СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШВЕЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF DETERMINING MECHANICAL PROPERTIES OF SEWING MATERIALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Заявленное изобретение относится к легкой промышленности, в частности относится к методам определения механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды (ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек).
Известен способ определения прочности швов одежды, описанный в книге В.Ф. Шаньгиной «Оценка качества соединений деталей одежды», М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с. 71-73. Способ заключается в следующем. Образец швейного материала, состоящий из двух единичных образцов, соединенных, например, продольным швом, закрепляют в приспособлении установки, имеющем два зажима, приводят в движение один из них с помощью винтовой пары и посредством измерительного средства, включающего индикатор часового типа, фиксируют продольную деформацию образца, а с помощью тензометрического датчика, упругого элемента, усилителя и осциллографа определяют соответственно силу, вызывающую эту деформацию. На данной установке, естественно, можно определять механические характеристики и единичных образцов швейного материала без прокладывания соединительных швов или строчек.
Данный способ предназначен для измерения механических характеристик различных соединений деталей одежды, например ниточных, сварных, клеевых и других швов и строчек лишь в одном направлении (в продольном или в поперечном раздельно), в то же время в реальных условиях эксплуатации одежды швейный материал и соединительные швы и строчки испытывают не только продольные или поперечные деформации, а и пространственные деформации от силового воздействия частей тела человека. Причем эти силы являются не только статическими, но и динамическими с циклическим характером многократного воздействия. Кроме того, при изготовлении одежды швейный материал, детали, узлы и их соединения (швы и строчки) и изделия в целом подвергаются влажно-тепловой обработке с применением утюгов, прессов и паровоздушных манекенов, а эксплуатация изделий часто связана с увлажнением их при попадании под дождь и воздействием тепла после этого от солнечных лучей. Эти воздействия вызывают сложные деформации, что может привести к изменениям механических характеристик швейного материала, швов и строчек. Материалы избыточно растягиваются, причем часто в непредусмотренном направлении, приобретают, например, остаточную деформацию, а в швах и строчках просветы между слоями материала в местах их соединения. Для обеспечения качества пошиваемых изделий необходимо знать эти изменения, как на этапе производства, так и на этапе их эксплуатации. Кроме того, необходимо учитывать, что к механическим характеристикам швейных материалов относятся также еще и параметры изнашивания материала, которые не предусмотрены для изучения в приведенном способе.
В то же время известен способ определения характеристик изнашивания швейных материалов, приведенный в книге Лувишиса Л.А. и Биренбаума Е.И. «Методы испытаний волокна, пряжи и ткани в шерстяной промышленности», стр. 120-124. Испытания материалов на изнашивание проводят на приборе типа ТИ-1, разработанном в ЦНИИШерсти. Принцип его работы заключается в том, что образцы испытуемого материала закрепляют на рабочих головках (их две). Рабочие головки обтянуты резиной, снизу к ним подается сжатый воздух для создания давления на испытуемые образцы. При этом сверху на образцы оказывает силовое воздействие диск, обтянутый серо-шинельным сукном. Диск получает вращательное движение. Испытания проводят до разрушения структуры в испытуемых образцах. В данном способе не исследуют материал на деформацию, кроме того, испытания не учитывают реальных условий изнашивания швейного материала в изделиях при эксплуатации.
Известен также способ испытания швейных материалов на пространственное деформирование, описанный в устройстве по патенту РФ №2336517, 20.10.2008 «Устройство для механических испытаний швейных материалов и соединений», где способ заключается в том, что статически нагружая образец материала постоянной нагрузкой, нагружая рабочим органом полусферической формы, получают многоосную деформацию на испытуемом образце материала. Далее с помощью регистрирующих средств в виде тензодатчиков, усилителя и осциллографа определяют действующие силы на участках испытуемого образца по осям 0X, 0У, 0Z, и, зная размерные параметры его, находят искомые напряжения, действующие на этих участках образца. А устройство состоит из контура с зажимами и направляющими валиками для испытуемого материала и средства регистрации силового действия на материал. Соосно контуру в вертикальной плоскости установлен шток с полусферическим пуансоном, являющимся рабочим органом устройства, а с другой стороны шток связан с механизмом привода штока в движение.
Устройство работает следующим образом.
Испытуемый образец проводят под направляющие валики, закрепляют в зажимах и сообщают от привода движение штоку с рабочим органом в виде полусферического пуансона. Пуансон оказывает силовое действие на испытуемый материал. Материал деформируется, и средство силового воздействия пуансона регистрируется тензометрическими дачками и отмечается на осциллографе.
В данном способе не проводятся испытания материалов на изнашивание, а структура устройства не предназначена для многократных циклических воздействий на материал, кроме того, испытания материала проводятся только в нормальных условиях, т.е. не учитываются условия влажно-тепловой обработки и эксплуатации (воздействие влаги, например при намокании изделия от дождя, или при действии повышенной температуры, например при высыхании изделия на солнце).
