Кобляков А.И. (ред.) Лабораторный практикум по текстильному материаловедению

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 8.8.

УР-2М

Схема релаксометра

привод предусмотрен для

растяжения пробы при по-

стоянном заданном удлине-

нии, а другой — при посто-

янной нагрузке.

Растяжение элементар-

ной пробы до заданной ве-

личины деформации произ-

водится приводом, состоя-

щим из электродвигателя

12, муфты 13, редуктора 14,

винтовой передачи 11, вин

та 10, ролика 9 и каретки

29. При включении электро-

двигателя и муфт 13, 15

начинает вращаться винт

10, под воздействием кото-

рого каретка перемещается

вниз до крайнего положе-

ния, после чего муфта 15

отключает винт 10 от пере-

дачи 11, и каретка остается

в крайнем положении со-

гласно программе опыта.

Жесткое соединение ка-

ретки со штоком 22 осуще-

ствляется шариковым зам-

ком. Шарики 26 за счет пру-

жин 23 обеспечивают постоянный контакт конусной втулки 27

каретки и штока 22. При закрытом замке каретка, опускаясь,

перемещает шток 22. При разгрузке пробы шток 22 расклини-

вается с конусной втулкой 27. Расклинивание производится

поворотом переключателя 8, жестко связанного со втулкой 24,

на торце которой имеются выступы 25. При повороте переклю-

чателя выступы вдавливают шарики 26 и шток 22 расклини-

вается. Исходное положение каретки устанавливают подъемом

ее до заданной отметки на шкале 21. Чтобы каретка не подня-

лась после выключения винта 10, предусмотрен второй шарико-

вый замок 28.

Растяжение образца при постоянной нагрузке осуществляет-

ся включением электродвигателя с полым ротором 18, от кото-

рого через шестеренчатую передачу 17, шкив 16, гибкую связь,

державку 19 и замок 20 движение передается штоку 22 с ниж-

ним зажимом 3. Электродвигатель с полым ротором используют

как нагружатель: вращающийся момент электромагнитного

•252

а—при постоянной нагрузке; б— при постоянном заданном удлинении

поля статора изменяется пропорционально напряжению. Момент

на валу и усилия на элементарную пробу регулируются авто-

трансформатором (на рисунке не показан), а контроль за внеш-

ним усилием осуществляется индикатором 30. Разгрузка образ-

ца производится снятием электрического напряжения в цепи

электродвигателя и выключением замка 20.

Испытания при заданной нагрузке проводят при выключен-

ных шариках 26 замка каретки 29, а испытания при заданном

постоянном удлинении — при выключенном замке 20.

На приборе одновременно можно испытывать пять элемен-

тарных цроб с зажимной длиной до 200 мм, шириной до 50 мм

и толщиной до 5 мм. Максимальная величина заданной нагруз-

ки на пробу Рг = 150 Н, заданного удлинения = 150 мм.

Перед испытаниями проверяют режим записи процесса дефор-

мации (если предусматривается включение записывающего

устройства) и устанавливают зажимную длину.

Для индивидуальной разгрузки пробы поворачивают пере-

ключатель 8, в результате чего отжимаются пружины 23 шари-

ков 26. За изменением деформации пробы в процессе релакса-

ции следят по шкале 7.

При испытании целесообразно также наблюдать релаксацию

усилий по показаниям индикатора 32 или самописца, если тен-

зодатчики на пружине нижнего зажима 3 включены в электри-

ческую схему самописца.

Релаксометр типа «стойки» для испытаний при постоянной

нагрузке. Пробные полоски 3 (рис. 8.9,6) закрепляют в зажимах

2 и 4. Верхние зажимы закреплены на планке 1. К нижним за-

жимам подвешивают грузы 5, растягивающие полоски. Дефор-

мация пробных полосок при действии нагрузки регистрируется

показанием нониуса нижнего зажима на вертикальной шкале

с точностью 0,1 мм, а после снятия нагрузки^—наложением ли-

нейки.

•253

( Начало ^

Ввод данных Р

, Р,, Р

, Р

, t,, t

, а, 6

/Ш =

•^нач

100

iV = f

/10

~ 2 /

кон

STEP = 1

= Р

- 0,01

А =

In и\ - In Р„

In (Р, - Р,) - ЫР~

In (Р

- P

) - 1пР„

In (Р

- /'/) - 1пР

STEP =

STEP/10

> 'кон

Нет

> 'кон

'нач ~

- srap

Нет

АО <

Да

— Пг,) = Р

• ехр (-«?) +Р_

Печать Р

, Р , п, с, т,

(';, П?,)),

= I, ЛГ

Т^ Г"

f Конец 1

формации (а) и напряжения (б)

Релаксометр типа «стойки» для испытаний при постоянном

удлинении. Зажимы 2 и 5 (рис. 8.9,5) закрепляют на неподвиж-

ной 1 и подвижной 4 планках. Перемещение нижней планки с

зажимами осуществляется путем вращения винта 8 штурвалом-

колесом 7.

