RU2790843C1 - Способ оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе - Google Patents
Способ оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2790843C1 RU2790843C1 RU2022126171A RU2022126171A RU2790843C1 RU 2790843 C1 RU2790843 C1 RU 2790843C1 RU 2022126171 A RU2022126171 A RU 2022126171A RU 2022126171 A RU2022126171 A RU 2022126171A RU 2790843 C1 RU2790843 C1 RU 2790843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- cylinder
- stiffness
- bending
- thread
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к способу оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе. Техническим результатом является повышение информативности результатов анализа и упрощение процесса испытания. Технический результат достигается способом оценки жесткости волокна или нити при изгибе, включающем испытание образца волокна или нити путем огибания им цилиндра с определенным радиусом, перемещение по цилиндру, измерение силового параметра, связанного с перемещением образца, у которого свободный ведомый участок натянут подвешиваемым к нему грузом постоянной массы, а также расчет оценки жесткости. Причем испытание путем перемещения образца по цилиндру проводят в два этапа, на первом используются цилиндр с большим диаметром, а на втором - с меньшим. После перемещения образца по поверхности цилиндра на каждом этапе оценивают силовой параметр в виде энергии, затрачиваемой на перемещение. Причем затраченную энергию оценивают по разности углов отклонения физического маятника, у которого в зоне между точкой подвеса и центром тяжести крепится конец ведущего участка испытываемого образца, а оценку жесткости производят по совокупности энергий, одна из которых затрачивается на перемещение по цилиндру с малым диаметром, соизмеримым с условным диаметром сечения образца, а другая - на перемещение по цилиндру с большим диаметром, величина которого больше где EI - изгибная жесткость образца Н⋅мм2; Т0 - сила натяжения ведомого участка образца вследствие подвешивания к нему груза постоянной массы, Н. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области квалиметрии текстильных волокон и нитей и быть использовано при стандартизации текстильного сырья и материалов.
Известно, что величина жесткости волокон и нитей при изгибе влияет на их технологическую ценность и качество получаемых из них конечных материалов.
Наиболее существенно влияние жесткости при изгибе волокна или нити на их натяжение при огибании поверхности, радиус кривизны которой соизмерим с их толщиной, около которой происходит изгиб. Например, это наблюдается в процессе трепания льняного волокна на льнозаводах [1] или при производстве трикотажа [2]. При этих условиях вызывает трудности определения оценок изгибной жесткости.
Для определения жесткости нити при изгибе используют ряд методов, например, следующие способы: консольный метод под действием собственной силы тяжести без принудительной деформации образца, метод кольца под действием сосредоточенной нагрузки с принудительной деформацией образца, метод трехточечного прогиба [3].
Также известны способы определения жесткости нити при изгибе с огибанием цилиндра известного радиуса нитью [4, 5]. Однако они обладают недостатками, которые заключаются в невозможности получить результаты, сопоставимые с реальными условиями. При них на натяжение волокна или нити существенно влияет радиус закругления кромки рабочих органов вследствие проявления жесткости материала при изгибе.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ оценки жесткости нити (волокна) при изгибе с использованием устройства [6]. Данный способ оценки жесткости волокна или нити при изгибе включает испытание образца волокна или нити путем огибания им цилиндра с определенным радиусом, перемещение по цилиндру, измерение силового параметра, связанного с перемещением образца, у которого свободный ведомый участок натянут подвешиваемым к нему грузом постоянной массы, а также расчет оценки жесткости.
Недостатком данного способа является сложность операций, осуществляемых при его реализации. Это касается перемещения нити, фиксации моментов останова нити и контроля углов обхвата. Существенным недостатком является пониженная информативность метода за счет использования цилиндрической поверхности неизменного диаметра, что затрудняет получение информации о причинах возникновения сил сопротивления перемещению образца по цилиндрической поверхности с разным диаметром.
Несмотря на указанные недостатки способ жесткости нити (волокна) при изгибе с использованием устройства [6] является наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому эффекту.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении информативности результатов анализа и упрощение процесса испытания.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки жесткости волокна или нити при изгибе, включающем испытание образца волокна или нити путем огибания им цилиндра с определенным радиусом, перемещение по цилиндру, измерение силового параметра, связанного с перемещением образца, у которого свободный ведомый участок натянут подвешиваемым к нему грузом постоянной массы, а также расчет оценки жесткости, согласно изобретения, испытание путем перемещения образца по цилиндру проводят в два этапа, на первом используются цилиндр с большим диаметром, а на втором с меньшим, после перемещения образца по поверхности цилиндра на каждом этапе оценивают силовой параметр в виде энергии, затрачиваемой на перемещение, причем затраченную энергию оценивают по разности углов отклонения физического маятника, у которого в зоне между точкой подвеса и центром тяжести крепится конец ведущего участка испытываемого образца, а оценку жесткости производят по совокупности энергий, одна из которых затрачивается на перемещение по цилиндру с малым диаметром, соизмеримым с условным диаметром сечения образца, а другая - на перемещение по цилиндру с большим диаметром, величина которого больше где EI - изгибная жесткость образца Н⋅мм2; Т0 - сила натяжения ведомого участка образца вследствие подвешивания к нему груза постоянной массы.
