книги из ГПНТБ / Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа

годность для испытаний только одного пробного образца. Это при большой неравномерности деформации трикотажа не позволяет на

и разгрузка осуществляются подъемом и опусканием столика 6. Столик поднимается поворотом рукоятки 7 эксцентрикового ва­ лика 8. При подъеме столика нижний зажим расцепляется с гру­ зом посредством размыкателя 9. На нижних зажимах находятся

тяжного канатика 11, на другом конце которого укреплены проти­ вовесы 12 для уравновешивания массы зажимов. Зажимы имеют свои направляющие прямолинейного движения в виде проволоки 13. Диаграммы растяжения образца записываются на миллиметро­ вой бумаге регистрирующих цилиндров 14. Цилиндры приводятся во вращение однофазным синхронным двигателем.

Достоинством прибора является отсутствие ручных операций при замере деформаций и возможность испытывать одновременно пять пробных полосок.

Р е л а к с о м е т р Р - 5 для испытаний тканей разработан в ЦНИИШП П. А. Колесниковым, А. М. Шпаер, Н. Я. Третьяко­ вой и конструктором С. Г. Барковым [65]. Схема релаксометра Р-5 приведена на рис. ІѴ-24. Пробную полоску 1 закрепляют в верхних неподвижных тисках 2 и нижних подвижных, — 3, кото­ рые гибким шнуром 4 соединены с блоком 5.

Для увеличения масштаба записи деформации блок 5 состав­ ляет одно целое с блоком 6 (диаметром 120 мм), второй шнур од­

ним концом закрепляется на блоке 6, а другим соединяется со стержнем 7, несущим зажим для пера и груз противовеса 8, урав­ новешивающего массу нижних тисков.

Деформация образца фиксируется путем записи кривой дефор­ мации на миллиметровой бумаге, укрепленной на регистрирующих цилиндрах 9, или указателем-стрелкой, укрепленной на нижних тисках 3.

Нагрузка образца осуществляется через рычаг 10, на который подвешиваются грузы 11 и 12\ груз 11 обеспечивает на один обра­

ются при вращении вала 13, на котором закреплены эксцентрики 14.

12

-11

'10

В. Бобетом и другими сотрудниками Дрезденского института тек­ стильной техники [66], показана па рис. ІѴ-25. В основу этого при­ бора положена конструкция прибора РМ-5, созданного Г. Н. Ку­ киным и А. Н. Соловьевым [49] для испытаний нитей.

Образец .1 текстильного материала (полотна) заправляют в нижний неподвижный зажим 2 и верхний подвижный зажим 3, соединенный посредством гибкой связи 4 с нагрузочным блоком 5. Зажим 3 уравновешивается противовесом 6. На одном валу с на­

грузочным блоком жестко закреплен блок 7, связанный с подвеской 8 для грузов.

При нагружении образца стол 9 опускается и диск блока 7 поворачивается. Палец 10 давит на штифт 11, закрепленный на диске блока 5, и последний поворачивается, растягивая образец 1. При разгрузке подвеска с грузом поднимается и диск блока 5 освобождается от давления пальца 10, поворачиваясь в обратную сторону в результате сокращения длины образца за счет исчезно­ вения упругоэластической деформации. Регистрация деформации осуществляется индикатором 12.

Рис. ІѴ-26. Релаксометр РТ-6:

а —схема; б— внешний вид

Прибор позволяет вести наблюдения за деформацией образца, погруженного в жидкость. Для этого под зажимы подводится со­ суд 13, в который наливается жидкость. Прибор рассчитан на од­ новременное испытание трех образцов.

