Тканая лента для гашения ударной нагрузки и способ ее изготовления Советский патент 1983 года по МПК F16F7/12 D03D1/00 A62B35/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а более конкретно к ткацкому производству,и касается тканой ленты для гашения ударной нагрузки, которая может найти применение для изготовления транспортных ремней безопасности, страховых фалов для монтажников-высотников и любых других э нергопоглощающих элементов. , Известна тканая .лента для гашения ударной нагрузки, используемая в ремнях безопасности. Эта лента состоит из первой высокорастяжимой нити основы средней ра рывной прочности, второй и третьей нитей основы малой разрывной прочности, мало растяжимой основы средней разрывной прочности и среднерастяжимой основы или основы высокой разрывной прочности и малорастяжимой по сравнению с разрывной прочностью и растяжимостью первой нити основы. Уточная нить обладает средней разрывной проч ностью и высокой растяжимостью. Все нити основы достаточно крепкие и не рвутся пока прилагаемая начальная нагрузка не достигнет 200-1000 кгс. Нити основы обладают достаточной разрывной, прочностью, чтобы не удли няться пропорционально возрастанию нагрузки. При .возрастании, нагрузки выше определенной величины вторая и третья нити основы последовательно и многократно разрываются, но форма ткани сохраняется первой нитью ОСНО и утком, пока растяжение не достигн Определенной величины после достшке ния заданного значения начальной на грузки. В дальнейшем ткань удлиняет ся без увеличения прилагаемой нагрузки. После снятия нагрузки ткань не.приобретает мгновенно первоначаль ную форму из-за воздействия первой и второй -нитей основы, что придает ткани ступенчатую эластичность. Кривая нагрузка - деформация ткани имеет форму параллелограмма Основными недостатками известной тканой «Ленты следует считать необхо димость подбора или специального изготовления нескольких групп нитей обладающих заданными разрывной нагру квй и удлинением, так как в известно ленте в основе необходимо использовать различные по своим свойствам нити. Использование для изготовления ленты нитей с разными свойствам вызывает необходимость высокоточной регулировки их натяжения в процессе тканеформирования, причем натяжения различного для каждой группы. - Разрыв второй и третьей систем основ ных нитей не полностью поглощает энергию удара и первые нити основы получают динамическую нагрузку, зна чительно превышающую разрывную наГрузку второй и третьей систем. Это приводит к неполному гашению энергии и передаче чрезмерных силовых нагрузок на первую систему основных нитей, что нежелательно. В такой структуре ленты трудно предвидеть, а тем более рассчитать количество многократных разрывов второй и третьей систем основных нитей, а следовательно, трудно предвидеть и рассчитывать их энергоемкость. Известна также тканая лента для ремней безопасности, ;одержащая среди нитей основы одйу или несколько отдельных индикаторных нитей с мень- шей растяжимостью и более коротких;, которые могут располагаться в любьох . местах вдоль ленты, причем упомянутые нити рвутся тогда, когда остальные нити подвергаются избыточным нагрузкам, соответствующим от 1/5 до 1/3 разрывной нагрузки ленты. Индикаторные нити ввиду их малого количества не могут обеспечить достаточно высокого запаса прочности, а поэтому тканые ленты данного типа не могут ступенчато гасить значительные ударные нагрузки 2 . Аналогичная тканая ле/1Та для ремней безопасности с индикаторными нитями известна и из авторского свидетельства СССР СЗ . . Одним из оригинальных решений тканой ленты для гашения ударной на рузки следует считать ленту, которая используется в качестве подвязей парашютной систег /и. Эта лента состоит из ко.мбинации первой системы нитей основы, предназначенной для разрыва при приложении усилия, и второй системы нитей основы, в сумме образующих один тканый слой. Вторая система «итей основы включает группы нитей, которьте переплетаются с группами уточных нитей и имерат большую свободную длину, чем нити первой основы , Нити второй систе.гы основы не должны разрываться под действием усилия, что достигается подбором нитей заданной разрывной прочности. Неразрывающиеся- основы располагают волнообразно, что уменьшает общую длину ленты. При приложен.ии нагрузки на ленту начинают последовательно разрываться нити первой основы и за счет этого гаситс.