Таким образом, приведенные выше способы оценки механических характеристик швейных материалов и соединений деталей изделий и соответствующие установки не позволяют провести весь комплекс испытаний по оценке механических характеристик швейных материалов и соединений деталей швейных изделий и определить их количественные значения, что ограничивает возможности швейных предприятий по выпуску качественных швейных изделий.
В связи с этим, задачей предложенного способа определения механических характеристик швейных материалов и установки для его реализации является повышение качества одежды за счет предварительной оценки комплекса механических характеристик швейных материалов и соединений деталей одежды от действия сил, вызывающих пространственную деформацию, а также при совместном влиянии износа материала и повышенной температуры и влажности, а установка позволяет передавать на испытуемый образец материала циклические нагрузки и создавать в зоне деформации образца материала регулируемые условия увлажнения повышенной температуры, а также осуществлять процесс изнашивания образца в данных условиях.
Поставленная задача достигается тем, что в данном случае испытуемый образец швейного материала закрепляют на установке в зажимном устройстве с возможностью контроля деформации и действующих нагрузок по трем взаимно перпендикулярным осям, прикладывают к нему в центральной части перпендикулярно плоскости образца снизу вверх циклическое силовое воздействие с помощью нагружающего механизма, например электровибратора и передающих звеньев, включающего рабочий орган в виде пуансона объемной формы, например полусферической, и на основе показаний измерительных средств с помощью расчетных формул определяют искомые механические характеристики испытуемого образца швейного материала, в том числе и износостойкость визуально в зависимости от числа циклических воздействий на испытуемый материал.
Образец швейного материала может нагружаться деформирующим силовым воздействием в режиме повышенной влаги и температуры с параметрами, предусмотренными для данного швейного материала или выше того.
Кроме того, образец швейного материала может состоять из пакета швейных материалов, как одного вида, так и набора разных материалов. А также образец в виде пакета швейных материалов может быть соединен швом (строчкой) или иметь другие виды швов (строчек), например отделочные. Образец швейного материала после прикладывания к нему силового деформирующего воздействия и определения искомых механических характеристик на основе его действия может подвергаться режиму релаксации в течение установленного времени и оценки соответствующих характеристик.
Установка для определения механических характеристик швейных материалов, где устройство закрепления образца швейного материала в данном случае включает две пары подвижных зажимов, расположенных в горизонтальной плоскости на взаимно перпендикулярных осях, причем все зажимы подпружинены, например за счет связи с одной из вертикальных стоек П-образной детали приспособления для измерения многоосной деформации испытуемого образца материала. Механизм для сообщения образцу швейного материала деформирующего силового воздействия включает рабочий орган в виде пуансона с жесткой и сложной формой рабочей поверхности, например полусферической, шток рабочего органа, расположенный в вертикальной плоскости, он подпружинен за счет установки пружин сжатия на стержнях пуансона, обеспечивающих последнему возвратно-поступающее движение подобно ползуну в механизмах кривошипно-ползунного типа.
Рабочий орган в виде пуансона для сообщения образцу швейного материала деформирующего силового воздействия и шток, с ним связанный, выполнены полыми с подключением к парогенератору, например к парогенератору типа APT.04/BR либо любому другому, предназначенному для промышленного утюга, пуансон имеет сквозные отверстия на рабочей поверхности для выхода пара из его полости в зону деформирования испытуемого образца, шток закрыт снизу и имеет штуцер для подключения к упомянутому парогенератору.
Направляющие валики обтянуты серо-шинельным сукном для эффективности процесса изнашивания испытуемого образца.
Содержание заявленного изобретения иллюстрируется нижеприведенными чертежами: фиг. 1 - схема общего устройства и выполнения способа определения механических характеристик швейных материалов при действии на образец пуансона полусферической формы; фиг. 2 - вид сверху установки для реализации упомянутого выше (фиг. 1) способа; фиг. 3 - схема рабочего органа-пуансона и штока со штуцером для подключения к парогенератору.