Проведение испытания путем перемещения образца волокна или нити по цилиндру в два этапа, на первом из которых используются цилиндр с большим диаметром, а на втором - с меньшим, а также оценивание после перемещения образца по поверхности цилиндра на каждом этапе силового параметра в виде энергии, затрачиваемой на перемещение, позволяет повысить информативность результатов испытаний за счет учета всех компонентов жесткости образца при огибании цилиндра. Это касается сдвиговой жесткости и изгибной жесткости. Сдвиговая жесткость G⋅F⋅k (где: G - модуль сдвига; F - площадь сечения образца; k - коэффициент формы сечения) может проявляться при возникновении касательных напряжений в зоне взаимодействия образца с поверхностью цилиндра. Согласно положений курса сопротивления материалов, величина этих напряжений прямо пропорциональна толщине образца и обратно пропорциональна радиусу цилиндра. Иными словами, чем меньше радиус, тем в большей степени проявляется влияние сдвиговой жесткости при огибании цилиндра. При использовании цилиндра большого диаметра появление касательных напряжений минимально, что позволяет оценивать только жесткость на изгиб. При таком положении дел, определение энергии, затраченной при огибании испытываемым образцом цилиндров разного диаметра, позволяет учесть две оценки, связанных со сдвиговой и изгибной жесткостью. Так, при огибании малого диаметра, соизмеримым с условным диаметром сечения образца, затрачиваемая энергия Амд будет определяться суммарным влиянием обоих видов жесткости. Энергия Абд, затраченная при огибании образцом цилиндра большого диаметра D, величина которого больше , связана только с проявлением изгибной жесткости. Условие обозначено в [7] и определяет исключение эффектов, возникаемых при огибании образцом цилиндрической поверхности, связанных депланацией сечения из-за возникновения сдвигов материала.
Тогда, разность (Амд - Абд) будет оценкой проявления сдвиговой жесткости.
Оценка затраченной энергии по разности углов отклонения физического маятника, у которого в зоне между точкой подвеса и центром тяжести крепится конец ведущего участка испытываемого образца, позволяет исключить использование сложной аппаратуры. Определение разности углов отклонения маятника, жестко скрепленного с осью его подвеса, возможно на основе контроля угла поворота оси посредством применения серийно выпускаемых энкодеров. Такое решение упрощает процесс испытания.
Оценка жесткости волокна или нити при скользящем изгибе по совокупности энергий Амд и Абд возможна по разным вариантам. Например, по таким: Абд и (Амд -Абд) или Абд и (Амд - Абд)/ Абд. Такие варианты оценки также обеспечивают информативность результатов испытания и упрощают его.
На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе.
Способ оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе реализуется следующим образом. Для испытания волокна или нити готовят образцы определенной стандартной длины. Если испытывают волокно, то стандартной длины и массы. К одному концу образца подвешивают груз 1 определенной массы m для формирования постоянной силы Т0, равной m⋅g (g - ускорение свободного падения). Далее испытания проводят поэтапно. Вначале используют цилиндр 2 большого диаметра, поверхность которого огибает образец при постоянном угле обхвата. После этого последующий участок образца располагают на свободно вращающемся ролике 3 для обеспечения равенства углов обхвата цилиндра 2 при испытании. Конец ведущего участка закрепляют на предварительно отклоненном на угол зарядки ϕ0 маятнике 4. Крепление образца осуществляют в определенном месте О в зоне между точкой подвеса и центром тяжести Ц.Т., расположенном на маятнике от точки подвеса на расстоянии L.
После закрепления образца маятник освобождают от зацепления и он по действием своей силы тяжести начинает перемещаться по часовой стрелке. Вместе с ним перемещается образец, огибая цилиндр 2. В некоторый момент времени перемещение маятника прекращается и он занимает положение, определяемое величиной угла ϕ1. При скользящем изгибе совершается работа Абд, зависимая от изгибной жесткости образца. Ее величину оценивают по углам отклонения ϕ0, ϕ1 маятника 4, используя формулу:
После этого приступают ко второму этапу испытания. Для этого цилиндр с большим диаметром заменяют цилиндром с малым диаметром. Далее испытания проводят в том же порядке. После его реализации маятник 4 после окончания движения занимает положения при угле ϕ1. С учетом этого аналогично, указанному выше, определяют работу, совершенную при перемещении образца, но при использовании цилиндра с малым диаметром.
