УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫХ НИТЕЙ

Полезная модель относится к технике испытаний и измерений, а именно к устройствам для исследования механических свойств высокомодульных химических нитей. Полезная модель может применяться в текстильном машиностроении, а именно для проектирования оснастки.
Из предшествующего уровня техники известны разрывные машины, применяемые для испытания текстильных материалов с поступательным движением одного из зажимов, особенностью которых является наличие зоны испытания, создаваемой за счет одно- или двухколонной конструкции. К таким устройствам относятся: разрывная машина МТ110-0,5-V (сертификат об утверждении типа средства измерений №4923 от 25.10.2007, зарегистрирован под номером РБ 0303324507).
Известна разрывная машина для исследования натурных элементов парашютных систем, выполненных из высокоэластичного материала, которая снабжена группой дополнительных силовых гидроцилиндров, ход поршня которых больше хода поршня основных гидроцилиндров, что обеспечивает возможность получения большего рабочего хода (Патент СССР 15.08.1982 - SU 951104).
Недостатком данного устройства является его техническая сложность, отсутствие автоматизированных устройств обработки данных.
Мировым лидером разработки автоматизированных устройств для определения механических свойств различных материалов является фирма Instron™, в частности универсальные испытательные машины Instron™ серии 5900. В качестве прототипа в полезной модели выбрана двухколонная испытательная система Instron™ настольного типа серии 5965 для усилий до 5 кН (прототип), как в заявляемой полезной модели. (Instron series 5800-8800 Test Control Systems Reference Manual M21-13770-En Rev. C. 2009)
Во всех рассмотренных вариантах оборудования исследуемая нить должна быть жестко закреплена в зажимах верхнего или нижнего уровня с применением или механических креплений, или залитой в прочный полимерный материал. Такой способ крепления создает концентрацию напряжений в местах зажима и, как следствие этого, разрыв нити происходит не посередине зоны испытания нити, а в местах зажимов нити. По требованиям ГОСТ такой характер разрушения нити не допускается. Особенно данный фактор характерен для высокомодульных нитей и волокон, где перегиб или давление на поперечное сечение нити приводит к преждевременному разрушению отдельных фрагментов нити и, как следствие, неправильным измерениям механических свойств.
Техническая проблема, не решенная в известных устройствах, заключается в низкой точности измерения разрывной нагрузки высокомодульных химических нитей.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности измерения разрывной нагрузки высокомодульных химических нитей.
Техническая проблема решается за счет того, что установка для испытания высокомодульных нитей, включающая в себя блок нагружения и блок измерения, согласно полезной модели, содержит в каждом из блоков ролики, оснащенные винтовыми канавками, выполненные с возможностью намотки на них не менее четырнадцати витков высокомодульной нити, при этом ведущий ролик блока нагружения получает движение от электродвигателя через редуктор и зубчатую муфту, а ведомый ролик блока измерения, через рычаг с противовесом, имеет возможность воздействия на датчик силы сжатия, при этом расстояние между центрами роликов блока нагружения и блока измерения составляет не менее ста двадцати их диаметров, а базовая длина установки равна сумме этого расстояния и эффективных длин скольжения высокомодульной нити на роликах.
В предлагаемой полезной модели, в отличии от прототипа, установка роликов в блоках нагружения и измерения позволяет закреплять высокомодульную нить. За счет отсутствия жесткого закрепления высокомодульной нити в зажимах предлагаемой полезной модели и применения крестовой намотки испытуемой высокомодульной нити на ролики с обеих сторон, исключается возможность концентрации напряжений высокомодульной нити в местах ее закрепления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 изображена компоновка установки для испытания;
на фиг. 2 изображен электропривод блока нагружения;
на фиг. 3 изображен узел датчиков блока измерений;
на фиг. 4 изображен общий вид установки.
Конструктивно установка состоит из трех основных разборных блоков:
А - блок нагружения, где размещен основной привод с шаговым двигателем и системой управления;
Б - блок измерения, где размещены блок датчиков и аппаратура контроля и измерения;
В - промежуточная стойка;
Г - связи между блоками, обеспечивающие жесткость остова.
Описание элементов блока нагружения:
1 - ведущий ролик;
2 - корпус с направляющими для осевого перемещения ведущего ролика;
3 - зубчатая муфта сцепления;
4 - корпусные стойки крепления редуктора и двигателя;
5 - безлюфтовый планетарный редуктор с передаточным числом 100;
6 - шаговый электродвигатель.
Описание элементов блока измерений:
7 - ведомый ролик;
8 - рычаг с противовесом;
9 - датчик силы сжатия (в комплекте три датчика, размещенных на поворотном барабане).
Испытания на растяжение высокомодульной нити выполняют путем ее намотки на ведущий ролик 1 блока нагружения и ведомый ролик 7 блока измерений, предварительно обеспечив предварительное натяжение на концах высокомодульной нити грузами, масса которых выбирается исходя из линейной плотности высокомодульной нити по следующей зависимости m≈Т/5, где Т - это линейная плотность высокомодульной нити. Ведущий ролик 1 и ведомый ролик 7 оснащены канавками во избежание разрыва или повреждения нити вблизи ее закрепления. Для удобства намотки высокомодульной нити и во избежание ее преждевременного разрушения или истирания об элементы блока нагружения, вылет ведущего ролика 1 по горизонтальной оси регулируется ручкой в корпусе с направляющими 2. Шаговый электродвигатель 6 через безлюфтовый планетарный редуктор 5, установленные на стойках 4, и зубчатую муфту 3 передает вращающий момент ведущему ролику 1, который наматывает высокомодульную нить в канавку до момента ее разрыва. Усилие натяжения передается ведомому ролику 7, связанному с рычагом с противовесом 8, воздействующим на датчик силы сжатия. Сигнал с датчика 9 поступает в компьютер, обеспечивающий накопление, сохранение, визуализацию и дальнейшую статистическую и математическую обработку данных.
Данная установка изготовлена и собрана в готовое для использования оборудование.
Таким образом, предлагаемая полезная модель с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками, позволяет повысить точность измерения разрывной нагрузки, высокомодульных химических нитей.