RU222628U1

RU222628U1 - DEVICE FOR ASSESSING THE FLEXIBILITY OF FIBERS OF BALT CROPS

Info

Publication number: RU222628U1
Application number: RU2023109049U
Authority: RU
Inventors: Евгений Львович Пашин
Filing date: 2023-04-10
Publication date: 2024-01-15

Abstract

Полезная модель относится к области текстильного материаловедения, а именно к устройствам для определения и оценки гибкости волокон. В основу полезной модели поставлена задача упрощения конструкции устройства для оценки гибкости волокна. Указанная задача достигается тем, что в устройстве для оценки гибкости волокна лубяных культур, содержащем станину, на которой закреплены узлы с рабочими органами, имеющими закругленные кромки, причем один узел неподвижен, а другой установлен на оси с возможностью поворота относительно ее для прогиба пробы волокна, согласно полезной модели неподвижный узел установлен на платформе электронных весов для оценки гибкости в виде усилия, возникающего при прогибе, и имеет две цилиндрические опоры с двумя ограничителями по ширине на каждой из них для укладки с постоянной шириной пробы волокна перед испытанием; один из рабочих органов подвижного узла выполнен в виде пластины, опирающейся нижним краем на жестко закрепленный ролик на стержне, который можно поворачивать на определенный угол, фиксируемый указателем на поворотном маховике, при этом один из концов пластины закреплен на оси с возможностью относительно ее поворота, а другой - свободный имеет на нижнем крае пластины ограничители для обеспечения постоянной ширины пробы и возможность перемещаться по вертикали относительно опор неподвижного узла и прогибать пробу волокна на определенную величину, причем ось симметрии ролика под нижним краем пластины не совпадает с центром симметрии стержня, что обеспечивает наличие эксцентриситета, необходимого для поднятия или опускания пластины на определенную величину. Предлагаемое устройство для оценки гибкости волокна лубяных культур не требует значительный затрат на реализацию, а его использование возможно при решении практических задач квалиметрии и стандартизации лубяных волокон. The utility model relates to the field of textile materials science, namely to devices for determining and assessing the flexibility of fibers. The utility model is based on the task of simplifying the design of a device for assessing fiber flexibility. This task is achieved by the fact that in a device for assessing the flexibility of fiber of bast crops, containing a frame on which units with working bodies having rounded edges are fixed, one unit being stationary, and the other mounted on an axis with the ability to rotate relative to it to deflect the fiber sample, according to the utility model, the fixed unit is installed on a platform of electronic scales to evaluate flexibility in the form of a force arising during deflection, and has two cylindrical supports with two width limiters on each of them for laying a fiber sample with a constant width before testing; one of the working bodies of the movable unit is made in the form of a plate resting with its lower edge on a rigidly fixed roller on a rod, which can be rotated at a certain angle, fixed by a pointer on the rotary flywheel, while one of the ends of the plate is fixed on an axis with the possibility of relative rotation, and the other - free - has limiters on the lower edge of the plate to ensure a constant sample width and the ability to move vertically relative to the supports of the stationary unit and bend the fiber sample by a certain amount, and the axis of symmetry of the roller under the lower edge of the plate does not coincide with the center of symmetry of the rod, which ensures the presence of eccentricity required to raise or lower the plate by a certain amount. The proposed device for assessing the flexibility of bast fiber fiber does not require significant implementation costs, and its use is possible in solving practical problems of qualimetry and standardization of bast fibers.

Description

Полезная модель относится к области текстильного материаловедения, а именно к устройствам для оценки гибкости волокон.The utility model relates to the field of textile materials science, namely to devices for assessing the flexibility of fibers.

Известные конструкции устройств для стандартных испытания волокон лубяных культур [1] не обеспечивают необходимую точность при оценке гибкости испытываемых образцов, так как требуют визуального контроля стрелы прогиба свободных концов волокон. Однако стрела прогиба зависит не только от гибкости волокна, но и от структуры испытываемой пряди и степени сцепления в ней отдельных волокнистых комплексов. Использование технических средств контроля стрелы прогибы будет приводить к усложнению конструкции известного устройства, что не целесообразно.Known designs of devices for standard testing of bast fibers [1] do not provide the necessary accuracy in assessing the flexibility of the tested samples, since they require visual monitoring of the deflection of the free ends of the fibers. However, the deflection rate depends not only on the flexibility of the fiber, but also on the structure of the tested strand and the degree of adhesion of individual fiber complexes in it. The use of technical means of controlling boom deflections will lead to complication of the design of the known device, which is not advisable.

