Устройство для определения коэффициента трения текстильных материалов Российский патент 2023 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к измерительной технике в текстильной промышленности и служит для измерения физико-механических характеристик текстильных материалов, в частности, определения коэффициента трения текстильных материалов.

Многие показатели свойств текстильных материалов, такие, как сопротивление истиранию, устойчивость нитей к раздвиганию в швах, осыпаемость нитей из срезов ткани, прочность и растяжимость, распускаемость трикотажа, и др. в значительной степени определяются силами внешнего трения при контактном взаимодействии материалов, нитей и волокон, формирующих эти материалы. От трения зависят условия выполнения и параметры многих технологических операций изготовления швейных изделий (настилания материалов и их разрезания, стачивания на швейных машинах), а также выбор конструкций швов, методов обработки открытых срезов материалов и т.д. В зависимости от трения определяется назначение материала. Поэтому определение коэффициента трения для текстильных материалов является одним из важных физико-механических характеристик.

Известно устройство для измерения коэффициента трения текстильного материала (RU 152958, кл. G01N 33/36, 2015 г.), содержащее привод двигателя постоянного тока, систему управления двигателем постоянного тока, датчик тока и датчик угловой скорости вращения двигателя. Перед последним датчиком последовательно установлены петлевой компенсатор, шаговый двигатель и узел изменения натяжения, выполненный, например, в виде бремзы. Шаговый двигатель, датчик угловой скорости вращения двигателя, датчик тока двигателя и блок управления двигателем соединены с микроконтроллерным блоком.

Известное устройство сложное как по конструкции, так и по проведению эксперимента.

Известно также устройство для определения трения текстильных материалов (RU 68133, кл. G01N 33/36, 2007 г.), содержащее механическую конструкцию для создания давления в горизонтальном направлении, а также два тензометрических датчика, автоматизированную измерительную и регистрирующую части.

Однако известное устройство является сложным из-за необходимости использования разрывной машины, а также устройства наличия ЭВМ и сопряжения с ним. Кроме того, устройство из-за сложности конструкции, требует высокой квалификации экспериментатора для определения трения текстильных материалов.

Проблемой, на которую направлено изобретение, является разработка упрощенной конструкции, в котором текстильный материал образует пару трения с исследуемым материалом, вступающим с ним в контакт.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и проведения эксперимента.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что устройство для определения коэффициента трения текстильных материалов относительно образца исследуемого материала включает конструкцию для создания давления на образец исследуемого материала и измерительный прибор. Согласно изобретению, образец исследуемого материала выполнен в виде двух совмещенных друг с другом полуцилиндров, нижний из которых с меньшим радиусом установлен на неподвижной опоре с вогнутой цилиндрической поверхностью, а на выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра с большим радиусом, для создания пары трения, перекинута с возможностью контакта с ним текстильная нить. На одном конце нити закреплен постоянный груз, образуя ведомую ветвь текстильной нити, а другой конец текстильной нити, образующий ведущую ветвь, связан с динамометром, смонтированным на подвижной платформе, соединенной с реверсивным приводом через винтовое соединение.

Радиус нижнего полуцилиндра образца исследуемого материала равен радиусу вогнутой цилиндрической поверхности неподвижной опоры.

Радиус нижнего полуцилиндра образца исследуемого материала составляет 2/3 от радиуса верхнего полуцилиндра образца исследуемого материала, для исключения во время проведения эксперимента контакта текстильной нити с опорой. Превышение указанного размера может привести к дополнительному трению текстильной нити о поверхность неподвижной опоры, что влечет к значительному искажению результатов исследования коэффициента трения.

Образец исследуемого материала может быть выполнен из - металла, и/или неметалла, в том числе пластмассы, дерева, резины.

Внешняя поверхность образца исследуемого материала может быть также покрыта текстильными материалами и волокнами, включающими хлопчатобумажные, шерстяные, льняные, шелковые и их смеси.

Изобретение иллюстрируется структурной схемой устройства для определения коэффициента трения текстильных материалов.

На схеме позициями обозначено:

1. верхний полуцилиндр образца исследуемого материала с большим радиусом;

2. нижний полуцилиндр образца исследуемого материала с меньшим радиусом, составляющий 2/3 от радиуса верхнего полуцилиндра 1;

3. неподвижная опора с вогнутой цилиндрической поверхностью;

4. текстильная нить;

5. постоянный груз;

6. ведомая ветвь текстильной нити;

7. динамометр;

8. подвижная платформа;

9. реверсивный привод;

10. винтовое соединение;

11. ведущая ветвь текстильной нити.

