Способ определения силы тангенциального сцепления листовых гибких материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N19/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к способам определения сил тангенциального сцепления гибких, например, текстильных материалов и может быть использовано на предприятиях текстильной и легкой промышленности, изготавливающих, использующих и исследующих как текстильные, так и.нетканые материалы для оценки их технологических и эксплуатационных свойств.

Целью изобретения является повышение производительности и достоверности применительно к материалам с коэффициентом трения в диапазоне от 0,2 до 2,0 и изгибной жёсткости от 50 до 15000 мгс.см2, а также расширение возможных условий испытания, соответствующих реальным сочетаниям поверхностей деталей в пачках кроя, что легко позволяет использовать способ на производстве.

. Поставленная цель достигается тем, что применительно к материалам с коэффициентом трения от 0,2 до 2,0 и изгибной жесткости от 50.до 15000 мгс.см2, осуществляют взаимодействие материала с цилиндрической поверхностью, по параметрам которого судят о тангенциальной силе сцепления материалов. При этом используют дополнительный эталонный материал с известной силой тангенциального сцепления, а взаимодействие осуществляют сразу для нескольких исследуемых материалов. Для каждого материала изготавливают одинаковые по форме листовые образцы. Затем оп00

о ел

CJ

GJ

ределяют толщину образцов. Составляют стопу из пачек, состоящих, каждая, из пар образцов одного и того же материала, кото- рые чередуются с парами образцов из эталонного мате ала. Ось цилиндрической поверхности располагают горизонтально, а стопу - вертикально. Совмещают передний срез стопы с цилинд- рической поверхностью на уровне ее оси. Затем, цилиндрическую поверхность при- водят во вращение и огибают вокруг нее стопу. При достижении свободным срезом наружного слоя каждой парой образцов оси цилиндрической поверхности, измеряют величину смещений ее свободных концой один относительно другого.

Силу тангенциального сцепления исследуемых материалов определяют по формуле:

FMj KMj.F0 OJ

«

где f - число пар в пачке;

/:

KMJ -тг- - отношение средней по I

парам толщины образцов j-ro исследуемого материала к толщине образцов эталонного материала;

FO - сила тангенциального сцепления в паре эталонного материала;

oj - смещение свободных концов в эталонной паре, соседней с пачкой.J-ro исследуемого м атериала;

- среднее по { парам смещение концов j-ro исследуемого материала..

Яри этом радиус кривизны цилиндрической поверхности R, высота стопы Н и длина L (диаметр D) образцов связаны соотношением:

МР) 1н + (R+.H). «рп.п,

где рп - фиксированный угол поворота без/до перехвата;

п - количество совмещений стопы с ци- линдрической поверхностью при фиксированном угле поворота, п 1. 2, 3,..,;

1Н - начальный участок стопы, помещенной в зажим.

Причем передний срез стопы закрепля ют на цилиндрической поверхности, а при огибании ее стопой осуществляют перехваты стопы через одинаковый угол поворота.

Пачки образцов формируют из одинаковых материалов, выкроенных под различны- ми углами к нити основы и (или) с различным сочетанием видов соприкасающихся поверхностей: лицо-лицо, или лицо-изнанка, или изнанка-изнанка,

На фиг. 1 (а, б) изображена стопа вертикально в свободном состоянии по касательной к цилиндрической поверхности и огибаемая вокруг цилиндрической поверхности без перехватов; на фиг. 2 - стопа, огибаемая вокруг цилиндрической поверхности с перехватами; на фиг. 3 (а, б, в) - стопа, закрепленная на цилиндрической поверхности, состоящей из цилиндра и полуцилиндра разных диаметров.

Способ осуществляется следующим образом.

Передний край стопы 1 (фиг. 1 а) фиксируют зажимом 2 на цилиндрической поверхности 3 таким образом, чтобы стопа располагалась вертикально в свободном состоянии и по касательной к поверхности. После этого стопу последовательно огибают без перехватов или с перехватами вокруг поверхности 3, а при достижении свободным срезом наружного слоя каждой пары образцов в стопе точки на горизонтальной оси поверхности 3 (фиг. 16, 2) измеряют, например, оптическим методом, величину смещения свободных концов в парах образцов исследуемых и эталонного материалов,, а из соотношения полученных величин определяют силы тангенциального сце.пленйя в отдельных f-napax образцов исследуемых материалов по. формуле

FQ (fo )

ж

м

KMj,

где Fq(foJ- сила (коэффициент) тангенциального сцепления эталонного материала;

loj - смещение свободных концов в соседней с исследуемым материалом j-й пары образцов эталонного материала;

Тм/ - среднее смещение концов в i-na- рах j-ro исследуемого материала;

К i(0

отношение средней толщиПо

ны (выборка из l-пар) j-ro исследуемого материала к толщине эталонного материала; при этом, радиус кривизны цилиндрической поверхности R, высота стопы Н и длина L (диаметр D) образцов связаны соотношением

L(D) - 1Н + (R+H). рп.п,

где (рп - фиксированный угол поворота без/до перехвата;.

