книги из ГПНТБ / Замарашкин, Н. В. Стабилизация следа затянутой обуви формованием

50 мм. В связи с этим деформация и толщина определялись » центральной части образца. Деформация определялась по изме­ нению размеров окружности и фиксировалась с помощью фотоап­ парата «Ленинград» с автоматическим взводом затвора, позволя­ ющего при однократном заводе пружинного механизма произво­ дить до 10 снимков.

Установка позволяет растягивать образцы в двух взаимно пер­ пендикулярных направлениях при любых соотношениях деформа­ ций. Один из ходовых винтов 6 приводится в действие с помощью электродвигателя постоянного тока, что позволяет регулироватьскорость растяжения. Другой винт 7 имеет ручной привод. Углом поворота его в начале испытаний создается определенная дефор­ мация, остающаяся при растяжении образца в перпендикулярном направлении неизменной. Этим достигается получение только трех переменных: растягивающих усилий в двух взаимно перпендику­ лярных направлениях и деформаций в направлении растяжения.

сочлененный диск 10 осуществляет во-первых, отметку угла пово­ рота вала; во-вторых, через подпружиненный ролик И, тросик 12' управляет работой фотоаппарата. Таким образом, установленный на специальном кронштейне в верхней части устройства фотоап­ парат 13 осуществляет автоматическую съемку образца.

Для оценки общей величины растяжения образца деформация определялась регистрацией угла поворота ходового винта. В этом" случае использовался диск 10, жестко посаженный на валу, в ко­ тором по периметру торцовой и боковой поверхности вмонтировав токопроводящий проводник, причем по этим поверхностям диска скользят подпружиненные контакты 14, 15. При замыкании цепи" подается ток на шлейф осциллографа 16, происходит отметка угла поворота ходового винта на осциллограмме.

Bo-втором случае сигнал на фотографирование поступал от ку­ лачка сочлененного диска 10 через палец 11 и тросик 12. При сра­ батывании затвора фотоаппарата в цепи появляется ток, который также подается на шлейф осциллографа 16.

Последовательность определения деформации образца при ис­ пытании следующая. Закрепленный в зажимы исходный образец, фотографируется для получения его первоначальных размеров. В дальнейшем при растяжении фотоаппарат автоматически через-- полоборота ходового винта фиксирует изменение размеров образ­ ца. Последующее увеличение снимков с помощью фильмоскопа позволяло с большой точностью судить о величине деформации об­ разцов.

Для определения продольных и поперечных усилий на планках: 17, 18 силовых кареток устанавливались тензометрические датчи­ ки, которые тарировались предварительно с помощью динамомет­ ра специальной конструкции.

Динамометр выполнен в виде стальной пружины, по обеим сто­ ронам которой шарнирно закреплены планки. Для измерения де-

41

формации пружины к его шарнирам крепится индикатор. Тари­ ровка динамометра производилась на разрывной машине, при этом была получена линейная зависимость между величиной иагружеиия и деформацией пружины.

Динамометр с помощью планок и зажимов 2 закрепляется в установку, а вращением винтов 6, 7 осуществляется последова­ тельное его нагружение. Тензодатчнки тарировались непосредст­ венно на установке, когда вместо растягиваемого образца в зажи­ мы вставлялся специальный динамометр. Это позволило избежать погрешностей, связанных с трением салазок по направляющим. На­ гружение производится дискретно через выбранный интервал. Показания индикатора и прибора фиксируются. Полученные ос­ циллограммы истинного процесса расшифровывались при помощи тарировочных графиков и сравнивались с показаниями динамо­ метра. Для измерения толщины образца в процессе его деформа­ ции был опробован ряд устройств.

Известно, что толщина исследуемых материалов зависит от давления [13, 25, 26], при котором осуществляется измерение. По­ этому была принята конструкция тензометрического датчика с лластпной из оргстекла. Пластина 19 с пальцами-щупами 20 за­ креплялась на поворотных рычагах 21. Величина продольной де­ формации задавалась установкой конечного выключателя 22 с по­ мощью вращения винта 23.

рычага устанавливался в скобе микрометра, который крепился на специальном кронштейне к станине устройства. При вращении микрометрического винта па-

42

лец датчика перемещался по вертикали с одновременной записью сигнала на шлейфовом осциллографе Н-700. Шаг перемещения был равен 0,01 мм. После поднятия щупа до необходимой величины про­ изводилось его последовательное опускание.

