УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН ПРИ МНОГООСНЫХ НАГРУЗКАХ

Полезная модель относится к текстильной промышленности, а именно, к устройствам для испытания деформационных свойств текстильных полотен при многоосных нагрузках.
Известно устройство для двухосного растяжения текстильных материалов (Скардино, Ф. Тканые конструкционные композиты [Текст] / Ф.Скардино, Дж.Хирл, С.Кавабата, Дж.Скелтон, Ф.Ко, С.Бишоп, Е.-В. Чу и др. Пер. с англ. под ред. Е.-В. Чу и Ф.Ко. - М.: Мир, 1991 - 432 с.), состоящее из 32 зажимов, расположенных на двух взаимно перпендикулярных неподвижных балках и двух подвижных траверсах с приводом, дающим им возможность двигаться во взаимно перпендикулярных направлениях, придавая зажатому образцу полотна двухосную деформацию. Недостатком устройства является невозможность определять многоцикловые и многоосные нагрузки.
За прототип взято устройство для определения многократного растяжения и релаксации образца ПД-5М (Кобляков, А.И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению [Текст]: Учебное пособие для вузов / А.И.Кобляков, Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев, и др. - М.: Легпромбытиздат, 1986. - 344 с.), состоящее из узла зажима образца, полусферического толкателя с червячным приводом и кулачковым вибратором с механизмом изменения амплитуды и измеряющей части в виде самописца диаграммы, интегрированной по всем направлениям деформации. Недостатком устройства является невозможность определения деформаций и усилий растяжения по различным координатным осям в отдельности.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность определения многоосных деформаций и прочности полотен ткани, трикотажа, нетканых материалов при полуцикловых (разрушающих) и многоцикловых нагрузках с записью диаграмм растяжения по каждой оси в отдельности и статистической обработкой результатов.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем неподвижный корпус с приводом подвижной платформы, съемное зажимное устройство, нагружающее устройство в виде полусферического толкателя с кулачковым виброприводом, согласно полезной модели, съемное зажимное устройство установлено на подвижной платформе и состоит из 16 зажимов, расположенных вокруг толкателя, каждый из которых имеет ползун с фиксирующими губками, соединенный с тензорезисторным датчиком балочного типа.
Технический результат достигается за счет того, что образец полотна, вырезанный в виде круга, зажимается одновременно во всех зажимах с равномерным натяжением, а полусферический толкатель, двигаясь перпендикулярно плоскости образца, продавливает его по центру, ползуны за счет упругости испытываемого материала движутся к центру круга. Усилие, действующее на ползун, и его перемещение фиксируется упругим тензорезистором балочного типа, электрический сигнал от которого передается через плату расширения в компьютер, где обрабатывается по заданному алгоритму. На средство отображения информации выводятся данные о деформационных свойствах материала: удлинении, прочности, упругости, работы разрыва по каждой из 16 осей в отдельности и интегрирование в виде круговой диаграммы. Кулачковый привод нагружающего устройства позволяет осуществлять многоцикловую и релаксирующие нагрузки с заданной частотой и амплитудой, а привод подвижной платформы позволяет создать полуцикловую разрушающую нагрузку.
Указанные характеристики необходимы для анализа способности материала к формообразованию, что очень важно при создании специальной, защитной одежды и изделий из композитных материалов.
На фиг.1. представлена общая схема устройства, на фиг.2 - зажимное устройство, на фиг.3 - конструкция зажима.
Устройство содержит неподвижный корпус 1 с приводом подвижной платформы 2, состоящим из двигателя 3, зубчатых колес 4 и двух цилиндрических винтов 5. Подвижная платформа опирается на четыре телескопические направляющие 6 и имеет запрессованные резьбовые муфты 7, входящие в зацепление со спиралью винтов 5. Нагружающее устройство выполнено в виде полусферического толкателя 8, на штоке 9 которого установлен каточек 10, опирающийся на рабочую поверхность кулачка 11, которая имеет коническую форму. Кулачек насажен на ось ротора электродвигателя 12. Шток толкателя расположен внутри закрепленной на подвижной платформе 2 направляющей втулки 13, имеющей стопорную шпильку 14. Съемное зажимное устройство 15 состоит из шестнадцати зажимов 16 (фиг 2), расположенных вокруг толкателя, каждый из которых имеет ползун 17 с фиксирующими губками 18 и соединительным винтом 19. Ползун расположен внутри подвижного корпуса 20, который в свою очередь расположен внутри направляющего паза 21 зажима 16. Подвижный корпус и ползун соединяются между собой подпружиненным регулировочным винтом 22. К зажиму крепится направляющий вращающийся валик 23 и тензорезистор балочного типа 24, который другим концом соединен с подвижным корпусом 20. Зажимное устройство размещается на подвижном основании 25, опирающемся на телескопические направляющие с фиксирующими винтами 27 и имеющем шкалу вертикального перемещения 28.
Устройство работает следующим образом. Круглый образец текстильного полотна Т зажимается по краям в предварительно снятом зажимном устройстве 15 при помощи фиксирующих губок 18 и винтов 19.
Затем образец распрямляется и слегка натягивается при помощи регулировочных винтов 22, за счет перемещения ползуна 17 внутри корпуса 20. Сам корпус остается неподвижен, поскольку упругость балки тензорезистора 24, к которому он прикреплен, значительно больше упругости образца. После расправки образца зажимное устройство одевается на основание 25, необходимое положение образца относительно толкателя 8 регулируется с помощью телескопических направляющих 26, шкалы 28 и фиксируется винтами 27. Толкатель 8 в это время находится в крайнем нижнем положении.
Для испытания образца в полуцикловом режиме шток 9 толкателя 8 фиксируется относительно втулки 13 стопорной шпилькой 14. После этого включается двигатель 3, который, вращая через зубчатую передачу 4 винты 5, поднимает платформу 2 и вместе с ней полусферический толкатель 8, который, продавливая, растягивает образец до разрушения. При этом за счет упругости образца происходит перемещение подвижного корпуса 20 по направляющему пазу 21 каждого зажима 16 к центру зажимного устройства 15. Направляющий вращающийся валик 23 исключает влияние сил трения на результат измерения. Балка тензорезистора 24 изгибается пропорционально деформации образца, а электрический сигнал тензодатчика передается через плату расширения в персональный компьютер. Скорость деформации образца можно регулировать, поскольку двигатель 3 имеет переменную частоту вращения.
Для испытания образца в многоцикловом режиме устанавливается необходимое положение толкателя относительно образца за счет подъема или опускания платформы 2. Затем освобождается стопорная шпилька 14, платформа 2 стопорится за неподвижными винтами 5. При включении двигателя 12 вращающийся кулачок 11 толкает каточек 10, заставляя толкатель 8 вибрировать с заданной частотой, которая регулируется изменением скорости вращения ротора двигателя. Амплитуда колебаний регулируется за счет перемещения кулачка конической формы вдоль вала двигателя, при этом плавно изменяется положение каточка 10 относительно оси вращения кулачка. Многоцикловые деформационные характеристики фиксируются и измеряются также как и полуцикловые при помощи компьютера.
Таким образом, устройство позволяет измерять деформации и усилия растяжения образца текстильного полотна при многоосных нагрузках раздельно по 16 направлениям с получением линейных и круговых диаграмм как при полуцикловых, так и при многоцикловых испытаниях. Подобные испытания позволяют анализировать способность к формообразованию и эксплуатационные возможности текстильных полотен, используемых для получения специальной, защитной одежды и композиционных материалов.