Оптоэлектронное устройство для оценки параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов

Предлагаемое устройство относится к приборостроению для текстильной и легкой промышленности и может быть использовано в производстве и переработке текстильных материалов различного волокнистого состава для определения параметров раздвигаемости нитей при регулируемой и контролируемой величине предварительного нагружения образца.
Известно устройство для определения степени раздвигаемости нитей в соответствии с ГОСТ 28073-79 «Изделия швейные. Методы определения разрывной нагрузки, удлинения ниточных швов, раздвигаемости нитей ткани в швах», содержащее разрывную машину, груз предварительного натяжения образца и приспособление, состоящее из двух гребенок с иглами и регистратора усилия. Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения параметров раздвигаемости, обусловленная субъективностью определения момента достижения заданной величины раздвигаемости и технологической сложностью процесса оценки. Кроме того, оно не обеспечивает возможности оперативной корректировки величины предварительного нагружения, необходимой из-за того, что происходящий под действием подвешенного груза деформационный процесс неконтролируемо влияет на задаваемую величину предварительного нагружения.
Известен прибор РТ-2М, описанный в ГОСТ 22730-87 «Полотна текстильные. Метод определения раздвигаемости», который содержит груз-зажим, резиновый ролик, барабан, приводимый в движение от электродвигателя через червячную передачу, плоские губки из твердой резины, между которыми пропускают исследуемый образец, пластмассовую пластинку, размещенную на расстоянии 6,0±1,0 мм от упомянутых губок, поводок с грузом для фиксации образца материала и перемещения зоны деформирования посредством коромысла, на другом конце которого расположена шкала нагрузок. Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, связанная с наличием двух автономных электромеханических приводов в виде червячного редуктора и винтовой передачи, а также недостаточная точность оценки степени раздвигаемости нитей, обусловленная субъективностью визуальной фиксации момента достижения исследуемым образцом границы пластмассовой пластинки и визуального считывания значений параметров раздвигаемости, а также погрешностью при настройке параметров предварительного нагружения с помощью грузов, подвешиваемых к срезам пробы вследствие неконтролируемого протекания деформационного процесса.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов (пат. РФ №2552317, опубл. 2015.06.10), содержащее зажимы для фиксации исследуемого образца, управляемые процессором средства его нагружения, подвижную каретку с игольчатой гребенкой, средства измерения величины перемещения нитей образца с оптически активными элементами и веб-камерой, связанной с процессором, а также средства измерения величины нагружения в виде тензометрической измерительной системы диафрагменного типа, которая связана с процессором через микроконтроллер и блок сопряжения.
Практическим недостатком известного устройства является невозможность регулировки и определения точного значения величины предварительного нагружения образца при его подготовке по ГОСТ с помощью груза, подвешиваемого к срезу образца, что является одним из источников погрешности при определении параметров раздвигаемости из-за неконтролируемого протекания деформационных процессов в образце во времени.
Задачей полезной модели является создание устройства с расширенными технологическими возможностями, обеспечивающего точную оценку параметров раздвигаемости с учетом исходного состояния образца, зависящего от величины его предварительного нагружения (предварительного натяжения материала).
Техническим результатом полезной модели является повышение точности оценки параметров раздвигаемости нитей текстильных волокнистых материалов за счет возможности регулировки величины предварительного нагружения исследуемого образца (предварительного натяжения материала).
Технический результат достигается устройством для оценки параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов, которое содержит неподвижный и условно подвижный зажимы для фиксации исследуемого образца, управляемые процессором средства его нагружения, средства измерения величины нагружения, подвижную каретку с игольчатой гребенкой, а также средства измерения величины перемещения нитей образца, и, в отличие от известного, снабжено системой регулируемого предварительного натяжения образца, включающей дополнительный условно подвижный зажим образца с двумя упругими элементами, приводимыми в действие поворотным элементом, связанным с проградуированной оцифрованной шкалой со стрелкой.
Структурно-кинематическая схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.