г - кбличество смещений стопы с цилиндрической поверхностью при фиксированном угле поворота, п 1, 2, 3, ..:.;

1Н - начальный участок стопы, помещенный в зажим.

Разновидностью вышеизложенного- способа является способ, заключающийся в том, что стопу 1 закрепляют, например, иглами 2, на цилиндрической поверхности (фиг, За), состоящей из цилиндра 3 диаметром d и полуцилиндра 4, диаметр которого Оц d+H в частном случае d Н, а Оц 2d 2Н.

Затем верхнюю деталь стопы покрывают гибкой оболочкой 5, например, фольгой, соединенной с краем полуцилиндра и на- . груженной растягивающим усилием Р для создания равномерного давления на слои стопы исследуемых материалов при ее совмещении с составной цилиндрической по- верхностью. Это совмещение осуществляется без перехватов стопы путем поворота цилиндрической поверхности вокруг точки О до положения, в котором наружный край верхнего слоя стопы достигает горизонтальной оси, проходящей через точку О, указанной цилиндрической поверхности. В этом положении производят измерение смещения в парах материалов и определяют силы тангенциального сцепления по приведенной выше формуле, так как только в этом случае достигается равенство длин пути,, определяемого суммарным углом совмещения каждого слоя материала .стопы с цилиндрической поверхностью. Это . гарантирует равенство работ сил тангенциального сцепления между слоями в пачке материалов с различными коэффициентами этих сил.

В общем случае d Н длина (диаметр) образцов

L(D) - 1„ + г,(d+2R) н + f (d+2H)r,4,

где пн - количество нечетных (1-ое, 3-е ит.д.) совмещений стопы с цилиндрической поверхностью при фиксированном угле поворота (fa -Л

Пч - количество четных (2-ое, 4-ое и т.д.) совмещений стопы с цилиндрической поверхностью при рп -л.

В частном случае(d Н)

3

L(D) IH + yt Н( Пн + 2пч); если Пн Пч-}, цо)-|„+1 М„,

где п общее частное количество совмещений стопы с цилиндрической поверхностью при фп -п и, следовательно, общий угол поворота стопы р(2,4, 6, ,..) тг, Пример. Передний край стопы из ( пар одинаковых по размерам образцов .под кладочной шелковой ткани арт, 42203,

толщина которой составляет 0,28 мм. и пары образцов эталонного материала, толщина которого также равна 0,28 мм фиксируют зажимом на цилиндрической поверхности

таким образом, чтобы стопа располагалась вертикально в свободном состоянии и по касательной к цилиндрической поверхности, после чего стопой последовательно огибают цилиндрическую поверхность. В ходе

эксперимента используют пачки с числом слоев, равным 22, и длиной образцов L 430 мм. Огибание осуществляют вокруг кругового цилиндра радиусом R 23 мм. Эксперимент был проведен применительно к

варианту размещения образцов в стопе лицо-изнанка.

Подставляя соответствующие значения в формулу

t v t °J

IMJ - K-Mj . To - гл , ,

IH

где fo 54 Jpj T 6,5 MM

,OMM

KMj hMj(l)/ho 1 (hMj(i) 0,28 MM; h0 0,28 MM), получим:

30

Г) СЛ . fi К fMJ g|Q 0,439 .

Экспериментальные данные при иссле- довании коэффициента тангенциального сцепления, полученные с помощью прибора наклонная.плоскость ниже на 0,019 экспериментальных данных, полученных при исследовании этого же материала способом изобретения, при этом ошибка fMj составляет менее 5%, что вполне удовлетворяет потребителей на практике.

Так как сила и коэффициент тангенциального сцепления-линейно связанные друг с другом величины, можно оперировать, с равной степенью достоверности, приведенной в описании формулой определения силы тангенциального сцепления и в представленном выше примере, при определении коэффициента тангенциального

сцепления.

