УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ШВЕЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2008 года по МПК G01N3/08 

Заявленное изобретение относится к легкой промышленности, в частности к устройствам для механических испытаний швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек).

Известно устройство для испытания текстильных материалов на многократное пространственное деформирование, представленное в авторском свидетельстве №184004 по кл. G01N 3/28 от 04.11.1965 г. (Способ испытания текстильных материалов на многократное деформирование). Работает устройство следующим образом. Образец швейного материала помещают в зажим, имеющий замкнутый контур, прижимают его к рабочему органу, имеющему выпуклую поверхность, например в виде полусферического пуансона для пространственного деформирования материала, и придают ему от привода возвратно-поступательное движение перпендикулярно плоскости образца. Механическая характеристика испытуемого материала оценивается путем сравнения с другими материалами на основе действующей нагрузки и полученной деформации (по стреле прогиба образца) после завершения планового числа циклов нагружения его.

Данная установка не обеспечивает возможности количественно оценивать деформации исследуемого образца одновременно в разных направлениях от действия на него распределенных сил в виде пространственного годографа сил, например от силового воздействия на него выпуклых поверхностей. В то же время известно, что практически все швейные материалы имеют разные продольные и поперечные показатели деформирования, следовательно, и разные диагональные показатели деформирования, которые необходимо учитывать при проектировании швейных изделий и при раскрое материалов. Известно также, что в реальных условиях эксплуатации одежды швейный материал и соединительные швы и строчки постоянно испытывают деформацию одновременно в разных направлениях (многоосное деформирование) от силового воздействия частей тела человека как при движении, так и в статике. Подобные деформации испытывают и многие другие швейные изделия, не относящиеся к одежде, например зонты, чехлы и т.п. Для обеспечения качества пошиваемых изделий необходимо предварительно оценивать механические характеристики швейных материалов и соединений изделий от действия сложных деформаций.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является устройство для механических испытаний пленочных и текстильных материалов, представленное в авторском свидетельстве №1711027 по кл. G01N 3/08 от 12.03.1990 г. Устройство включает зажимное средство для крепления испытуемого образца по замкнутому контуру в горизонтальной плоскости, шток с рабочим органом в виде шара для передачи силового воздействия на образец, установленный соосно с зажимным средством крепления образца, механизм нагружения образца, состоящий из груза на верхнем торце штока, опорного столика, имеющего возвратно-поступательное перемещение от электропривода, узла связи в виде присоски на втором торце штока для соединения последнего с рабочим органом - шаром, приспособление для измерения перемещения рабочего органа, выполненного в виде индукционного датчика, катушка которого охватывает шток, а электрический сигнал от нее поступает на измеритель перемещения штока. По перемещению штока, следовательно, и рабочего органа-шара оценивается и деформация образца в виде стрелы прогиба его.

Устройство работает следующим образом. С помощью электропривода перемещают вверх до уровня зажимного средства опорный столик, размещают на нем испытуемый образец и закрепляют в горизонтальной плоскости в кольцеобразном зажиме. Укладывают сверху на испытуемый образец рабочий орган-шар, который соединяют с помощью присоски с нижним торцом штока, расположенного соосно с зажимным средством, на верхний же торец штока устанавливают груз. После этого вновь, но уже вниз, с помощью электропривода перемещают опорный столик. При этом рабочий орган-шар, опускаясь совместно со штоком и грузом, оказывает силовое воздействие на испытуемый образец, деформируя его, вызывая в нем стрелу прогиба, которая фиксируется индукционным датчиком и измерителем по перемещению штока. По величине стрелы прогиба судят о механических характеристиках испытуемого материала.

Устройство служит для сравнительной оценки ползучести испытуемых образцов различных материалов, в том числе швейных, путем анализа стрелы прогиба образца под действием постоянного силового воздействия со стороны рабочего органа в виде шара.