я ударная нагрузка, при этом лента в целом-удлиняется ступенчато. Конструкция ленты такова, что при разрыве нити первой основы не выскальзывают, а зажимаются внутри ленты. В результате этого при повторном нагружении также будет происходить разрыв нитей первой основы и последующее гашение нагрузки с одновременным удлинением ленты в целом 1.4 ), Недостатком этой ленты является низкая надежность работы, так как последовательный зажим в разрьтающи ся нитей первой основы нельзя гарантировать. После первого или любого последующего разрыва не исключена возможность выскальзывания нитей первой основы, а не разрыв, а в таком случае снижается эффективность гашения удара. К недостаткам известной ленты следует отнести то, что кромочные нити имеют длину, равную нитям первой основы. Следовательно, они буду разрушаться одновременно с нитями первой основы, что может привести к ослаблению усилия, зажимающего ни ти первой системы, и проскальзыванию их, а не- разрыву. Наличие длинных основных перекры тий в виде петель из неразрушающихся нитей снижает их устойчивость и истирающим нагрузкам и может привести к быстрой потере прочности в процессе эксплуатации, так как эти нити не скреплены уточными, длинные основные перекрытия являются менее энергоемкими, чем части ленты, где основные нити переплетаются с утком, так как в этом случ нити не имеют уработки, а поэтому они менее энергоемкие. Кроме того, большая длина второй системы основных нитей достигается за счет наполняющих уточных нитей и за счет б&льшего натяжения основных нитей первой системы, имея в ви ду компенсацию большей вытяжки осно ных нитей первой системы после выхода из станка. Такой способ имеет весьма ограниченные возможности при получении длины петель требуемых размеров, а также требует постоянно контроля и регулировки натяжения основных нитей первой и второй сист так как известно, что по мере срабатывания основных нитей с ткацкого навоя их натяжение изменяется. Таким образом, известная лента имеет сравнительно низкую надежност в работе и низкую энергоемкость нитей основы, образующих петли Целью изобретения является повышение нaдeж ocти работы тканой лент для гашения ударной нагрузки за сче повышения энергоемкости образуквдих ее структурных элементов. Задачей изобретения является соз дание тканой ленты с контролируемым характеристиками удлинения, используемой для гашения ударной нагрузки При достижении заданной нагрузки способность ленты к удлинению возра тает до заданной величины, после че I го удлинение строго ограничено. Пос снятия нагрузки лента не стремится к восстановлению прежней длины путе сокращения; Другой задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления заявляемой тканой ленты.. Поставленная цель достигается тем, что в тканой ленте для гашения ударйой нагрузки, содержащей разрываемые при приложении нагрузки основные нити и неразрываемые при приложении нагрузки основные и уточные нити, образующие чередующиеся по длине ленты каркасные участки, участки, разрываемые при приложении нагрузки, и петельные участки, служащие для восприятия нагрузки после разрылва, каждый из петельных участков, выполнен тканым из неразрываемых основных и уточных нитей и охватывает соответствующий ему участок ленты, разрываемый при приложении нагрузки. Способ изготовления данной ленты включает формирование ее участков из основных и уточных нитей, при этом при образовании петельного участка удерживают наработанный каркасный участок в зоне тканеформирования, выводят из нее разрываемые основные нити и переплетают неразрываемые основные и уточные |Нити, формируя петельный участок, после чего вводят в зону тканеформирования ранее выведенные .разрывае№je основные нити и совместно с неразрываеьалми основными и уточными нитями ткут очередной каркасный участок,отводя из ЗОНЫ-тканеформиррвания предыдущий каркасный участок. На фиг.1 изображен внешний вид ленты, соответствующей реализации одного из вариантов настоящего изобретения. Для получения изображенной .на фиг.1 петельной структуры ленты часть нитей основы - неразрываемые основные нити - имеют переплетение, приведенное на фиг.2,Эти нити основы, переплетаясь с уточными нитями, образуют петли, служащие для восприятия нагрузки после разрушения разрываемых участков; Другая часть нитей основы имеет переплетение приведенное на фиг.3. Эти нити основы в месте стыков 1 (фиг.1,3) образуют участки 2 (фиг.1,3), разрываемые при приложении нагрузки. Изготовление подобных лент можно разделить на следующие стадии. 1-ая стадия - изготовлен1 е межпетельного каркасного участка 3 (фиг.1,2,-ЗЬ Эта часть ленты изготовляется обычным способом ткачества. При этом в работе участвуют все нити основы. 11-ая стадия - изготовление ткано- . го у частка леиты (фиг. 1.2.4 ,служащего для образования петли 4, воспринимающей нагрузку после разрушения разрываемого . участка 2 в месте стыка 1. фиг,1,3 ). Причем ткачество произвЪт дится при отключенном тов.ароотводящем устройстве и выведении из зоны ткане формирования нитей, входящих в участ ки , разрываемые при приложении нагрузки (фиг.4). 11.1-я стадия - формирование пет.