Имея значения Абд и Амд, проводят оценку жесткости образца при скользящем изгибе по совокупности энергий Амд и Абд. Это возможно по разным вариантам. Например, по следующим: [Абд и (Амд - Абд)] или [Абд и (Амд - Абд)/Абд]. Такие варианты оценки обеспечивают информативность результатов испытания и упрощают его. Например, по величине Абд можно судить (оценивать), как себя проявляет изгибная жесткость образца, а по величине (Амд - Абд) - сдвиговая жесткость.
Пример конкретного выполнения.
Испытания проводили с использованием льняной пряжи линейной плотности 46 текс. Скользящий изгиб производили относительно стальных цилиндрических стержней длинной 15 мм и с радиусом r2=0,5 и r1=15,0 мм. Угол обхвата нитью был одинаковым и составлял 2,36 рад. Начальное натяжение постоянное Т0=0,618 Н. Значения радиусов цилиндров выбирали из следующих условий. Величина r2 принималась из сходства этой величины с условным сечением пряжи. Величина r1 вытекала из условия , где для испытываемой пряжи EI=0.066 Н⋅мм2.
По результатам испытания на первом этапе была определена работа Абд, равная 50 мДж, а на втором этапе совершенная при скользящем изгибе, но при использовании цилиндра с малым диаметром - 59 мдж.
Оценивали жесткость испытываемой пряжи при скользящем изгибе по параметрам: Абд и (Амд - Абд). Они оказались соответственно равными, 50 мДж и 9 мДж.
Был сделан вывод путем сравнения оценок изгибной и сдвиговой жесткости. В качестве оценок использовали совершенную при скользящем изгибе нити работу. Эти оценки (в абсолютных или относительных значениях) становятся полезными в условиях практики при сравнительных испытаниях разной пряжи (по составу, по геометрическим параметрам и линейной плотности).
Предлагаемый способ обеспечивает повышение информативности результатов анализа и упрощает процесс испытания. Он не требует значительных затрат при его реализации и поэтому может быть использован в условиях практики.
Список используемых источников
1. Платов A.M. Теоретические основы механической обработки стеблей лубяных культур: Учеб. пособие для вузов. - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 143.
2. Щербаков В.П. Научные основы переработки нитей в трикотажном производстве: дисс… д.т.н., спец. 05.19.03. - Москва, 1983. - 342 с.
3. Лапшин В.В. Разработка методологических основ и автоматизированного измерительного комплекса для оценки свойств текстильных материалов: дисс… д.т.н., спец. 05.19.01. - Кострома, 2020. - 318 с.
4. Способ определения жесткости нити при изгибе: патент на изобретение РФ №2535133. Опубл. 8.10. 2014.
5. Способ определения жесткости нити при изгибе: патент на изобретение РФ №2219544. Опубл. 20.12. 2003.
6. Устройство для определения жеткости нити на изгиб: патент на полезную модель РФ №29374. Опубл. 10. 05. 2003.
7. Огибалов П.М., Рабинович А.Л., Федотов Н.М. О силах взаимодействия между тросом и шкивом. / Прикладная математика и механика. 1939. т.3. Вып.3. С.111-123.
