Способ определения изгибной жесткости лубяного волокна и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к текстильному материаловедению и может быть использовано при оценке качества и стандартизации лубяного волокна на перерабатывающих предприятиях, а также при проведении научных исследований.

Известен способ оценки изгибной жесткости лубяного волокна в совокупности с другими прядильными свойствами, заключающийся в закреплении верхней части образца в зажиме, проколе гребнями его свисающей части и растяжении образца при одновременном двухстороннем изгибе

рабочими пластинами и прочесывании, регистрации сопротивления образца деформированию, измерении угла охвата образцом рабочих пластин и определении показателя качества.

Недостатком данного способа является невозможность отдельного учета свойства волокна, в частности изгибной жесткости, что снижает объективность анализа.

Известно устройство для оценки качества волокна или лубяных культур, обеспечивающее реализацию упомянутого способа. Устройство содержит подвижное и неподxito

00

оо

о

со

вижное основания с рабочими пластинами, зажим для образца, прочесывающие наклонные гребни с направляющей вилкой и средство для фиксации деформирующего волокна усилия, смонтированное на неподвижном основании. Известное устройство позволяет получать комплексную оценку качества волокна.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности отдельного учета изгибной жесткости.

Цель изобретения - повышение объективности результатов определения изгибной жесткости.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем закрепление верхней части образца волокон в зажим, прокол гребнями его свисающей части и растяжение образца при одновременном увеличивающемся двухстороннем изгибе рабочими пластинами и прочесывании, регистрацию сопротивления образца деформированию, измерение угла охвата образцом рабочих пластин и расчет искомого показателя, дополнительно определяют сопротивление прочесу образца при его перемещении относительно гребней не более чем на 10 мм, а сопротивление образца деформированию регистрируют перед точкой зажима при достижении величины угла охвата в расчете на одну пластину в 0,6 рад, при этом значение изгибной жесткости лубяного волокна рассчитывают по формуле N - N ехр К 9

У2

где А - изгибная жесткость, г см ;

N - натяжение волокна перед точкой зажима, г;

N - сопротивление образца прочесу, г;

К - коэффициент трения;

в- угол охвата образцом рабочей пластины, рад;

у- поправочный коэффициент, зависящий от условий нагружения.

Для достижения поставленной цели известное устройство, содержащее подвижное и неподвижное основания с рабочими пластинами, зажим для образца, прочесывающие наклонные гребни с направляющей вилкой, заводящий упор, установленный на подвижном основании под рабочими пластинами, и средство для измерения усилия сопротивления образца деформированию, смонтированное на неподвижном основании, снабжено средством для измерения усилия сопротивления проколу и прочесу образца, установленный на неподвижном основании и связанным с наклонными гребнями.

Кроме того, средства для измерения усилия сопротивления деформированию, проколу и прочесу образца выполнены в виде упругих пластин с закрепленными на них

тензодатчиками, консольно установленных на неподвижном основании, при этом зажим для образца и наклонные гребни размещены на свободных концах.упругих пластин.

Дополнительное определение сопротивления прочесу образца при его перемещении относительно гребней на величину не более 10 мм обеспечивает формирование значений в таких пределах, при которых определение А по формуле

д N-Nexp K0 Арассчитывается наиболее точно, поскольку при таких значениях не наблюдается депланация сечения волокна вблизи кромок пластин.

Регистрация сопротивления образца деформированию при растяжении величины угла охвата в расчете на одну пластину

0 0,6 рад позволяет обеспечить условия, при которых проявление изгибной жесткости в соотношениях N и N наблюдается в наибольшей степени.

Расчет изгибной жесткости по предлагаемой формуле обеспечивает получение искомой величины, исходя из модели, определяющей изменение усилия натяжения ведущей, ветви волокна, обладающей жесткостью по отношению к усилию натяжения ведомой ветви при сгибании волокна цилиндрической поверхности. В основе этой модели лежит известная формула Л.Эйлера N N ехр К 0.

Средство для измерения усилия сопротивления проколу и прочесу образца, установленное на неподвижном основании и связанное с наклонными гребнями, обеспечивает объективное и ускоренное определе- ние усилия сопротивления проколу и

прочесу.

Выполнение средств измерения усилий сопротивления деформированию, проколу и прочесу образца в виде упругих пластин с закрепленными на них тензодатчиками,

консольно установленными на неподвижном основании, а также закрепление на свободном конце одной из пластин зажима для образца и на свободном конце другой - наклонных гребней, позволяет эффективно

фиксировать возникающие усилия путем использования средств тензометрирования.

На чертеже изображено устройство, общий вид для определения изгибной жесткости лубяного волокна.

Устройство состоит из шасси 1. На остове закреплено неподвижное основание 2 и подвижное основание 3 с закрепленными на них рабочими органами 4. выполненными в виде пластин с кромками. Приближение оснований осуществляется за счет привода. Под рабочими пластинами расположена направляющая вилка 5 и чесальная гарнитура 6, которые закреплены на балке с датчиком 7 для фиксирования сил сопротивления, возникающих при проколе и прочесе волокна 8. Под чесальной гарнитурой на подвижном основании расположен пассивный упор 9. Зажим 10 для образца волокна установлен на балке с датчиком 11. обеспечивающим фиксирование усилий в образце перед точкой ее зажима в процессе испытания.

Способ осуществляют следующим образом. .