Таким образом, данное устройство имеет те же недостатки, что описанная выше установка. Оно не обеспечивает возможности количественно оценивать деформации в испытуемом материале по различным направлениям от действия на него распределенных сил в виде пространственного годографа сил, например от силового воздействия выпуклых поверхностей (многоосное деформирование). Невозможно оценить и влияние деформирующих сил на швы и строчки, так как из работы устройства нельзя получить данных по распределению этих сил в испытуемом образце.

В связи с этим можно отметить, что приведенные выше технические решения для механических испытаний швейных материалов не обеспечивают возможности количественно оценивать деформации в испытуемом материале, швах и строчках изделий по различным направлениям одновременно, что ограничивает возможности швейных предприятий по выпуску качественных швейных изделий.

Поэтому задачей предложенного устройства является повышение качества одежды и других швейных изделий за счет предварительной оценки механических характеристик швейных материалов и соединений деталей от действия многоосных деформаций.

Предлагаемое устройство для механических испытаний швейных материалов и соединений состоит из зажимного средства в виде контура, образованного из нескольких незамкнутых между собой зажимов для крепления испытуемого образца в горизонтальной плоскости, например из двух пар зажимов, расположенных на взаимно перпендикулярных осях. Каждый из зажимов выполнен в виде стянутых винтами двух пластин. Параллельно зажимам установлены направляющие валики для подведения под них испытуемого образца перед закреплением в зажимах. Соосно зажимному средству установлен шток, с одного торца жестко соединенный с рабочим органом в виде полусферического пуансона, а с другого - кинематически связанный с механизмом нагружения образца и измерения деформирующего силового воздействия на него, включающего шатун, двухплечий рычаг, на ведомом плече которого установлен электротензодатчик, а ведущее плечо его через узел связи соединен с приводом. В качестве привода выступает, например, электродвигатель или шаговый электродвигатель, обеспечивающий рабочему органу - пуансону заданное по величине перемещение. Узлом связи в этом случае будет соединительное звено. Для измерения перемещения рабочего органа имеется приспособление, выполненное в виде механической системы: шкала на корпусе устройства и стрелка-указатель на штоке, а для измерения многоосной деформации образца служит приспособление, включающее упругие элементы, каждый из них выполнен, например, в виде П-образной детали, на одной стойке которой жестко закреплена нижняя пластина упомянутого зажима с возможностью перемещения совместно с верхней пластиной относительно корпуса устройства при деформировании испытуемого образца, а другая стойка жестко связана с корпусом устройства, на перекладине же П-образной детали установлены электротензодатчики. Все электротензодатчики устройства подключены к усилителю электрических сигналов и блоку регистрации их, например к осциллографу.

Рабочий орган-пуансон имеет снизу направляющие стержни, что позволяет ему совершать при работе устройства возвратно-поступательные движения подобно ползуну в механизме кривошипно-ползунного типа.

Устройство снабжено электровыключателем для автоматического отключения привода, что позволяет, в случае необходимости, предварительно задавать величину перемещения рабочего органа при испытаниях.

Направляющие валики могут быть установлены на упругие опоры с электротензодатчиками для определения усилий, передаваемых на них испытуемым образцом.

Содержание заявленного изобретения иллюстрируется ниже приведенными фигурами: фиг.1 - схема общего вида устройства; фиг.2 - вид сверху на устройство.