Известно также устройство для оценки гибкости волокна, содержащее станину, на которой закреплены узлы с рабочими органами, имеющими закругленные кромки, причем один узел неподвижен, а другой установлен на оси с возможностью поворота относительно ее для прогиба пробы волокна [2]. Однако известное устройство обладает недостатком, связанным со сложностью его конструкции.A device for assessing fiber flexibility is also known, containing a frame on which units with working bodies having rounded edges are fixed, one unit being stationary and the other mounted on an axis with the ability to rotate relative to it to deflect the fiber sample [2]. However, the known device has a disadvantage associated with the complexity of its design.

Однако по своей сущности и достигаемому результату известное устройство [2] является наиболее близким к заявляемому и поэтому оно может быть выбрано в качестве прототипа.However, in its essence and the achieved result, the known device [2] is the closest to the claimed one and therefore it can be chosen as a prototype.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции устройства для оценки гибкости волокна.The technical objective of the proposed utility model is to simplify the design of the device for assessing the flexibility of the fiber.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для оценки гибкости волокна лубяных культур, содержащем станину, на которой закреплены узлы с рабочими органами, имеющими закругленные кромки, причем один узел неподвижен, а другой установлен на оси с возможностью поворота относительно ее для прогиба пробы волокна, согласно полезной модели, неподвижный узел установлен на платформе электронных весов для оценки гибкости в виде усилия, возникающего при прогибе, и имеет две цилиндрические опоры с двумя ограничителями по ширине на каждой из них для укладки с постоянной шириной пробы волокна перед испытанием; один из рабочих органов подвижного узла выполнен в виде пластины, опирающейся нижним краем на жестко закрепленный ролик на стержне, который можно поворачивать на определенный угол, фиксируемый указателем на поворотном маховике, при этом один из концов пластины закреплен на оси с возможностью относительно ее поворота, а другой - свободный имеет на нижнем крае пластины ограничители для обеспечения постоянной ширины пробы и возможность перемещаться по вертикали относительно опор неподвижного узла и прогибать пробу волокна на определенную величину, причем ось симметрии ролика под нижним краем пластины не совпадает с центром симметрии стержня, что обеспечивает наличие эксцентриситета, необходимого для поднятия или опускания пластины на определенную величину.This task is achieved by the fact that in a device for assessing the flexibility of fiber of bast crops, containing a frame on which units with working bodies having rounded edges are fixed, one unit being stationary, and the other mounted on an axis with the ability to rotate relative to it to deflect the fiber sample, according to the utility model, the fixed unit is installed on a platform of electronic scales to evaluate flexibility in the form of a force arising during deflection, and has two cylindrical supports with two width limiters on each of them for laying a fiber sample with a constant width before testing; one of the working bodies of the movable unit is made in the form of a plate resting with its lower edge on a rigidly fixed roller on a rod, which can be rotated at a certain angle, fixed by a pointer on the rotary flywheel, while one of the ends of the plate is fixed on an axis with the possibility of relative rotation, and the other - free - has limiters on the lower edge of the plate to ensure a constant sample width and the ability to move vertically relative to the supports of the stationary unit and bend the fiber sample by a certain amount, and the axis of symmetry of the roller under the lower edge of the plate does not coincide with the center of symmetry of the rod, which ensures the presence of eccentricity required to raise or lower the plate by a certain amount.

Установка неподвижного узла на платформе электронных весов, обеспечивающих контроль косвенной оценки гибкости в виде усилия, возникающего при прогибе, позволяет оперативно и точно оценивать важнейший параметр, связанный с изгибной жесткостью волокна (обратная величина гибкости) - усилие Р, возникающее при прогибе. В этом случая, зная Р, прогиб Δ и расстояние L между центрами опор, относительно которых прогибается испытываемая прядь, по формуле для трехточечного прогиба (известной из курса сопротивления материалов) можно определить изгибную жесткость E⋅J, где Е - модуль продольной упругости, J - момент инерции. Формула для определения следующая: EJ=(Р⋅L³)/48⋅Δ. Таким образом, использование электронных весов упрощает конструкцию устройства.Installation of a fixed unit on the platform of electronic scales, which provides control of an indirect assessment of flexibility in the form of the force arising during deflection, allows you to quickly and accurately assess the most important parameter associated with the bending stiffness of the fiber (the inverse value of flexibility) - the force P arising during deflection. In this case, knowing P, the deflection Δ and the distance L between the centers of the supports relative to which the tested strand deflects, using the formula for three-point deflection (known from the course on the strength of materials) it is possible to determine the flexural stiffness E⋅J, where E is the modulus of longitudinal elasticity, J - moment of inertia. The formula for determination is as follows: EJ=(Р⋅L ³ )/48⋅Δ. Thus, the use of electronic scales simplifies the design of the device.