ли из наработанного во ТТ-бй стадии тканого участка ленты и формирование разрываемого участка, срстоящего из .основных нитей, входящих в этот учас ток, совпадающее с началом изготовле ния очередного-межиетельного участка. Изготовление этого участка ленты производится обычным способом ткачес ва, т.е. при включенном товароотводящем механизме и участии в работе всех нитей основы. Изготовление тканого участка во второй стадии и формирование из него петли в третьей стадии обеспечивается только в том случае, когда су.ммаррое натяжение основных нитей, входящих в разрываемый участок, превышает суммарное натяжение неразрываемых основных нитей. Кроме того, длина межпетельного участка 3 (фиг.1,2,3) или количество повторений раппорта в первой стадии (фиг.4) должны обесп чивать прочную заработку основных нитей-, входящих в разрываемый участок , и исключать перетягивание их из одной петли в другую при разрушении .одного из разрываемых участков Длина межпетельнрго участка зависит от выбранного переплетения (оно может быть любым ), а также от плотности нитей по основе и чередования в проборке по ремизам неразрываемых основных нитей и основных нитей, вхо дящих в разрываемый участок. Очевидн например, что для получения минималь ного межпетельного участка целеСообразнее выбрать полотняное переплете,ние 1/1, а не атласное, и плотность нитей по основе при этом должна быть максимальной. Выбор переплетения всех, участков ленты зависит от задаваемых-показате лей разрывной нагрузки разрываемых элементов и петель, воспринимающих нагрузку после разрушения разрываемых участков, ширины ленты, ко ;.личества разрываемых участков,, необходимых для гашения заданной ударной кинетической энергии. Когда к такой ленте прикладывают .нагрузку, превышающую заданнуюпрочт ность разрываемых участков, разрываемые участки начинают рваться один за другим, обеспечивая постепен ное удлинение ле11ты за счет неразрываемых основных нитей, 1Обр зующих; петли. Суммарная прочность неразрываемых основных йитей должна быть больше суммарной прочности основных нитей, входящих в разрываемый участо Если количества разрываемых участков достаточно -для поглощения ударной кинетической энергии, то кривая нагрузки ленты будет иметь вид, приведенный на фиг.5. Из фиг.5, видно, что восстановление первоначальной о длины вследствие упругости незначительно. После того, как разрушатся все разрываемые участки способность ленты к удлинению будет определяться в соответствии с кривой нагрузки неразрываемых основных нитей. Если количество разрываемых участков недостаточно для поглощения ударной кинетической энергии, то кривая нагрузки будет иметь вид, приведенный на фиг,6. Для сравнения на фиг. 7. приведена кривая 1,нагрузки обычной тканой ленты. Сравнен11е фиг.5,6,7 показывает, что способность поглощать ударную кинетическую энергию у лент, изготовленных в соответствии с изобретением -(фиг. 5. б ) значительно выше аналогичной способности лент,изготовленных обычным ткацким способом (фиг. 7 ). Характер-кривой нагрузки, показанный на фиг.5.б, близок к идеальной кривой нагрузки лент, прк1 еняемых в качестве поглотителей. ударной кинетической энергии. Эта кривая , видимо должна иметь вид, приведенный на фиг.8. В идеальной ленте снятие нагрузки после поглощения всей ударной кинетической энергии должно происходить без стремления ленты к сокращению и восстановлению своей первоначальной длины. Выше был приведен пример петельной структуры ленты, изготовленной на базе однослойной ленты полотняного переплетения 1/1. Как уже говорилось, переплетение межйетелъного участка и петли может быть любым. Большое количество вариантов лент петельной структуры монсно получать, например, на базе многослойных переплетений. На фиг.Эа приведена схема структуры ленты на базе двухслойного переплетения с перевязочной основой. В такой структуре роль разрываемых участков 2 мо-. гут выполнять, например, перевязочные нити основы, а неразрываемые нити основы переплетаются обычным мешковым переплетением. Заправочный,рисунок такого переплетения приведен на фиг.9(б ), Повторяя нужное количество раз раппорт в первой стадии, изготовляют межпетельный участок. Затем, отключая во второй стадии товароотводящий механизм, нарабатывают необходимую длину тканого участка ленты из неразрываемых основных нитей, выводя при этом из зоны тканоформирования перевязочные основные нити, входящие в разрываемый участок. В третьей стадии, которая совпадает с началом изготовления очередного межпетельного участка в первой стадни, формируется петля из неразрываемых основных петель и разрываемый участок. Для лучшего формирования петли иногда целесообразно товароотводящий механизм включить с запаздыванием на несколько уточных прокидок, как показано на фиг,9в.