Устройство 1 для механических испытаний швейных материалов и соединений (фиг.1, 2) включает зажимное средство для крепления испытуемого образца 2 в горизонтальной плоскости, выполненное в виде контура из нескольких незамкнутых между собой зажимов, например из двух пар зажимов 3, 4, 5, 6, расположенных на взаимно перпендикулярных осях, каждый из зажимов выполнен в виде стянутых винтами двух пластин 7 и 8, и параллельно зажимам расположены направляющие валики 9, 10, 11, 12 для заправки под них испытуемого образца, соосно зажимному средству расположен шток 13, который с одного торца жестко соединен с рабочим органом 14 в виде полусферического пуансона, а с другого - кинематически связан с механизмом нагружения образца и измерения его деформирующего силового воздействия, включающего шатун 15, двухплечий рычаг 16, на ведомом плече которого установлен электротензодатчик 17, а ведущее плечо его через узел связи 18 соединено с приводом 19, например, в виде электродвигателя. Приспособление для измерения перемещения рабочего органа выполнено в виде механической системы: шкала 20 на корпусе устройства 1 и стрелка-указатель 21 на штоке 13, а для измерения многоосной деформации образца служит приспособление, включающее упругие элементы 22, 23, 24, 25, каждый из них выполнен, например, в виде П-образной детали, стойка 26 которой жестко связана с нижней пластиной 8 зажима с возможностью перемещения ее совместно с верхней пластиной 7 относительно корпуса устройства 1 при деформировании испытуемого образца, а другая стойка 27 жестко связана с корпусом устройства 1, на перекладине же 28 П-образной детали установлены электротензодатчики 29. Все электротензодатчики 17 и 29 подключены к усилителю 30 электрических сигналов и блоку 31 регистрации их, например к осциллографу.

Направляющие валики 9, 10, 11, 12 могут быть установлены на упругие опоры с электротензодатчиками (не показано) для определения усилий, передаваемых испытуемым образцом 2 по вертикали, что позволит скорректировать усилия, действующие в испытуемом образце 2, и повысить точность расчета механических характеристик материала.

Рабочий орган 14 имеет снизу направляющие стержни 32, что позволяет ему совершать при работе устройства возвратно-поступательные движения подобно ползуну в механизме кривошипно-ползунного типа.

Устройство снабжено электропереключателем 33, положение которого можно менять (не показано), что дает возможность, в случае необходимости, автоматически отключать электропривод 19, так как стрелка-указатель 21 при движении штока 13 будет нажимать на движок 34 и приводить переключатель в положение «выключено», тем самым предварительно устанавливать необходимую величину перемещения рабочего органа 14.

Устройство 1 для механических испытаний швейных материалов и соединений (фиг.1, 2) работает следующим образом. Испытуемый образец 2 проводят под направляющие валики 9, 10, 11, 12, размещают в зажимах 3, 4, 5, 6 и стягивают пластины 7 и 8 на всех зажимах винтами (не показано), закрепляя его. Настраивают электрическую схему, включающую электротензодатчики 17 и 29, усилитель 30 и блок 31 регистрации электросигналов, например осциллограф, добиваясь нулевого уровня сигнала на экране осциллографа. Подводят рабочий орган 14 - пуансон до уровня испытуемого образца 2.

При включении электропривода 19 (не показано) соединительное звено 18 поворачивает ведущее плечо двухплечего рычага 16 против часовой стрелки, что приводит к повороту ведомого плеча и перемещению от шатуна 15 штока 13 вверх. Следовательно, переместится вверх и рабочий орган 14, сообщая деформирующее силовое воздействие испытуемому образцу 2. Образец 2 деформируется (выгибается вверх по форме рабочего органа 14). Это приводит к многоосной деформации растяжения образца 2 и заставляет участки его, расположенные в зоне зажимов 3, 4, 5, 6, перемещаться в сторону направляющих валиков 9, 10, 11, 12 и деформировать упругие элементы в виде П-образных деталей 22, 23, 24, 25. При этом их стойки 26 совместно с зажимами 3, 4, 5, 6 также получат перемещения в сторону направляющих валиков 9, 10, 11, 12, что приведет к деформации перекладин 28 упругих элементов 22, 23, 24, 25, а их электротензодатчики 29 передадут электросигналы на усилитель 30 и блок 31 регистрации этих сигналов. Так как упругие элементы 22, 23, 24, 25 предварительно протарированны путем нагружения их от динамометра и зависимость деформации их от приложенной силы была линейной (не показано), то регистрирующий блок 31, например осциллограф, покажет практически значения сил, действующих в продольном и поперечном направлении в испытуемом образце 2.

Электротензодатчик 17 на ведомом плече двухплечего рычага 16 также передаст электросигнал на усилитель 30 и блок 31 регистрации его, что позволит определить передаваемое силовое воздействие со стороны рабочего органа 14 на испытуемый образец 2, а стрелка-указатель 21 на штоке 13 покажет на шкале 20 перемещение рабочего органа 14, следовательно, и стрелу прогиба образца 2.