Наличие в неподвижном узле рабочих органов виде двух цилиндрических опор с двумя ограничителями по ширине на каждой из опор для укладки с постоянной шириной пробы волокна перед испытанием обеспечивает возможность стабильной укладки перед испытанием пробы без изменения ее ширины. Это упрощает конструкцию неподвижного узла.The presence of two cylindrical supports in the fixed assembly of the working bodies in the form of two cylindrical supports with two width limiters on each of the supports for laying the fiber sample with a constant width before testing ensures the possibility of stable laying of the sample before testing without changing its width. This simplifies the design of the fixed unit.

Выполнение одного из рабочих органов подвижного узла в виде пластины, опирающуюся нижним краем на жестко закрепленный ролик на стержне, который можно поворачивать на определенный угол, фиксируемый указателем на поворотном маховике, при этом один из концов пластины закреплен на оси с возможностью относительно ее поворота, а другой - свободный имеет на нижнем крае пластины ограничители для обеспечения постоянной ширины пробы и возможность перемещаться по вертикали относительно опор неподвижного узла и прогибать пробу волокна на определенную величину, обеспечивает простоту устройства по его конструкции. Это объясняется исключением из конструкции сложного привода и блока управления его работой для обеспечения определенной величины прогиба волокнистой пробы.Making one of the working bodies of the movable unit in the form of a plate, resting with its lower edge on a rigidly fixed roller on a rod, which can be rotated at a certain angle, fixed by a pointer on the rotary flywheel, while one of the ends of the plate is fixed on an axis with the possibility of relative rotation, and the other - free - has limiters on the lower edge of the plate to ensure a constant sample width and the ability to move vertically relative to the supports of the stationary unit and bend the fiber sample by a certain amount, ensuring the simplicity of the device in its design. This is explained by the exclusion from the design of a complex drive and control unit for its operation to ensure a certain amount of deflection of the fibrous sample.

Использование ролика, у которого ось симметрии, при его расположении под нижним краем пластины не совпадает с центром симметрии стержня, обеспечивает наличие эксцентриситета. Это приводит к тому, что при принудительном поднятии или опускании пластины на определенную величину из-за поворота ролика, обеспечивается при использовании не сложной конструкции ролика постоянство прогиба пряди.The use of a roller whose axis of symmetry, when located under the lower edge of the plate, does not coincide with the center of symmetry of the rod, ensures the presence of eccentricity. This leads to the fact that when the plate is forcibly raised or lowered by a certain amount due to rotation of the roller, the constancy of the deflection of the strand is ensured when using a simple roller design.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.Figure 1 shows a diagram of the proposed device.

Предлагаемая полезная модель функционирует следующим образом.The proposed utility model functions as follows.

Проба волокна 1 укладывается на цилиндрические опоры 2 (у каждой из которых имеются ограничители по ширине 3) неподвижного узла 4, установленного на платформе электронных весов 5. Установка пробы производится в момент, когда пластина 6, предназначенная для прогиба волокна расположена в максимально верхнем положении А за счет поворота пластины относительно оси 7. Это обеспечивается, когда ролик 8, жестко скрепленный со стержнем 9 из-за установки его с эксцентриситетом, повернут в положение, при котором между центром стержня и центром ролика будет наибольшее расстояние. Далее, используя маховик 10, ролик поворачивают в положение, когда нижний край пластины 6 будет в нижнем положении. Перемещение в нижнее положение пластины обеспечивается наличием в неподвижном узле, к которому закреплены опоры, прорези, имеющей ширину более толщины пластины. В этот момент нижним краем пластины волокно 1 прогнется при обеспечении постоянной ширины пробы за счет ограничителей 3а на величину Δ из-за снижения величины эксцентриситета до величины Б, а на табло весов 5 появится значение усилия Р при достигнутом заранее определенном прогибе. Величину усилия фиксируют. После этого, зная расстояние между центрами опор 2, прогиб Δ и усилие Р, рассчитывают изгибную жесткость EJ и, при необходимости, обратную ей величину - оценку гибкости Г=1/EJ. Таким образом, возникающее при прогибе усилие Р является оценкой гибкости волокна, которую, при необходимости можно использовать при расчете EJ.The fiber sample 1 is placed on cylindrical supports 2 (each of which has width limiters 3) of a fixed unit 4 installed on the platform of electronic scales 5. The sample is installed at the moment when the plate 6, intended for bending the fiber, is located in the maximum upper position A due to the rotation of the plate relative to the axis 7. This is ensured when the roller 8, rigidly fastened to the rod 9 due to its installation with eccentricity, is rotated to a position in which there is the greatest distance between the center of the rod and the center of the roller. Next, using the flywheel 10, the roller is rotated to a position where the lower edge of the plate 6 is in the lower position. Movement to the lower position of the plate is ensured by the presence in the fixed unit to which the supports are attached, a slot having a width greater than the thickness of the plate. At this moment, the lower edge of the plate will bend fiber 1 while ensuring a constant sample width due to limiters 3a by an amount Δ due to a decrease in the eccentricity value to value B, and the value of force P will appear on the scale board 5 when a predetermined deflection has been achieved. The magnitude of the effort is recorded. After this, knowing the distance between the centers of supports 2, the deflection Δ and the force P, calculate the bending stiffness EJ and, if necessary, its inverse value - the assessment of flexibility Г = 1/EJ. Thus, the force P arising during deflection is an estimate of the fiber flexibility, which, if necessary, can be used when calculating EJ.