Способ определения механических характеристик швейных материалов, в нормальных условиях, т.е. без увлажнения и повышения температуры в зоне деформации материала осуществляется следующим образом. Образец швейного материала 2 проводят под направляющие валики 9, 10, 11, 12, обтянутые серо-шинельным сукном, закрепляют (фиг. 1 и фиг. 2) на установке 1 в зажимах 3, 4, 5, 6 зажимного устройства. Прикладывают с помощью нагружающего механизма снизу в центре образца (точка 0) швейного материала 2 циклическое деформирующее силовое воздействие P (по оси 0Z) через жесткую поверхность пуансона 14 сложной объемной формы, например полусферическую, за счет работы электромагнитного вибратора 19 через приводной механизм, включающий звенья 16, 15 и шток 13, что приводит к сжатию пружин 35 заданной жесткостью и перемещению вверх пуансона 14 совместно с верхней частью штока 13. Значения приложенного силового воздействия Р, которое равно сумме усилий, передаваемых на образец материала 2 и на сжатие пружин 35, фиксируют с помощью измерительного средства в виде тензодатчика 17 и осциллографа 31 через усилитель 30, ход пуансона 14 за счет перемещения стрелки 21 относительно шкалы 20. Пуансон 14 деформирует образец швейного материала 2 таким образом, что приводит к деформации пружинных стоек 26 за счет сил P1, P2, P3, P4, приложенных к ним через участки образца швейного материала 2 и подвижных зажимов 3, 4, 5, 6 соответственно в направлении осей 0X1, 0X2 и 0Y1, 0Y2. Это приведет к деформации тензодатчиков 29 на перекладинах 28 П-образных деталей 22, 23, 24, 25, что приведет к передаче электрических импульсов (сигналов) на измерительное средство, т.е. на усилитель 30 и блок регистрации 31 этих сигналов.
По показаниям измерительных средств определяют значения сил P, P1, P2, P3, P4, так как отмеченные упругие элементы (пружинные стойки 26 и плечо звена 16 под тензодатчиком 17) предварительно протарированы (не показано) и отражают линейную зависимость приложенных сил к ним и соответствующих деформаций.
Пружинные стойки 26 П-образных деталей 22, 21, 23, 24, 25, непосредственно связанные с зажимами материала 3, 4, 5, 6 на установке, имеют одинаковую жесткость, следовательно, тот участок образца швейного материала 2, который обладает меньшим сопротивлением к растяжению, будет больше растягиваться сам, но меньше растягивать пружинную стойку, с ним связанную, и наоборот. Это и позволяет определять деформацию образца швейного материала 2 в направлении осей 0Х1, 0X2, 0Y1, 0Y2.
Зная значение действующей силы P1 на участке 0A образца швейного материала 2 и площадь поперечного сечения его S=t*H, где t - толщина образца швейного материала, h - ширина участка образца швейного материала, определяют возникающее напряжение в нем: G=P1/S.
Таким же образом определяют искомые характеристики деформации участков образца швейного материала 2 и по осям 0Х2, 0Y1, 0Y2.
Способ определения механических характеристик швейных материалов в случае нагружения образца швейного материала 2 деформирующим силовым воздействием в соответствующем ему режиме влажно-тепловой обработки осуществляется следующим образом. Подключают через штуцер 36 (фиг. 3) пуансон 14 к парогенератору, например к парогенератору типа APT.04/BR, предназначенного для промышленных утюгов (не показано), пар выходит через отверстия 37 пуансона 14 в зону деформирования образца швейного материала 2 и изменяет физические и механические свойства его, что отразится на процессе деформирования образца швейного материала 2. Далее способ определения механических характеристик швейных материалов осуществляют аналогично описанному выше основному варианту испытаний.
Испытуемый образец материала 2 можно размещать на установке как лицевой, так и изнаночной сторонами.
Способ определения механических характеристик швейных материалов в случае, если образец швейного материала 2 представлен в виде пакета, скрепленного швом (строчкой), осуществляется в целом также аналогично описанному выше основному варианту испытаний. Дополнительно лишь проводят оценку качества соединений согласно техническим условиям на соединения деталей одежды, например, определяют обрывность ниток, плотность соединения (просвет между деталями в соединении не допускается) и др. Релаксацию материала образца 2 оценивают по величине провисания по оси 0Z после снятия нагрузки.
Так как в процессе испытания деформации образца материала 2 одновременно он и изнашивался направляющими валиками 9, 10, 11, 12, что естественно отражалось на величине деформации материала и фиксировалось регистрирующими средствами. Общий же износ образца материала 2 определяют после отключения электровибратора 19, снятия образца с установки и визуального исследования характера и величины изнашивания образца. Дополнительно привлекают оптические и другие инструменты (показано), обращают внимание на относительное смещение нитей основы и утка и на их целостность. Путем сравнения напряжения в образце материала в начале цикла испытаний и в конце определяют влияние износа на механические характеристики испытуемого материала.
Установка позволяет определять деформацию образца материала и без изнашивания образца. Для этого с направляющих валиков 9, 10, 11, 12 снимают обтягивающий серо-шинельный слой сукна.
