепления;3 - gear clutch;

4 - корпусные стойки крепления редуктора и двигателя;4 - housing racks for mounting the gearbox and engine;

5 - безлюфтовый планетарный редуктор с передаточным числом 100;5 - backlash-free planetary gearbox with a gear ratio of 100;

6 - шаговый электродвигатель.6 - stepper motor.

Описание элементов блока измерений:Description of measurement block elements:

7 - ведомый ролик;7 - driven roller;

8 - рычаг с противовесом;8 - lever with counterweight;

9 - датчик силы сжатия (в комплекте три датчика, размещенных на поворотном барабане).9 - compression force sensor (the set includes three sensors placed on the rotary drum).

Испытания на растяжение высокомодульной нити выполняют путем ее намотки на ведущий ролик 1 блока нагружения и ведомый ролик 7 блока измерений, предварительно обеспечив предварительное натяжение на концах высокомодульной нити грузами, масса которых выбирается исходя из линейной плотности высокомодульной нити по следующей зависимости m≈Т/5, где Т - это линейная плотность высокомодульной нити. Ведущий ролик 1 и ведомый ролик 7 оснащены канавками во избежание разрыва или повреждения нити вблизи ее закрепления. Для удобства намотки высокомодульной нити и во избежание ее преждевременного разрушения или истирания об элементы блока нагружения, вылет ведущего ролика 1 по горизонтальной оси регулируется ручкой в корпусе с направляющими 2. Шаговый электродвигатель 6 через безлюфтовый планетарный редуктор 5, установленные на стойках 4, и зубчатую муфту 3 передает вращающий момент ведущему ролику 1, который наматывает высокомодульную нить в канавку до момента ее разрыва. Усилие натяжения передается ведомому ролику 7, связанному с рычагом с противовесом 8, воздействующим на датчик силы сжатия. Сигнал с датчика 9 поступает в компьютер, обеспечивающий накопление, сохранение, визуализацию и дальнейшую статистическую и математическую обработку данных.Tensile tests of a high-modulus thread are performed by winding it on the driving roller 1 of the loading block and the driven roller 7 of the measurement block, after providing preliminary tension at the ends of the high-modulus thread with weights, the mass of which is selected based on the linear density of the high-modulus thread according to the following dependence m≈T / 5, where T is the linear density of the high modulus yarn. The driving roller 1 and the driven roller 7 are provided with grooves to prevent the thread from breaking or being damaged near its attachment. For the convenience of winding a high-modulus thread and in order to avoid its premature destruction or abrasion against the elements of the loading block, the departure of the drive roller 1 along the horizontal axis is regulated by a handle in a housing with guides 2. A stepper motor 6 through a backlash-free planetary gearbox 5 mounted on racks 4 and a gear coupling 3 transmits torque to the drive roller 1, which winds a high-modulus thread into the groove until it breaks. The tension force is transmitted to the driven roller 7 connected to the lever with a counterweight 8 acting on the compression force sensor. The signal from the sensor 9 enters the computer, which provides the accumulation, storage, visualization and further statistical and mathematical processing of data.

Данная установка изготовлена и собрана в готовое для использования оборудование.This unit is manufactured and assembled into ready-to-use equipment.

Таким образом, предлагаемая полезная модель с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками, позволяет повысить точность измерения разрывной нагрузки, высокомодульных химических нитей.Thus, the proposed utility model with the above distinctive features, together with the known features, makes it possible to improve the accuracy of measuring the breaking load of high-modulus chemical yarns.

Claims

Installation for testing high-modulus yarns, including a loading unit and a measurement unit, characterized in that rollers equipped with helical grooves are installed in the loading and measuring units, made with the possibility of winding at least fourteen turns of a high-modulus yarn on them, while the drive roller of the loading unit receives movement from the electric motor through a gearbox and a gear coupling, and the driven roller of the measurement unit, through a lever with a counterweight, has the ability to act on the compression force sensor, while the distance between the centers of the rollers of the loading unit and the measurement unit is at least one hundred and twenty of their diameters, and the base the installation length is equal to the sum of this distance and the effective sliding lengths of the high-modulus yarn on the rollers.