Пример конкретного исполнения (на примере льняного стланцевого волокна).An example of a specific implementation (using the example of flax fiber).

Для анализа использовали трепаное льняное волокно по ГОСТ Р 53484-2022. «Лен трепаный. Технические условия». Сформировали пробу волокна массой 0,11 г и длиной 7 см. Пробу расположили на цилиндрические опоры 2 между ограничителями ширины 3. Ширину пробы обеспечивали 0,65 см. Расстояние между центрами опор 9 см. После поворота маховика 10 и перевода пластины 6 в нижнее положение, обеспечили прогиб пробы на Δ=0,5 см. При таком прогибе на экране весов 5 зафиксировали усилие Р=2,2 г. Используя полученные данные, путем расчета определили изгибной жесткости EJ=(2.2⋅9³)/(48⋅0.5)=66.82 г⋅см². Таким образом, чем больше величина усилия Р, тем менее гибким является анализируемое волокно. Поэтому величина Р может являться оценкой гибкости, которая определяется достаточно точно, исходя из погрешности используемых весов.For analysis, we used torn flax fiber in accordance with GOST R 53484-2022. “The flax is torn. Technical conditions". A fiber sample with a mass of 0.11 g and a length of 7 cm was formed. The sample was placed on cylindrical supports 2 between the width limiters 3. The width of the sample was ensured by 0.65 cm. The distance between the centers of the supports was 9 cm. After turning the flywheel 10 and moving the plate 6 to the lower position , ensured a deflection of the sample by Δ=0.5 cm. With such a deflection, a force P=2.2 g was recorded on the scale screen 5. Using the data obtained, the bending stiffness EJ=(2.2⋅9 ³ )/(48⋅0.5) was determined by calculation )=66.82 g⋅cm ² . Thus, the greater the force P, the less flexible the analyzed fiber is. Therefore, the value of P can be an assessment of flexibility, which is determined quite accurately based on the error of the scales used.

При проведении испытания подтвердили достижение поставленной задачи, связанной с возможностью упрощения конструкции устройства для оценки гибкости волокна.The tests confirmed the achievement of the goal associated with the possibility of simplifying the design of the device for assessing the flexibility of the fiber.

Предлагаемое устройство для оценки гибкости волокна лубяных культур не требует значительный затрат на реализацию, а его использование возможно при решении практических задач квалиметрии и стандартизации лубяных волокон.The proposed device for assessing the flexibility of bast fiber fiber does not require significant implementation costs, and its use is possible in solving practical problems of qualimetry and standardization of bast fibers.

Источники информацииInformation sources

1. Городов В.В., Лазарева С.Е., Лунев И.Я. и др. Испытания лубоволокнистых материалов. М, Легкая индустрия, 1969, 208 с.1. Gorodov V.V., Lazareva S.E., Lunev I.Ya. and others. Testing of bast-fiber materials. M, Light Industry, 1969, 208 p.

2. Авт.свид. СССР №1442913 «Устройство для оценки гибкости волокна или луба лубяных культур», автор Пашин Е.Л., опубл. 07.12.1988.2. Automatic svid. USSR No. 1442913 “Device for assessing the flexibility of fiber or bast of bast crops”, author Pashin E.L., publ. 12/07/1988.

Claims

A device for assessing the flexibility of the fiber of bast crops, containing a frame on which units with working bodies having rounded edges are fixed, one unit being stationary, and the other mounted on an axis with the possibility of rotation relative to it for deflection of the fiber sample, characterized in that the fixed unit is installed on an electronic scale platform to evaluate flexibility in the form of deflection force, and has two cylindrical supports with two width stops on each for laying a fiber sample at a constant width before testing; one of the working bodies of the movable unit is made in the form of a plate resting with its lower edge on a rigidly fixed roller on a rod, which can be rotated at a certain angle, fixed by a pointer on the rotary flywheel, while one of the ends of the plate is fixed on the axis with the possibility of relative rotation, and the other - free - has limiters on the lower edge of the plate to ensure a constant sample width and the ability to move vertically relative to the supports of the stationary unit and bend the fiber sample by a certain amount, and the axis of symmetry of the roller under the lower edge of the plate does not coincide with the center of symmetry of the rod, which ensures the presence of eccentricity required to raise or lower the plate by a certain amount.