Подготовленный образец закрепляют в зажим 10, помещают свободный конец волокна между основаниями 2 и 3, не накалывая на иглы, пропустив через направляющую вилку 5. Далее с помащью привода начинают подвод основания 3. При этом упор 9 обеспечивает накол волокна на иглы, В процессе приближения оснований волокно начинает изгибаться относительно пластин 4. В момент достижения углов охвата волокном в расчете на одну кромку не менее 0,6 рад включаются датчики 7 и 11 и осуществляется фиксирование сил натяжения из-за под пластинами 4. а также в этот момент осуществляется определение суммарного угла охвата, В период, когда величина прочеса волокна будет не более 10 мм. осуществляются фиксирование датчиком 7 усилия сопротивления, возникающего в процессе прокола-прочеса волокна. Далее по мере приближения основания 3 усилие в образце увеличивается и. достигнув предельного разрывного, образец разрушается. Усилие, при котором разрушился образец, фиксируется датчиком 11. После этого основание 3 возвращается в исходное положение, остатки волокна удаляются. На этом цикла испытания прекращается. Далее по формуле

N - N ехр К О

у

рассчитывается оценка изгибной жесткости.

Пример. Для осуществления предлагаемого способа изготовлена специальная установка, где в качестве объектов, относительно которых происходил прогиб образца, были пластины с рабочими кромками; закругленными по радиусу.

Параметры установки следующие, мм: длина 500; ширина 500: высота 800. Количество кромок, шт 11 Количество рядов игл, шт. 10 Высота иглы, мм20

Толщина у основания, мм1,2

Вид иглыКоническая

Вид тензодатчиков Проволочный на матерчатой основе

Тензоаппаратура Блок питания Агат, тензоусилитель Топаз, самописец Ш-266

Подготовлена партия волокна со следующими свойствами: гибкость волокна 23,85 мм. разрывная нагрузка 169,22 Н, линейная плотность 67,86 текс.

От партии отбирают пробу волокна мас- сой 1,5 г и длиной 60 см. Вершиночным концом закрепляют в зажиме, а свободный конец помещают между кромками и вдоль чесальной гарнитуры. На свисающий конец подвешивают груз массой 32 г. После вклю- чения привода обеспечивают захождение кромок и при достижении суммарного угла охвата 13.42 рад (в расчете на одну кромку 1,22 рад) измеряют усилия перед тонкой зажима (N 12752 г), а также усилие сопротив- ления проколу и прочесу (N - 311 г).

Далее рассчитывают изгибную жесткость волокна, принимая при этом К 0,15.

а у- 22.7 Ю6- .Тогда

см а47.10.зг.см2

Формула изобретения 1. Способ определения изгибной жесткости лубяного волокна, заключающийся в

закреплении верхней части образца волокон в зажиме, проколе гребнями его свисающей части и растяжении образца при одновременном увеличивающемся двухстороннем изгибе рабочими пластинами и прочесывании. регистрации сопротивления образа деформированию, измерении угла охвата образцом рабочих пластин и расчете искомого показателя, отличающийся тем. что. с целью повышения объективности

результатов определения, дополнительно определяют сопротивление прочесу образца при перемещении отйосит льно гребней не более чем на 10 мм, а сопротивление образца деформированию регистрируют

перед точкой зажима при достижении величины угла охвата в расчете на одну пластину О 0.6 рад, при этом значение изгибной жесткости лубяного волокна рассчитывают по формуле

N- N exp К в

AУ 2

где А - изгибная жесткость, г см ;

N - сопротивление образца деформированию перед точкой зажима, г;

N - сопротивление образца прочесу, г;

К - коэффициент трения;

в- угол охвата образцом рабочей пластины, рад;

у- поправочный коэффициент, зависящий от условий нагружения.

2. Устройство для определения изгиб- ной жесткости лубяного волокна, содержащее подвижное и неподвижное основания с рабочими пластинами, зажим для образца, прочесывающие наклонные гребни с направляющей вилкой, заводящий упор, установленный на подвижном основании под рабочими пластинами, и средства для изме0

5

0

рения усилия сопротивления образца деформированию, смонтированные на неподвижном основании, отличающееся тем, что, с целью повышения объективности результатов определения, оно снабжено средством для измерения усилий сопротивления прочесу образца, установленным на неподвижном основании и связанным с наклонными гребнями.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что средства для измерения усилий сопротивления деформированию и прочесу образца выполнены в виде упругих пластин с закрепленными на них тензодатчиками, консольно установленных на неподвижном основании, при этом зажим для образца и наклонные гребни размещены на концах упругих пластин.

Изобретение относится к текстильному материаловедению, может быть использовано при оценке качества и стандартизации лубяного волокна на перерабатывающих предприятиях, а также при проведении научных исследований, и позволяет повысить объективность результатов определения из- гибной жесткости. Свисающую часть образца лубяных волокон, закрепленного верхним концом в зажим, одновременно растягивают и изгибают рабочими пластинами в поперечном направлении, при этом нижняя часть образца, взаимодействуя с наклонными гребнями, подвергается проколу и прочесу. С помощью тензодатчиков, закрепленных на консольно установленной пластине, несущей на конце наклонные гребни, при перемещении образца относительно гребней не более чем на 10 мм. регистрируют сопротивление проколу и прочесу N, а при достижении угла охвата образцом рабочих пластин (в расчете на одну) в 0,6 рад, регистрируют сопротивление образца деформированию N с помощью тензодатчиков. закрепленных на консольно установленной на неподвижном основании упругой пластине, несущей зажим. С учетом коэффициента трения, угла охвата рабочих пластин и условий нагружения по формуле рассчитывают значение изгибной жесткости лубяного волокна. 2 с. ф-лы. 1 ил. 00 С