Расположение петель может быть самым разнообразным (фиг.ЮЛ Их расположение зависит от того, где располагаются во второй стадии основные нити, входящие в разрываемый участок. Если они выводятся -из зоны тканеформирования вниз, то петля будет формироваться сверху, если они выводятся вверх, то петля формируется снизу. Последовательность формирования петель зависит от узорообразую1ДИХ возможностей ткацкого станка.

Длина разрываемых участков может изменяться. Это может достигаться путем включения товароотводящего механизма во второй стадии. Причем включение товароотводящего механизма можно производить в любой момент и любой последовательности. Схематичный вид такой ленты и варианты заправочного рисунка приведены на фиг.11. Длина разрываемого участка 1 (фиг.На,в) будет зависеть от количества уточных прокидок во второй стадии, сделанных при включенном . товароотводящем механизме {фиг.11,б

г)

Длина разрываемых участков может регулироваться также сочетанием натяжения неразрываемых .основных и основных нитей, входящих в разрываемый участок. При сохранени общей закономерности сочетания натяжения этих групп нитей, указанной вы ше, увеличение натяжения неразрываемых основных нитей или ослабление .натяжения разрываемых основных нитей приводит к увеличению длины разрываемых участков.

Для: повышения энергоемкости ленты разрываемые участки 2 могут.закрепляться на определенных участках 5, . как показано на схеме фиг.14, с таким расчетом, чтобы после разрушения одного из разрываемых участков 2 удлинение ленты происходило при протаскивании нитей, входящих в разрываемый участок, через закрепляющие участки 5 С фиг. 14 ). величина закрепляющего уч.астка, его переплетение должны обеспечивать усилие протаскивания основных нитей, входящих в разрываемый участок, не пр.евьшающее прочности разрываемого участка. Ее тественно, что количество закрепляю щих участков, их расположение в разрываемом участке может быть любым и зависит от узорообразующих возмож ностей ткацкого станка..