При растяжении элементарной пробы 3 величина переме-

щения фиксируется линейкой 6. При разгрузке проба 3 осво-

бождается из нижнего зажима 5 и деформация фиксируется

также линейкой (между отметками на элементарной пробе).

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Одноцикловые характеристики текстильных полотен определяют на релаксо-

метрах при следующих параметрах:

Зажимная длина, мм

для тканей и нетканых полотен 200

для трикотажа 100

Ширина пробной полоски, мм

для тканей 25

» других полотен / 50

Постоянное минимальное натяжение для неза- 0,05

кручивающихся трикотажных полотен, %

от

раз-

рывной нагрузки ,

Статическое натяжение Равно массе проб-

ной полоски

Постоянная нагрузка, % от разрывной

для тканей 10—25

» трикотажных полотен 5

» нетканых полотен 10

Постоянное удлинение, % от разрывного удлине- 25

ния

Время действия нагрузки, мин 60

Время отдыха после разгрузки, мин

для тканей и трикотажа 120

» нетканых полотен 20

Время от разгрузки до первого отсчета, с 2—5

Число пробных полосок ^ 10

При проведении учебно-исследовательской работы необходимо соблюдать

рекомендуемые параметры испытаний. Расчет постоянных уравнений релакса-

ции усилия (деформации) проводится на ЭВМ согласно алгоритмам

(рис. 8.10). При проведении работы ознакомительного характера параметры

испытаний по усмотрению преподавателя могут быть изменены.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: методику определения составных частей деформа-

ции образца полотна; алгоритм расчета; условия испытаний; результаты ис-

пытания и расчетов (формы 8.7—8.9).

Форма 8.7

Вид образца

Условия испытаний

Зажимная длина, мм

Заданные нагрузка или удлинение

Время нагружения и отдыха

•256

Форма 8.8

Значение

релаксации

Время релаксации усилия, мин

Время релаксации деформации, мин

Значение

релаксации

0,08

1 8

20 30

0,08

20 30

Фактическое

Расчетное

Форма 8.9

Полная

деформация

8, %

Составные части

деформации, %

Доли составных

частей деформации

Релаксация усилия

Полная

деформация

8, %

Ёз

Де,

ДЁ2

Дбз

Ро Pi Pi

8.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТАЛОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

ПРИ МНОГОКРАТНОМ РАСТЯЖЕНИИ

Цель работы. Изучение аппаратуры и методики испытаний текстильных

полотен на многократное растяжение.

Задание. 1. Изучить усталостные характеристики полотен при много-

кратном растяжении, методику испытаний и аппаратуру.

2. Провести испытания полотен на многократное растяжение и опреде-

лить циклическую остаточную деформацию.

3. Рассчитать с использованием ЭВМ параметры уравнения релаксации

циклической остаточной деформации полотен после прекращения многократ-

ного деформирования.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

При многократном растяжении в текстильных полотнах разви-

ваются усталостные процессы, результатом которых являются

изменение структуры и свойств материала, его изнашивание,

ухудшение формоустойчивости полотен, их разрушение. Поэто-

му определение усталостных характеристик текстильных поло-

тен имеет очень важное значение: оно позволит лучше исполь-

зовать свойства полотен, прогнозировать их надежность.

В настоящее время аппаратура для испытаний текстильных

полотен на многократное растяжение серийно не выпускается,

имеются лишь макеты и образцы приборов, разработанные в

учебных институтах и НИИ.

При испытании текстильных полотен на многократное растя-

жение определяют следующие характеристики:

остаточную циклическую деформацию е

—

остаточную деформацию полотна, накопившуюся за определен-

ное число циклов растяжения (обычно несколько тысяч);

выносливость п

— число циклов растяжения, которое

выдерживает материал до разрушения;

9 Зак. 2022

257

долговечность t

(с, ч)—время от начала деформиро-

вания до разрушения образца:

/р = д

/со; /

= /г

/(3600ш),

где со — частота, Гц;

предел выносливости е

— максимальную заданную

деформацию, при которой элементарные пробы полотна выдер-

живают, не разрушаясь, очень большое число циклов растя-

жения.