Устройство работает следующим образом. Привод 9 посредством винтового соединения 10 перемещает платформу 8 вниз, а вместе с ней и динамометр 7. Текстильная нить 4 расположена на поверхности верхнего полуцилиндра 1 исследуемого материала в состоянии равновесия за счет постоянного груза 5. При включении реверсивного привода 9, который через винтовое соединение 10 приводит в движение подвижную платформу 8, а с ней и динамометр 7. Опускание динамометра 7 вниз приводит к скольжению текстильной нити 4 по выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра 1 образца исследуемого материала. На момент трогания (начало скольжения) текстильной нити 4 по поверхности образца исследуемого материала снимают показания со шкалы динамометра 7, которое соответствует натяжению К ведущей ветви 11. При этом величина постоянного груза 5 соответствует натяжению К_о ведомой ветви 6.

Коэффициент трения f на поверхности контакта между текстильной нитью 4 и образцом исследуемого материала рассчитывают по формуле:

где:

К - натяжение ведущей ветви 11 определяется показанием шкалы динамометра 7;

К _о - натяжение ведомой ветви 6 определяется весом постоянного груза 5;

α - угол обхвата (угол трения) верхнего полуцилиндра 1 образца исследуемого материала текстильной нитью 4, выраженный в радианах.

Момент трогания (начало скольжения) текстильной нити 4 на выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра 1 образца исследуемого материала будет соответствовать коэффициенту трения покоя.

Дальнейшее равномерное скольжение текстильной нити 4 по выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра 1 образца исследуемого материала будет соответствовать коэффициенту трения в движении.

Резкое изменение скорости (посредством реверсивного привода 9) перемещения текстильной нити 4 на выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра 1 образца исследуемого материала будет соответствовать коэффициенту трения от скорости скольжения.

Аналогично определяют коэффициент трения в покое, в движении и скорости скольжения для трущихся пар трения текстильной нити 4 и образца исследуемого материала различных структур, путем установки последнего на неподвижной опоре 3 с вогнутой цилиндрической поверхностью. Это обусловлено тем, что текстильная нить 4 при движении может контактировать с рабочими органами машин, устройств и приспособлений с различной скоростью, нагрузкой и тел трения (металла, пластмасса, дерево, резина и т.д.). Кроме, того в изделиях нить и волокно взаимодействуют между собой и контактирует с текстильными материалами (хлопчатобумажными, шерстяными, льняными, шелковыми и их смесей, и др.) при формировании трикотажных, тканных и нетканых полотен.

Возможность многократного проведения эксперимента обеспечивает реверсивный привод 9, винтовое соединение 10 и подвижная платформа 8, связанная с динамометром 7 для обеспечения принятия устройства исходного (верхнего) положения.

Устройство простое по конструкции и при проведении эксперимента по измерению коэффициента трения текстильных материалов.

Изобретение относится к измерительной технике. Раскрыто устройство для определения коэффициента трения текстильных материалов относительно образца исследуемого материала, включающее конструкцию для создания давления на образец исследуемого материала и измерительный прибор. При этом образец исследуемого материала выполнен в виде двух совмещенных друг с другом полуцилиндров, нижний из которых с меньшим радиусом установлен на неподвижной опоре с вогнутой цилиндрической поверхностью, а на выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра с большим радиусом, для создания пары трения, перекинута с возможностью контакта с ним текстильная нить, на одном конце которой закреплен постоянный груз, образуя ведомую ветвь текстильной нити, а другой конец текстильной нити, образующий ведущую ветвь, связан с динамометром, смонтированным на подвижной платформе, соединенной с реверсивным приводом через винтовое соединение. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и проведения эксперимента. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для определения коэффициента трения текстильных материалов относительно образца исследуемого материала, включающее конструкцию для создания давления на образец исследуемого материала и измерительный прибор, отличающееся тем, что образец исследуемого материала выполнен в виде двух совмещенных друг с другом полуцилиндров, нижний из которых с меньшим радиусом установлен на неподвижной опоре с вогнутой цилиндрической поверхностью, а на выпуклой поверхности верхнего полуцилиндра с большим радиусом, для создания пары трения, перекинута с возможностью контакта с ним текстильная нить, на одном конце которой закреплен постоянный груз, образуя ведомую ветвь текстильной нити, а другой конец текстильной нити, образующий ведущую ветвь, связан с динамометром, смонтированным на подвижной платформе, соединенной с реверсивным приводом через винтовое соединение.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиус нижнего полуцилиндра образца исследуемого материала равен радиусу вогнутой цилиндрической поверхности неподвижной опоры.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиус нижнего полуцилиндра образца исследуемого материала составляет 2/3 от радиуса верхнего полуцилиндра образца исследуемого материала.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образец исследуемого материала выполнен из металла и/или неметалла, в том числе пластмассы, дерева, резины.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя поверхность образца исследуемого материала покрыта текстильными материалами и волокнами, включающими хлопчатобумажные, шерстяные, льняные, шелковые и их смеси.