На основании данных записи и величины перемещения щупа строится тарировочный график контроля толщины материала (рис 16). Тарировка датчика проводилась ежедневно дважды: пе­

впадение их с прямой на плоскости свидетельствует о линейной

.зависимости между величиной ординаты осциллограммы и пере­ мещением щупа датчика. Поэтому при расшифровке осциллограм­ мы действительного процесса использовался постоянный масштаб­ ный коэффициент

где А — характеристика толщины материала; h — высота ординаты осциллограммы.

Рис. 17. Осциллограмма записи исследуемых параметров:

1 — отметчик отснятых кадров; 2 — запись толщины образца; 3 — запись поперечных

усилий; 4 — запись продольных усилий; 5 — отметчик угла поворота ходового винта

Таким образом, описанная установка позволяет нагрузить об­ разец в различных сочетаниях поперечными и продольными уси­ лиями с автоматической регистрацией усилий. При этом обеспе­ чивается непрерывная запись изменения толщины материала при его деформации растяжением (величина которой также регистрировал8сь во взаимной связи с названными параметрами).

На рис. 17 показана характерная осциллограмма с записью ис­ следуемых параметров.

Исследуемые образцы составляли несколько групп, характери­ зуемых постоянной деформацией в одном из направлений. В дру­ гом направлении образец растягивался до разрыва. В последую­ щем было принято направление растягивания ходового винта с механическим приводом называть продольным, а направление, ему

43

перпендикулярное (вдоль ходового винта с ручным приводом), — поперечным.

Несмотря на то, что методика работы предусматривала для каждой группы образцов постоянную деформацию в поперечном направлении, материал фактически подвергался растяжению в двух направлениях, ибо постоянство поперечной деформации мож­ но в этом случае рассматривать как результат растяжения образ­ ца, сокращающегося в поперечном направлении за счет растяже­ ния его в продольном.

двухосном растяжении проводились на образцах опойка и вырост­ ка хромового дубления и подкладочных кож-

Результаты измерения обрабатывали методом математической статистики [27, 28].

Обработка полученных осциллограмм и фотографий дала воз­ можность определить границы, в которых изменяется толщина кожаных деталей верха в процессе линейного одноосного и двух­ осного растяжения.

ИЗМЕНЕНИЕ Т О Л Щ И Н Ы К О Ж А Н О Й ПОДКЛАДКИ И О П О Й К А ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ ОТ Д Е Ф О Р М А Ц И И ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Как показали эксперименты, при деформации рас­ тяжением образцов, выкроенных из подкладочной кожи для верха обуви (ГОСТ 940—41), изменение толщины наблюдается только в увлажненных образцах при двухосном растяжении в пределах 8—12% (рис. 18). Изменение толщины у образцов при одноосном растяжении, незначительное, однако структура испытуемого мате­ риала при этих деформациях видоизменяется. Выдержка увлаж­ ненных образцов подкладочной кожи в сложном напряженном состоянии дает незначительное уменьшение толщины (2—4%).

При одноосном растяжении кожи деформация происходит за счет растяжения пучков волокон материала, а не за счет их сдви­ га. Некоторый сдвиг волокон по вертикали происходит и при

44

одноосном растяжении, но при предельных усилиях Рш&х, что и обусловливает изменение толщины у кож, обладающих более вы­ сокими показателями физико-механических свойств. Однако мик­ роструктура подкладочной кожи не позволяет выдерживать растягивающие нагрузки, при которых происходит сдвиг пучков волокон сетчатого материала, так как разрушается кожевая ткань

при Ррз<Ршах.

Рис. 18. Осциллограмма записи исследуемых процессов при нагружении увлажнений (ср = 18—22%) подкладочной кожи:

происходит резкая концентрация напряжений образца в зоне его

чает большее утонение, причем интенсивность утяжки усиливается по мере приближения неоднородной двухосной деформации к одно­ родной. Это можно объяснить тем, что вследствие сетчатой струк­ туры колеи ориентация волокон в каждом из названных выше ви­ дов деформации будет различной, так как вытягивание волокон в одном направлении вызывает сокращение в перпендикулярных направлениях при одноосном и двухосном растяжениях, вызывает вытягивание волокон в направлении каждой из приложенных растягивающих сил.