Устройство содержит привод 1 линейного перемещения исследуемого образца, тензометрическую систему измерения величины нагружения 2, неподвижный зажим 3, каретку 4, установленную на подвижной рамке 5.
Каретка 4 несет на себе гребенку 6 с набором игл 7 с игловодителями, выполненными с возможностью настройки их положения по линии прокола в зависимости от толщины материала и глубины их опускания через отверстие 8 в опорной площадке условно подвижного/неподвижного зажима 9 и одновременно с возможностью автономного перемещения в поперечном направлении в микрометрическом диапазоне. Отслеживание положения и перемещения игл осуществимо с помощью окуляра 10.
Привод 1 обеспечивает подвижной каретке 4 с игольчатой гребенкой 6 возможность прямолинейного перемещения параллельно плоскости образца в направляющих 11 станины 12 со столешницей 13, предназначенной для размещения исследуемого образца.
Для измерения в калиброванных величинах перемещения гребенки 6 с иглами 7 служат оптически активные метки 14 и 15. Каретка 4 имеет две степени подвижности: в продольном направлении с рамкой 5 и поворота относительно подвижной опоры 16 от рукоятки 17.
Для измерения перемещения каретки 4 с гребенкой 6 установлена на штативе с возможностью вертикального и горизонтального перемещения веб-камера 18, которая скоммутирована с процессором 19, который получает через микроконтроллер 20 и блок сопряжения 21 информацию о величине нагружения нитей при их раздвижении и посредством блока 22 управляет приводом 1 (мотор-редуктор М на чертеже).
Система предварительного натяжения образца с настройкой величины его натяжения содержит дополнительный условно подвижный зажим 23 исследуемого образца и упругие элементы 24 и 25, приводимые в действие поворотным элементом 26, а также проградуированную и оцифрованную в ньютонах шкалу 27 со стрелкой-указателем 28.
Устройство работает следующим образом.
Для подготовки текстильного образца 29 его концевой срез фиксируют в условно неподвижном зажиме 9 и создают предварительное натяжение материала посредством перемещения дополнительного условно подвижного зажима 23. Требуемую величину предварительного натяжения образца в зависимости от вида материала в соответствии с ГОСТ 22730-87 настраивают по показаниям стрелки-указателя 28 калиброванной и оцифрованной в ньютонах шкалы 27 с помощью поворотного элемента 26 за счет деформации упругих элементов 24 и 25. Полученное значение предварительного натяжения вводят в память процессора в качестве элемента исходных данных, после чего процессор переходит в режим ожидания.
После ввода остальных исходных данных (вид материала, волокнистый состав и плотность образца) поворотом рукоятки 17 опускают иглы и прокалывают материал, выбирая при этом с помощью окуляра 10 область беспрепятственного прокола.
При индикации компьютером прокола ткани без повреждения нитей, свидетельствующем о беспрепятственном перемещении игл через отверстие 8 в опорной площадке зажима 9, включается привод 1 (мотор-редуктор), обеспечивающий перемещение условно подвижного зажима 9 с подложкой и каретки 4 по направляющим 11 станины 12, а также гребенки 6 с иглами 7, которые перемещаясь деформируют и раздвигают нити образца текстильного материала.
Начало движения каретки 4 с иглами 7, раздвижение нитей образца иглами 7 и их перемещение сопровождаются изменением положения подвижной оптоактивной метки 15 относительно неподвижной метки 14 и фиксируются веб-камерой 18. Информация от веб-камеры и измерительной системы величины нагружения 2 через блок сопряжения 21 и микроконтроллер 20 поступает в процессор 19, который в соответствии с предварительно установленной калибровкой и заданным алгоритмом определяет величину раздвижения нитей под действием измеряемого нагружения гребенки 6 и формирует информацию на электронных носителях информации.
При нормативном, согласно требованиям ГОСТ 28073-79, перемещении нитей на 2 мм формируется команда на завершение процедуры измерения параметров раздвигаемости и останова привода 1.
После остановки привода и возврата каретки 4 в исходное положение и установки нового образца для исследований цикл измерения повторяется.