Кроме того, учитывая релаксационный характер накопления

остаточной циклической деформации, целесообразно опреде-

лять:

быстрообратимую циклическую деформацию (%)

8ц1

= (Сц

—

К\)Ио.ц- 100;

медленнообратимую циклическую деформацию (%)

вц2 = (*щ — /

ц2

)/*о.ц • ЮО;

заторможенную циклическую деформацию (%)

вцз = W^o-ц' ЮО;

доли быстрообратимой Ае

ь медленнообратимой Ае

ц2

и за-

торможенной ДБЦЗ циклической деформации:

Ав

ц1

/е

; Де

ц2

; Ае

ц3

/е

Релаксация остаточной циклической деформации описывает-

ся уравнением е

(0 = еоехр — cf" +

8<»

(где с = тг

), постоян-

ные ЁО, б», с, п, % которого также являются характеристиками

усталости (расчет постоянных и алгоритмы аналогичны описан-

ным на 250—255).

Испытания проводят на пульсаторе ПД-5М, который пред-

ставляет собой опытный образец прибора, изготовленного опыт-

ным заводом при ЦНИХБИ на основе ряда конструктивных усо-

вершенствований прибора ПРД-5, разработанного в МТИ [8.4].

Прибор позволяет проводить испытания на многократное

растяжение и релаксацию деформации одновременно 5 элемен-

тарных проб полотен толщиной 0,1—5 мм. Прибор имеет высо-

кую чувствительность (порог нечувствительности грузовой шка-

лы г^0,1 Н, предельная погрешность деформации 0,02 мм), что

важно для изучения релаксации остаточной циклической дефор-

мации. Испытания проводят при следующих параметрах:

Заданная циклическая нагрузка, Н 39,2—490 (с шагом

9,8 Н)

Заданная циклическая стрела прогиба, мм 1—15 (с шагом 1 мм)'

Максимальная величина остаточной стрелы До 40

прогиба, мм

Статическая нагрузка на элементарную 0,098

пробу (для выбора остаточной циклической

деформации), Н

•258

Вес набора грузов-колец для установления 0,1—0,5 (с шагом 0,1 Н)

нагрузки, Н

Частота многократного деформирования, 50; 100

циклов в минуту

Диаметр сменных полусфер для деформи- 15; 30; 50; 70

рования проб, мм

Прибор (рис. 8.11) имеет узлы зажима для элементарной

пробы /, замки 6, установленные в направляющих 7, устройство

нагружения 5 со сменными грузами 4, устройство балансиров-

ки 8 с грузами 9, толкатели 2 полусферической формы, уста-

новленные на штоках 3, которые опираются на траверсу 10,

взаимодействующую с механизмом настройки амплитуды 11.

Последний кинематически связан с кулачком 15 распределитель-

ного вала 16, несущего на себе также кулачок 20 и обеспечи-

вающего управление замком 6 с помощью рычага 21 и штан-

ги 22.

Прибор имеет также червячный привод 17, кинематически

связанный через сменную пару шестерен 18 я 19 с распредели-

тельным валом 16, шкалу заданной циклической деформации

13, шкалу остаточной деформации 23, узел счетчика 14 и счет-

чики числа циклов деформирования (на рисунке не показаны).

Деформирование элементарных проб осуществляется толка-

телем 2 со штоком 3, который приводится в действие переме-

щением траверсы 10, при закрытом шариковом замке. После

выхода толкателя на максимальную амплитуду (заданную стре-

лу прогиба) начинаются разгрузка и отдых проб. При этом ша-

риковый замок размыкает силовую втулку, что обеспечивает

выбор остаточной циклической деформации.

В шариковом замке имеется втулка со скосом, которая, по-

ворачиваясь, выталкивает шарики из зацепления с силовой

втулкой. Поворот осуществ-

ляется штангой 22, переме-

щающейся от рычага 21,

движение которому переда-

ется кулачком 20.

При работе в режиме по-

стоянной заданной стрелы

прогиба амплитуду устанав-

ливают с помощью механиз

ма настройки амплитуды//.

Значение амплитуды задан-

ной циклической нагрузки

регистрируется на шкале 13.