Установка 1 для определения механических характеристик швейных материалов (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) состоит из устройства закрепления испытуемого образца швейного материала 2, включающего две пары подвижных зажимов 3, 4, 5, 6, состоящих, каждый из них, из пары пластин 7, 8, стянутых винтами (не показано), между которыми помещается соответствующий край испытуемого образца швейного материала 2, и расположенных в горизонтальной плоскости на взаимно перпендикулярных осях 0Х и 0Y, причем все зажимы подпружинены, например за счет пружинных стоек 26 П-образных деталей 22, 23, 24, 25. Стойки 27 тех же деталей 22, 23, 24, 25 более жесткие, чем стойки 26, и закреплены на корпусе установки. Нагружающий механизм для сообщения образцу швейного материала 2 деформирующего силового воздействия включает рабочий орган в виде полого пуансона 14 с жесткой и сложной рабочей поверхностью, например полусферической, связанный со штоком 13, расположенный в вертикальной плоскости и, состоящий из трубки, закрытой снизу, связанной сверху с полостью пуансона 14, имеющего сквозные отверстия 37 на сферической поверхности, и штуцера 36 для подключения к парогенератору (не показано). Днище пуансона 14 имеет два направляющих стержня 32 и пружины сжатия 35 на них. Средство для измерения действующих нагрузок на образец швейного материала 2 и деформаций его включает упомянутые выше пружинные стойки 26, тензодатчики 29 на П-образных деталях, тензодатчик 17 на плече звена 16, усилитель сигналов 30 и осциллограф 31, а также, пружины 35 и механический указатель перемещения пуансона 14 в виде стрелки 21 на штоке 13 и соответствующей ей шкалы 20.
Направляющие валики 9, 10, 11, 12 обтянуты серо-шинельным сукном и служат для истирания испытуемых образцов, швов и сточек на них в процессе циклического нагружения образца 2, при этом участки материала образца под валиками совершают возвратные движения (не показано). Обтягивающий материал прижимных валиков может быть другим или они могут работать без обтяжки.
Переключатель 33 служит для предварительной установки величины перемещения пуансона 14, т.е. для задания плановой деформации образца материала. Стрелка 21 при достижении установленной нормы деформации образца 2 нажимает на движок 34 переключателя, и он отключает электровибратор 19. Электровибратор 19 имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости от винтовой пары 38.
Установка 1 для определения механических характеристик швейных материалов (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) работает следующим образом. Испытуемый образец швейного материала 2 проводят под направляющие валики 9, 10, 11, 12 и размещают в зажимах 3, 4, 5, 6, путем стягивания пластин зажимов винтами (не показано) закрепляют его. Приводят в движение нагружающее устройство за счет включения электромагнитного вибратора 19, что приведет к движению пуансона 14 и сжатию цилиндрических пружин 35 стержней 32, связанных с пуансоном 14, и, как следствие, передаче деформирующего силового воздействия на швейный образец 2 в виде циклических импульсов (частота импульсов может регулироваться за счет регулирования параметров электрического тока электровибратора 19 (не показано) в виде нагрузки P через пуансон 14. Испытуемый образец швейного материала 2 при этом получит многоосную деформацию. Это приводит к деформации пружинных стоек 26 за счет действия сил P1, P2, P3, P4, приложенных к ним через участки испытуемого образца швейного материала 2 и зажимы 3, 4, 5, 6 соответственно в направлении осей 0X1, 0X2, 0Y1, 0Y2. При этом сработает измерительное средство, в виде тензодатчиков 29 на П-образной детали 22, усилителя 30 и осциллографа 31.
Тензодатчик 17 фиксирует общее усилие P, передаваемое на пуансон 14 и пружины 35, зная характеристики пружин 35, можно определить усилие P. Так как отмеченные упругие элементы предварительно протарированы и отражают линейную зависимость деформации их от силового воздействия на них, то непосредственно по осциллографу определяют значения сил P, P1, P2, P3, P4.
Переключатель 33 служит для выключения электровибратора 19 за счет действия жесткой стрелки 21 на подпружиненный движок 37, что может быть необходимым при разрыве образца материала 2 при испытании или в зависимости от установленной заранее величины деформации материала.
Сердечник 18 электромагнита 19 связан со звеном 16 через шаровой шарнир, что позволяет избежать его изгиб при работе (не показано).
Винтовая пара 38 позволяет перемещать электровибратор 19 в вертикальной плоскости, что необходимо при увеличении деформации испытуемого образца материала при испытании.
Установка 1 для определения механических характеристик швейных материалов (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) при использовании рабочего органа нагружающего механизма в виде пуансона 14, подключенного к парогенератору, работает следующим образом. Так как пуансон 14 выполнен полым и подключен штуцером 36 к парогенератору (не показано), пар выходит через отверстия 37 в зону деформирования образца швейного материала 2 и изменяет физические и механические свойства его, что отразится на процессе деформирования образца швейного материала. Далее работа установки 1 по определению механических характеристик швейных материалов осуществляют аналогично описанному выше основному варианту испытаний.