Толщина образца кожи при растяжении уменьшается за счет сдвига волокон и растяжения структуры, поэтому наибольшее уто-

45

О 2 Ч 6 8 -1012 44 IS /3 20 2224-26 28

Изменение толщины кожи, %

Рис. 19. Кривые зависимости изменения толщины опойка хро­ мового дубления с относительной влажностью (ср=25—28%) от деформации растяжения при плоском напряженном со­ стоянии:

1 - Тп0п = °%; - - т п 0 п =10%; 3- Т П о п = 15%

Пользуясь методикой обработки экспериментальных данных, было установлено, что экспериментальные кривые выражаются с достаточной точностью уравнением

Для определения корреляционной зависимости между парамет­ рами А и С были подсчитаны коэффициенты корреляции между Тпоп и коэффициентом А, между Тп0 п и С.

Коэффициент корреляции q между коэффициентами А и С и- поперечной деформацией т П О п оказался равным 0,99, что указывает на наличие линейной корреляционной связи. На основании этог^

46

можно вместо групп уравнений, выражающих связь между про­ дольной деформацией и толщиной кожи при различных попереч­ ных деформациях, перейти к одному уравнению, где коэффициен­ ты А и С заменяются выражением

А = /Ч + В; С — gx + р.

Тогда уравнение примет вид:

Подставляя значение полученных коэффициентов в уравнение,, получим общее выражение связи:

t ~ / ( trip ' trr„n) •

Как показали результаты эксперимента, колебание расчетных и эмпирических данных достигает незначительной величины. Де ­ формация растяжения воздушносухих образцов опойка хромового, дубления не приводит к существенному изменению толщины ма­ териала. Полученные осциллограммы показывают, что толщина; практически остается неизменной при максимальных растягиваю­ щих усилиях. При дальнейшем натружении образца происходит его разрушение в местах закрепления. Это указывает на малую, подвижность пучков волокон в воздушносухой коже. Для их сме­ щения требуются большие усилия растяжения. Однако вследствиеналичия по периметру образца надрезов в местах его закрепления нагружение большими усилиями нам не представлялось возмож­ ным. Учитывая необходимость изучения в первую очередь харак­ тера изменения толщины кожи у увлажненных образцов по ана­ логии с обувными заготовками, поступающими на обтяжно-затяж- ные операции сборочного участка, в дальнейшем нами было, принято решение проводить эксперименты только с увлажненными образцами кожи.

Изменение толщины кожи при растяжении в зависимости от продольных растягивающих усилий показано на рис. 20.

растяжению структуры кожи. Поэтому при больших усилиях рас­ тяжения по главным осям наблюдается более интенсивное изме­ нение толщины материала.

При аналитическом расчете следа необходимо учитывать, по­ мимо коэффициента утяжки, и изменение толщины кожи в про­ цессе изготовления обуви.

47

Рис. 20Кривые зависимости толщины опойка хромового дубле­ ния от продольных растягивающих усилий:

/ - % 0 п = °%; - ' - - с П о П = 5%; , ? - т П о П = 10%; 4 - т П о П = 15%

Исследуя вопросы деформации толщины кожи при растяжении, необходимо было вы­ явить и влияние времени выдержки деформи­ рованного образца при постоянных усилиях на изменение ее толщины (по аналогии с за­ готовкой, затянутой на колодку). Для этого измеряли толщины деформированного образ­ ца непосредственно на установке с непрерыв­ ной автоматической регистрацией параметров измерения на осциллограмме до 5 мин и дис­ кретной регистрацией результатов путем пе­ риодического включения записывающей аппа­ ратуры через интервалы 6,8 и 10 мин.

Видимо, процесс релаксации в материале обусловливает утонение волокон и их смещение, вследствие чего происходит уменьшение толщины кожи.

48

ИЗМЕНЕНИЕ Т О Л Щ И Н Ы ВЫРОСТКА ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ ОТ Д Е Ф О Р М А Ц И И ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Кривые зависимости изменения толщины выростка

т:поп=10%).

Нагружение неувлажненных (воздушиосухих) образцов приво­ дит к уменьшению изменения толщины кожи. Так, у образцов увлажненных до относительной влажности 25—28%. толщина уменьшается на 11% больше, чем у воздушиосухих при равных

ипри одноосном про­ ком напряженном состоянии:

процесс утяжки выростка хромового дубления аналогичен описан­ ному выше, когда двухосному растяжению подвергались образцы опойка хромового дубления. Так же как и у опойка, толщина вы­ ростка получает большее утонение по мере приближения неодно­ родной двухосной деформации к однородной. Однако характер за-