Прочность разрываемых.участков может быть различной. На фиг.12 показа схема и заправочный рисунок ленты, у которой разрываемые участки имеют разную прочность. Это достигается тем, что часть основных нитей, входящих в разрываемый участок в петля

6(фиг.12. переходит в группу неразрываемых основных нитей, а в петлях

7(фиг.12j входит в разрываемый участокг. Количество разрываемых участков имеющих разную прочность, а также

их сочетание может быть любым п зависит от узорообразующих возможносте ткацкого станка. Кривая нагрузки лен показанная на фиг.12, имеет вид, приведенный на фиг.13.

Для улучшения технологического процесса ткачества и обеспечения регулируемой плотности по утку при изготовлении тканого участка ленты BO 11-ой стадии можно испрльзовать способ постепенного уменьшения маха батана в сторону опушки ткани. При этом описанные выше три стадии - изготовлений ленты будут иметь-следующий вид.

1-ая стадия - изготовление межпетельного участка 3 ( фиг.1,2, 3v. Эта часть ленты изготовляется обычным способом ткачества. При этом в работе участвуют все нити основы.

11-ая .-стадия - изготовление тканого участка ленты (фиг.1,2,4J, служащего для образования летли 4, воспринш 1ающей нагрузку после разрушения разрываемого участка 2 в месте стыка 1 (фиг.1.3). Причем ткачество производится при отключенном товароотводящем устройстве, выведении из зоны тканеформирования нитей, входящих в участки, разрываемые ПРИ приложении нагрузки (фиг.4, и прстепеннем уменьшении маха батана в сторону onyiuки ленты, заменяющем скорость отвода наработанной ленты товароотводящим устройством при заданной плотности нитей по утку.

ГИ-я стадия - формирование петли из наработанного во 11-ой стадии тканого участка ленты и й)ормирование разрываемого, участка, состоягдего из. .i основных нитей, входящих в этот участок, совпадающее с началом изготовле ния очередного межпетельного участка. Изготовление этого участка ленты производится способом ткачества, т.е. при включенном товароотводящем механизме, участии в работе всех нитей основы и восстановлении полного маха батана.

Технико-экономическая эффективность иопольэоЕания изобретения состоит в следующем,

В предохранительных поясах типа ВМ для нефтяников со страховым фалом, изготовленным из. ленты ЛТКкр-36-2000

лента изготовлена обычным ткацким способом, ширина ленты 36 мм, прочность 2000 кгс ), Динамическая нагрузка на пояс при сбрк сывании манекена весом 85 кг с высоты двух метров составляет 800 кгс. Использование в качестве страхового фала ленты предлагаемой петельной структуры позволит снизить динамическую нагрузку в 2-3 раза.

Выпускаемая в настоящее время лента типа ЛКР-65, работакяцая на раздирание при нагрузке 65 .кгс,

имеет удлинение 100%. Для получения усилия при раздирании 250 кгс лента ЛКР-65 смешивается в четыре сложения. При этом вес одного метра такой композиции составляет 148 г. Как показывают расчеты, использование изобретения позволит получить ленту с усилием при раздирании (разрыве ) разрываемых элементов 250 кгс, удлинением ленты при разрыве 100% при весе одного метра не более 40 г, что в 3,7 раза легче композиции ленты ЛКР-65.

Программа ffjis пи ароотЫящего механизма

Программа для вснодных нитей, входящих . S pa3fH ibaet« u элемент

Программа дтнвразрыдаемых остбных нитей образующих нитей

фиг.З

Про Фиг. If

(put. 5

фт.5

{/9линение

iдлuнeнue

i/ffnuHenuf

Vut.S

(Ри.11

Праз Проз

7

ж стадия

-«...1... . :-if т

Пра Проз Проз Проз Тстадий Петадик Тстдия Жстадия и

S

I

У

удлинение