Форма рабочего органа 14 предполагает, что деформации испытуемого образца по взаимно перпендикулярным осям будут одинаковыми. В то же время действующие силы по этим осям на участках образца будут только тогда равными, когда упругие характеристики в продольном и поперечном направлении испытуемого материала будут одинаковы. В противном случае участки материала с меньшими упругими свойствами будут меньше деформировать стойку 26 и перекладину 28 упругого элемента 29, следовательно, будет показано уменьшенное отражение силы на регистрирующем блоке 31.

Зная значение действующих сил на участках образца 2, расположенных в зоне закрепления в зажимах 3,4,5,6, и площадь поперечного сечения их S=t·h, где t - толщина образца, h - ширина участка образца, определяют, например возникающее напряжение в каждом из них: σ=Р/S, где Р - значение силы, зарегистрированное электротензодатчиками 29 в зоне деформации данного участка испытуемого материала. Определяют и другие механические характеристики швейного материала при действии многоосных деформаций.

Определение же механических характеристик швейных материалов в случае, если образец швейного материала 2 представлен в виде пакета, скрепленного швом (строчкой), осуществляется в целом аналогично описанному выше испытанию образца швейного материала. Дополнительно лишь проводят оценку качества соединений согласно техническим условиям на соединения деталей одежды, например, определяют обрывность ниток, плотность соединения (просвет между деталями в соединении не допускается) и др.

Заявленное изобретение относится к легкой промышленности, в частности к устройствам для механических испытаний швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек). Задачей предлагаемого устройства является повышение качества одежды и других швейных изделий за счет предварительной оценки механических характеристик швейных материалов и соединений деталей от действия многоосных деформаций. Для этого устройство включает зажимное средство для крепления испытуемого образца в виде контура из нескольких незамкнутых зажимов, например, расположенных на взаимно перпендикулярных осях, соосно зажимному средству расположен шток с рабочим органом в виде пуансона, кинематически связанный с механизмом нагружения и измерения деформирующего воздействия, включающего шатун, двухплечий рычаг с электротензодатчиком и привод с узлом связи. Для измерения многоосной деформации служит приспособление, включающее упругие элементы с электротензодатчиками. Упругие элементы связаны с упомянутыми зажимами. Все электротензодатчики устройства подключены к усилителю электрических сигналов и блоку регистрации их. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для механических испытаний швейных материалов и соединений, содержащее зажимное средство в виде контура для крепления испытуемого образца в горизонтальной плоскости, установленный соосно с ним шток с рабочим органом, механизм нагружения образца и приспособление для измерения перемещения рабочего органа и деформации образца, отличающееся тем, что зажимное средство образовано несколькими незамкнутыми между собой зажимами, например двумя парами, расположенными на взаимно-перпендикулярных осях, причем каждый из зажимов выполнен в виде стянутых винтами двух пластин, и параллельно зажимам установлены направляющие валики, а упомянутый шток кинематически связан с механизмом нагружения образца и измерения деформирующего силового воздействия на него, включающего шатун, двухплечий рычаг, на ведомом плече которого установлен электротензодатчик, причем ведущее плечо его через узел связи соединено с приводом, приспособление для измерения перемещения рабочего органа выполнено в виде механической системы: шкала на корпусе устройства и стрелка-указатель на штоке, а для измерения многоосной деформации образца служит приспособление, включающее упругие элементы, каждый из них выполнен, например, в виде П-образной детали, на одной стойке которой жестко закреплена нижняя пластина зажима с возможностью перемещения совместно с верхней пластиной относительно корпуса устройства при деформировании испытуемого образца, при этом другая стойка жестко связана с корпусом устройства, на перекладине же П-образной детали установлены электротензодатчики и все электротензодатчики устройства подключены к усилителю электрических сигналов и блоку регистрации их, например к осциллографу.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющие валики установлены на упругие опоры с электротензодатчиками.