СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН Российский патент 2013 года по МПК G01N19/02 G01N33/36 

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности и предназначено для объективной оценки определения силы трения текстильных полотен.

Характеристиками трения текстильных полотен служат сила тангенциального сопротивления и коэффициент тангенциального сопротивления [2, стр.180].

Близкими к заявленному способу являются способы: метод определения коэффициента тангенциального трения текстильных материалов, не являющийся стандартным, описанный в компетентных источниках [1, с.311; 2, с.181-184,] и метод [3], предполагающий определение силы трения соприкасающихся цилиндрических плоскостей. В качестве прототипа взят способ немецкого исследователя В.Крумме [3], по которому определяется трение нити, перекинутой в виде петли через вращающийся ролик, изготовленный из материала, по которому хотят изучать трение. Недостатком прототипа является то, что способ применен лишь для нитей и для фиксированного угла охвата нити и ролика. Метод наклонной плоскости [1, 2] позволяет определить количественно коэффициент тангенциального сопротивления при относительном перемещении двух плоскостей. Однако метод имеет существенные недостатки - отсутствие постоянного давления, и возможности изучения трения при различных скоростях образцов. Информативность измерений достаточно низкая и метод на сегодняшний день не является стандартным.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности и объективности оценки силы трения текстильных полотен за счет приближения условий испытания к условиям изготовления и эксплуатации одежды.

Заявляемый способ моделирует реальный процесс взаимодействия материалов в пакете одежды при выполнении технологических операций изготовления одежды и ее эксплуатации - соприкасаются две цилиндрические поверхности с изменяемым углом охвата.

Способ реализуется с помощью автоматизированного устройства, структурная схема которого приведена на фиг.1. В него входят датчик усилия (Д), усилитель (У), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и ЭВМ. Измеряемый параметр, а именно усилие F, воспринимается датчиком усилия Д. Полученный аналоговый электрический сигнал после необходимого усиления с помощью усилителя У преобразовывается блоком АЦП и передается на ЭВМ.

Поясняет сущность способа фиг.2, на которой представлена конструкция предлагаемого устройства и показано крепление полотен при эксперименте. На цилиндрической поверхности барабана 6 закрепляется первый образец 4, имеющий размеры 110×350 мм. К каретке 1, движущейся в вертикальной плоскости, крепится металлическая пластина - балка 3 с наклеенными тензорезисторами 2. К пластине 3 крепится один конец второго образца 5 имеющего размеры 50×500 мм. Другой конец этого образца закрепляется в зажиме с грузом 7, общепринятой массы 0.22 кг [2]. Данный груз необходим для создания давления. Такое закрепление образцов полотен относительно друг друга и возможность изменять их угол охвата за счет перемещения каретки 1 позволяют максимально возможно приблизить условия эксперимента к реальным деформационным процессам при эксплуатации одежды. Например, возникновение трения между тканями одежды в области бедер. Барабан приводится в движение двигателем 8, через понижающий редуктор 9. С пуском двигателя 8 происходит относительное перемещение образцов полотен. Способ предусматривает проведение исследований при различных скоростях перемещения полотен за счет изменения скорости вращения двигателя. На фиг.3 показана тензограмма эксперимента, представляющая зависимость трения от величины относительного смещения полотен х. При пуске двигателя сила Т возрастает до некоторого значения Т₁, а затем либо становится неизменной, либо уменьшается до некоторой неизменной величины Т₂. В зависимости от момента измерения силы трения можно выделить силу трения покоя (при х=х₁); силу трения скольжения (при х>х₁). Полученный в ходе экспериментов результат не противоречит теории трения [5].

Таким образом, усилие, действующее на тензодатчик, соответствует величине трения, а коэффициенты тангенциального сопротивления могут быть вычислены по известной формуле Эйлера [4].

Коэффициенты и величины сил тангенциального сопротивления текстильных полотен трения и величины сил трения текстильных полотен, полученные по предлагаемому способу и данными, полученными по методу наклонной плоскости, приведены в таблице 1, а в таблице 2 результаты для других типов текстильных полотен, полученные по предлагаемому способу. Сопоставимость результатов, полученных по известному и предлагаемому способам, подтверждают достоверность и объективность предлагаемого.

Преимуществом изобретения является приближение условий испытаний к условиям изготовления и эксплуатации одежды, расширение технологических возможностей, а именно возможностью проводить эксперименты при различных скоростях относительного перемещения текстильных полотен и углах охвата, повышение объективности результатов и снижение затрат времени на испытание за счет использования автоматизированного устройства.

Литература

1. Жихарев А.П. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности / А.П. Жихарев, Д.Г. Петропавловский, С.К. Кузин, А.О. Мишаков. - М.: Академия, 2004. - 448 с.

2. Кукин Г.Н. Текстильное материаловедение, т.3 / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев. - М.: Легкая индустрия, 1967.

3. Кукин Г.Н. Текстильное материаловедение (волокна и нити) / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев., А.И. Кобляков - М.: Легпромбытиздат, 1989.

4. Мортон B.C. Механические свойства текстильных волокон / B.C. Мортон, Д.В.С. Херл; пер. М.В. Ковачева. - М.: Легкая индустрия, 1971.

5. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

Таблица 1 Используемые полотна Способы Прототип Предлагаемый способ Коэффициент тангенциального сопротивления покоя f_П Коэффициент тангенциального сопротивления скольжения f_СК Коэффициент тангенциального сопротивления покоя f_П Сила тангенциального сопротивления покоя T₁, H Коэффициент тангенциального сопротивления скольжения f_СК Коэффициент тангенциального сопротивления скольжения T₂, H Камвольные костюмные ткани 0,89 0,86 0,90 3,28 0,88 3,12

Таблица 2 Используемые полотна Коэффициент тангенциального сопротивления покоя f_П Сила тангенциального сопротивления покоя T₁, H Коэффициент тангенциального сопротивления скольжения f_СК Сила тангенциального сопротивления скольжения T₂, H Камвольная костюмная и вискозная подкладочная ткань 0,49 2,61 0,42 2,57 Вискозные подкладочные ткани 0,32 2,45 0,29 2,43

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности и предназначено для объективной оценки определения силы трения текстильных полотен. Сущность: один из образцов прямоугольной формы закреплен на цилиндрической поверхности барабана, а другой образец одним концом закреплен на пластине с тензодатчиком, а вторым концом в зажиме с грузом, обеспечивающим давление, охватывая барабан, имитируя условия взаимодействия текстильных полотен при эксплуатации одежды. Силу тангенциального сопротивления фиксируют тензодатчиком. Технический результат: повышение достоверности и объективности оценки силы трения текстильных полотен за счет приближения условий испытания к условиям изготовления и эксплуатации одежды. 2 табл., 3 ил.

1. Способ определения силы трения текстильных полотен при их относительном перемещении под действием давления, отличающийся тем, что один из образцов прямоугольной формы закреплен на цилиндрической поверхности барабана, а другой образец одним концом закреплен на пластине с тензодатчиком, а вторым концом в зажиме с грузом, обеспечивающим давление, охватывая барабан имитируя условия взаимодействия текстильных полотен при эксплуатации одежды, а силу тангенциального сопротивления фиксируют тензодатчиком.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно позволяет экспериментировать при различных скоростях перемещения полотен, различных углах охвата.