Tensile testing machine under the microcontroller control for the natural fibers breaking load measuring
Authors: Абрамов И.Л. 
Published: February 2024

Целью исследования являлось создание специализированной инновационной машины для определения разрывной нагрузки натуральных волокон в соответствии с государственным стандартом на основе современных комплектующих с учетом применения современных технологий моделирования и управления автоматизированными устройствами. Для этого был проведен анализ приборного обеспечения заводских и исследовательских лабораторий, оценивающих качество натуральных волокон. Обнаружено, что в настоящее время парк используемых специализированных приборов устарел как морально, так и физически, а применение универсальных разрывных машин сопряжено с повышенными затратами. В связи с этим была поставлена задача создания специализированной разрывной машины, использующей определенную ГОСТом методику определения разрывной прочности лубоволокнистых материалов на базе современной элементной базы. Для решения поставленной задачи была разработана специализированная разрывная машина МРВ-1 с микропроцессорным управлением и высокоточным тензометрическим датчиком определения усилия разрыва волокна. Приведен детальный разбор конструкции машины. Рассмотрены конструктивные решения как механической, так электронной и программной части конструкции. Проведено сравнительное испытание разработанной машины МРВ-1 с поверенным прибором ДКВ-60, который, согласно ГОСТу, должен применяться для определения разрывной прочности натуральных волокон. Обнаружено, что разработанная машина не только не уступает, но и превосходит в точности рекомендованный к применению в настоящее время прибор. Кроме того, разработанное программное обеспечение для машины МРВ-1 позволяет не только получать значение усилия разрыва волокна, но и в режиме реального времени строить диаграмму нагружения, что является важным для научного исследования зависимости прочности волокна от различных параметров.

The purpose of the study was to create a specialized innovative machine for determining the breaking load of natural fibers in accordance with the state standard on the basis of modern components, taking into account the use of modern modeling technologies and control of automated devices. For this purpose, an analysis of the instrumentation of factory and research laboratories evaluating the quality of natural fibers was carried out. It was found that now most of specialized devices used is outdated both morally and physically, but the use of modern universal tensile machines is associated with increased costs. In this regard, the task was set to create a specialized tensile testing machine that uses the methodology defined by GOST for determining the tensile strength of bast-fiber materials based on a modern element base. To solve this problem, a specialized tensile machine MRV-1 with microprocessor control and a highprecision strain gauge for determining the fiber breaking force was designed. The machine design detailed analysis is given. The design solutions of both the mechanics, electronics and software are considered. A comparative test of the developed machine MRV-1 with a verified device DKV-60, which, according to GOST, must be used to determine the tensile strength of natural fibers, was carried out. It was found that the developed machine is not only not inferior, but also significantly superior in accuracy to the device recommended for use at present time. In addition, the developed software for the MRV-1 machine allows not only obtaining the fiber breaking force value, but also building a loading diagram in real time, which is important for scientific research on the fiber strength dependence on various parameters.