Claims (1)
- Способ оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе, включающий испытание образца волокна или нити путем огибания им цилиндра с определенным радиусом, перемещение по цилиндру, измерение силового параметра, связанного с перемещением образца, у которого свободный ведомый участок натянут подвешиваемым к нему грузом постоянной массы, а также расчет оценки жесткости, отличающийся тем, что испытание путем перемещения образца по цилиндру проводят в два этапа, на первом используются цилиндр с большим диаметром, а на втором - с меньшим, после перемещения образца по поверхности цилиндра на каждом этапе оценивают силовой параметр в виде энергии, затрачиваемой на перемещение, причем затраченную энергию оценивают по разности углов отклонения физического маятника, у которого в зоне между точкой подвеса и центром тяжести крепится конец ведущего участка испытываемого образца, а оценку жесткости производят по совокупности энергий, одна из которых затрачивается на перемещение по цилиндру с малым диаметром, соизмеримым с условным диаметром сечения образца, а другая - на перемещение по цилиндру с большим диаметром, величина которого больше , мм, где EI - изгибная жесткость образца, Н⋅мм2; Т0 - сила натяжения ведомого участка образца вследствие подвешивания к нему груза постоянной массы, Н.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2790843C1 true RU2790843C1 (ru) | 2023-02-28 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640645A1 (ru) * | 1988-06-08 | 1991-04-07 | Московский Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина | Способ определени жесткости гибких элементов на изгиб |
DE19521427A1 (de) * | 1995-06-14 | 1997-01-02 | Attila Prof Dr Bereck | Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften (Kraft-Dehnungsverhalten) und insbesondere der Weichheit von (dehnbaren) Flächengebilden, sowie zur Beurteilung der Wirksamkeit von Textil-Weichmachern |
RU29374U1 (ru) * | 2002-08-05 | 2003-05-10 | Костромской государственный технологический университет | Устройство для определения жесткости нити на изгиб |
RU177648U1 (ru) * | 2016-05-18 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромской государственный университет" (КГУ) | Устройство для определения жесткости нити при изгибе |
CN110927364A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-03-27 | 河南工程学院 | 平纹织物伸长性预定方法、设定伸长性的平纹织物制作方法 |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640645A1 (ru) * | 1988-06-08 | 1991-04-07 | Московский Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина | Способ определени жесткости гибких элементов на изгиб |
DE19521427A1 (de) * | 1995-06-14 | 1997-01-02 | Attila Prof Dr Bereck | Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften (Kraft-Dehnungsverhalten) und insbesondere der Weichheit von (dehnbaren) Flächengebilden, sowie zur Beurteilung der Wirksamkeit von Textil-Weichmachern |
RU29374U1 (ru) * | 2002-08-05 | 2003-05-10 | Костромской государственный технологический университет | Устройство для определения жесткости нити на изгиб |
RU177648U1 (ru) * | 2016-05-18 | 2018-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромской государственный университет" (КГУ) | Устройство для определения жесткости нити при изгибе |
CN110927364A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-03-27 | 河南工程学院 | 平纹织物伸长性预定方法、设定伸长性的平纹织物制作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Üreyen et al. | Comparison of artificial neural network and linear regression models for prediction of ring spun yarn properties. I. Prediction of yarn tensile properties | |
RU2790843C1 (ru) | Способ оценки жесткости волокна или нити при скользящем изгибе | |
JPH03185174A (ja) | 繊維のスライバー及び粗糸の特性測定方法及び装置 | |
Vlad et al. | Research regarding uniaxial tensile strength of nylon woven fabrics, coated and uncoated with silicone | |
Du et al. | Effects of parameters on mass index of the CHES-FY system | |
Markuszewski | Comparison of various types of damage symptoms in the task of diagnostic composite profiles | |
Zhou et al. | On‐line measurement of fabric‐bending behavior: background, need and potential solutions | |
Mei et al. | Damage Characteristics of Cotton Yarn in High-speed Warp-knitting Processing from Finite Element Simulation | |
Foster | 20—THE INVESTIGATION OF PERIODICITIES IN THE PRODUCTS OF COTTON SPINNING THE DRAFTING WAVE | |
RU2225466C1 (ru) | Способ определения крутящего момента крученой текстильной нити и пряжи | |
qizi Vasiyeva | Analysis of the methods of determining their hardness indicators during stretching of textile fabrics | |
Chawla et al. | DESIGN OF A CREEP TESTING MACHINE FOR INDUSTRIAL ROPE | |
RU217460U1 (ru) | Машина испытательная разрывная для проб лубяного волокна в виде пучка | |
Eremin et al. | DIC study of fatigue crack growth after single overloads and underloads | |
Lemcherreq et al. | Fatigue of bond: Experimental investigation using pull-out tests with distributed fibre optical sensors | |
RU2738909C1 (ru) | Устройство для ресурсных испытаний стальных канатов при воздействии осевой динамической нагрузки | |
RU206641U1 (ru) | Устройство для испытания волокон и нитей на растяжение | |
Clark et al. | The development of the biaxial rotation test for fatiguing fibres | |
DE759995C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erkennbarmachen der Spannungs-verteilung an Konstruktions- und Maschinenteilen | |
Halfaoui et al. | Deformation of the carded and combed wool yarns when they are subjected to repeated extensions, influence on the strength and on the elongation at break | |
Abdulazizov et al. | VISUALIZING SPUN YARN DEFORMATION: INSIGHTS FROM OPTICAL INSTRUMENTATION | |
RU74390U1 (ru) | Устройство для определения крутящего момента пряжи и нитей | |
UA146708U (uk) | Пристрій для дослідження волокон щіткових інструментів на термомеханічну втомленість | |
Tourlonias et al. | Friction of carbon fibre and influence of sizing treatment | |
SU81668A1 (ru) | Машина дл испытани материалов на выносливость |