При этом на устройстве

нагружения 5 устанавли-

вают максимальную на-

грузку с помощью сменных

Рис. 8.11. Схема прибора ПД-5М

9* 259

грузов 4. В режиме работы с постоянной циклической нагруз-

кой заданную циклическую нагрузку устанавливают с помощью

грузов 4 на устройстве нагружения 5.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Перед началом испытаний устанавливают заданную циклическую стрелу

прогиба — вращением рукоятки 12 (см. рис. 8.11) до нужной отметки на

шкале 13; частоту деформирования — сменой шестерен 18 и 19; заданное

число циклов деформирования.

Последний процесс автоматизирован и осуществляется следующим обра-

зом. Нажимая на ручку счетчиков циклов (на рисунке не показано), повора-

чивают ее против часовой стрелки. Не отпуская ручки, на общем счетчике 14

устанавливают заданное число циклов деформирования нажатием кнопки это-

го счетчика. После этого ручку счетчиков циклов отпускают и вновь повора-

чивают ее против часовой стрелки, но без нажатия. Затем проверяют необ-

ходимый диаметр толкателя 2.

Заправка элементарных проб в зажим производится следующим обра-

зом. Пробу диаметром 100 мм укладывают между зажимными кольцами за-

жима, помещают в стакан и закручивают прижимной гайкой. После этого за-

жим с пробой помещают в специальное гнездо, ключом затягивают прижим-

ную гайку, устанавливают на силовую втулку и закрепляют ее ввинчиванием

накидной гайки. На зажимы укладывают груз статического натяжения, вклю-

чают прибор и по шкале 23 снимают показания остаточной циклической де-

формации.

Наблюдения за релаксацией циклической деформации проводят по шкале

остаточной циклической деформации после выключения прибора.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: схему прибора и методику определения усталост-

ных характеристик; условия испытаний; результаты испытания и расчетов

(формы 8.10—8.12).

Форма 8.10

Вид образца

Условия испытаний

Диаметр полусферы

Заданная стрела проги&а

Частота деформирования

Заданное число деформирования

Время отдыха после деформирования

Форма 8.11

Остаточная

циклическая

деформация e

Q ц

Составные части

циклической остаточной

деформации

Доли составных частей

циклической остаточной

деформации

Остаточная

циклическая

деформация e

Q ц

ц1

ц2

Ц1

Ц2

ЦЗ

Форма 8.12

Значение

деформации

Время накопления остаточной

циклической деформации, мин

Время релаксации остаточной

циклической деформации, мин

Значение

деформации

0,08 1

0,08

1 8

20 30

Фактическое

Расчетное

•260

8.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ

И ДРАПИРУЕМОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Цель работы. Изучение аппаратуры и методики определения жесткости

при изгибе и драпируемости текстильных полотен.- _

Задание. 1. Изучить характеристики жесткости и драпируемости поло-

тен, методики испытаний и аппаратуру.

2. Провести испытания различных полотен на изгиб по методу консоли и

определить их жесткость.

3. Определить драпируемость полотен разными методами.

Жесткость характеризует способность текстильных полотен со-

противляться изменению формы при деформациях изгиба и

влияет на их драпируемость — способность образовывать мягкие,

округлые складки с малым радиусом кривизны. Жесткость и

драпируемость полотен зависят от их волокнистого состава,

строения, толщины, отделки и оказывают существенное влияние

на внешний вид изделий, определяя тем самым выбор модели и

ее назначение.

Жесткость при изгибе тканей, трикотажных и нетканых по-

лотен определяют методом консоли по ГОСТ 10550—75 [8.5].

Для определения жесткости пакета одежды, искусственной

кожи и других ма+ериалов, имеющих прогиб менее 10 мм "При

длине свисающей части полоски, равной 7 см, используют ме-

тод кольца с принудительной деформацией пробных полосок на

приборе ПЖУ-12 (ГОСТ 8977—74) [8.6].

Жесткость EI (мкН-см

) вычисляют отдельно для раз-

ных направлений полотна по формуле

где т — масса пробных полосок, определенная с погрешностью 0,01 г; А —

коэффициент, определяемый как функция относительного прогиба f

по

табл. 8.1.

Относительный прогиб вычисляют до третьей значащей циф-

ры по формуле

где f — средний прогиб пробных полосок, см; / — длина свешивающихся кон-

цов пробных полосок, равная 7 см.

Коэффициент жесткости определяют как отношение

жесткости в продольном направлении к жесткости в поперечном

направлении:

Kei — ^прод/^-попер

(8.27)

Драпируемость полотен характеризуют коэффи-

циентом драпируемости, который в зависимости от

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

EI = 42046/п/Л,

(8.25)

= f/l

(8.26)

•261