Преимуществом предлагаемого способа является возможность одновременного определения сил (коэффициентов) тангенциального сцепления различных исследуе-. мых материалов относительно эталонного в идентичных условиях испытания, а также возможность одновременного исследования анизотропии фрикционных средств текстильных материалов в любых сочетаниях

видов поверхностей соприкасающихся пар образцов, так как образцы в стопу могут быть уложены слоями, состоящими

из нескольких пар (представительная выборка) каждого исследуемого материала, выкроенных под заданным углом к нити основы;

из нескольких пар образцов из каждого исследуемого материала, выкроенных под разными углами по отношению к нити основы;

из нескольких пар образцов с любым сочетанием видов соприкасающихся поверхностей в парах образцов, например, лицо- лицо, лицо-изнанка, изнанка-изнанка;

Полученные предложенным способом данные о силах (коэффициентах) тангенциального сцепления различных текстильных материалов позволяют определить оптимальное направление движения захватного органа при выполнении приемов отделения деталей из исследуемых материалов от стопы, а также помогают оценить эффективность и надежность различных способов и устройств отделения деталей от пачек кроя.

Формула изобре тения

1. Способ определения силы тангенциального сцепления листовых гибких матери- алов, заключающийся в том, что осуществляют взаимодействие материала с цилиндрической поверхностью, по параметрам которого судят о тангенциальной силе сцепления материалов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности и достоверности применительно к материалам с коэффициентом трения в диапазоне от 0,2 до 2,0 и изгибной жесткостью 50-15000 мгс.см2, используют дополнительный эталонный материал с известной силой тангенциального.сцепления, взаимодействие осуществляют сразу для нескольких исследуемых материалов, при этом для каждого материала изготавливают одинаковые по форме листовые образцы, определяют толщину образцов, составляют стопу из

пачек, состоящих каждая из пар образцов одного и того же материала, чередующихся с парами образцов из эталонного материала, ось цилиндрической поверхности располагают горизонтально, а стопу - вертикально, совмещают передний срез стопы с цилиндрической поверхностью на уровне ее оси, затем цилиндрическую поверхность приводят во вращение и огибают

вокруг нее стопу и при достижении свободным срезом наружного слоя каждой пары образцов уровня оси цилиндрической поверхности измеряют величину смещений ее свободных концов один относительно друтого, а силу FMj тангенциального сцепления исследуемых материалов определяют по формуле

FHJ KM; Fo л,

ItjtV /

Ц

где I - число пар в пачке; .

KMj - Ti - отношение средней по

I парам толщины образцов j-ro исследуе- мого материала к толщине образца эталон-- ного материала;

FO - сила тангенциального сцепления в паре эталонного материала;

loj - смещение свободных концов в эта- лонной паре, соседней с пачкой j-ro исследуемого материала; .

мр - среднее по I парам смещение концов j-ro исследуемого материала.

2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что передний срез стопы закрепляют на цилиндрической поверхности, а при огибании ее стопой осуществляют перехваты стопы через одинаковый угол поворота.

3. Способ поп. 1,отличающийся тем, что пачки образцов формируют из одинаковых материалов, выкроенных под различными углами к нити основы и(или) с различным сочетанием видов соприкасающихся поверхностей: лицо-лицо, или лицо- изнанка, или изнанка-изнанка.

«MfL, .-

РиьЗ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам определения сил тангенциального сцепления гибких, например, текстильных материалов и может быть использовано на предприятиях текстильной и легкой промышленности. Целью изобретения является повышение производительности и достоверности применительно к материалам с коэффициентами трения в диапазоне от 0.2 до 2 и изгибной жесткостью от 50 до 15000 мгс-см2. Определяют отношения толщин образцов исследуемых материалов к толщине эталонного материала. Составляют стопы пачками из пар одинаковых образцов в любых сочетаниях соприкасающихся поверхностей исследуемых материалов, поочередно прокладывая пачки парами одинаковых образцов эталонного материала. Фиксируют передний срез стопы на цилиндрической поверхности так, чтобы стопа располагалась вертикально в свободном состоянии по Отношению к цилиндрической поверхности. Огибают стопу вокруг цилиндрической поверхности и после достижения свободным срезом наружного слоя каждой пары образцов точки отсчета измеряют величины смешения в парах образцов, а из соотношения полученных величин определяют силу тангенциального сцепления в отдельных парах исследуемых материалов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.