Принципиальная схема р е л а к с о м е т р а РТ-6 (рис. ІѴ-26) была разработана Г. Н. Кукиным, автором и другими, а конструк­ тивно оформлена Г. Б. Сущевским и С. Г. Барковым [67]. Проб­ ную полоску 1 закрепляют в нижнем неподвижном зажиме 2 и

с подвеской 8 для грузов 9. На нижнем конце штока укреплен про­ тивовес 10. На подвеске имеются упоры И, которые опираются на

нетканых материалов, однако для многих видов трикотажных по­ лотен, особенно при растяжении по ширине, чувствительность его оказывается недостаточной.

Схема р е л а к с о м е т р а , п р и м е н е н н о г о Ф л е т ч е р о м [68] для определения составных частей деформации трикотажа

при двухосном растяжении в плоскости образца, представлена на рис. ІѴ-27.

Каретку 1 устанавливают на две взаимно перпендикулярные пары рельс 2. Стороны а и б каретки неподвижны, а две другие (противоположные) могут перемещаться по рельсам под действием груза 3. В каретке вставлены зажимы-сегменты с иглами, укреп­ ленными на расстоянии 1 дюйма друг от друга. Образец полотна

ду метками. Прибор позволяет проводить и одноосное растяжение. В этом случае образец накалывают лишь на два противоположно расположенных зажима.

Однако в более поздних работах Флетчер для определения со­ ставных частей деформации трикотажа при растяжении данный прибор не использует и испытания проводит на приборе фирмы «Инстрон» с применением способа гистерезисных петель.

Р е л а к с о г р а ф МТИ (ПРД-5 — пульсатор, релаксограф двух­ осный пятиручейный) для определения составных частей деформа­ ции трикотажа при двухосном сложном растяжении способом продавливания разработан автором совместно с конструктором А. И. Новиковым. Схема прибора для двухосного одноциклового растяжения приведена на рис. ІѴ-28.

Образцы 1 закрепляют в зажиме 2 с замкнутым контуром. За­ жим с коробкой и втулкой 3 уравновешивается противовесом 4, который используется также в качестве груза предварительного натяжения и соединяется шариковыми замками Ші и Ш2 с корпу­

сом прибора и механизмом сравнения. Шариковый замок Ші со­ держит силовую втулку 3, заключенную в цилиндрический кор­ пус 5, конусную втулку 6 с заклинивающими шариками 7, шес­ терню 8 с выступами 9 на торце и торцевые крышки 10. Пру­ жины 11, находящиеся под шариками, обеспечивают постоянный контакт шариков с конусной втулкой. В случае, когда конусная втулка направлена вверх, подпружинивания не требуется, а жест­ кий контакт силовой и конусной втулок обеспечивается массой ша­ риков. Расклинивание силовой втулки достигается выталкиванием шариков из усеченной части конуса выступами 9, расположенными на торце шестерни 8, при повороте последней механизмом управ­ ления.

Рабочий орган 12 прибора — сменный, имеет форму полусферы (диаметр 70—15 мм) и навинчивается на шток 13. Контакт штока 13 с втулкой осуществляется через подшипники качения 14.

Механизм сравнения состоит из рычага 15 с перемещающимся грузом 16 и шарикового замка Ши Предельное максимальное уси­

где Р — величина перемещающегося груза; с и х — плечи рычага.

При заправке образца шариковые замки закрыты. Нижний шариковый замок Ш2 обеспечивает жесткий контакт втулки с кор­ пусом прибора. Рабочий орган прибора касается образца в плос­ кости ММ Для нагружения образца раскрывается нижний шари­ ковый замок Ши и образец 1 с зажимом и механизмом сравнения повисает на рабочем органе. В образце развиваются релаксацион­ ные процессы деформации, течение которых характеризуется изме­ нением стрелы прогиба, что фиксируется либо пером 17 на бу­ маге 18, перемещаемой лентопробежкой, либо указателем 19. К моменту окончания полупериода цикла (нагрузка) от реле вре­ мени включается электромагнитная муфта, с которой связана рейка (на схеме не показана). Рейка поворачивает шестерню 8, силовая втулка расклинивается, а зажим с силовой втулкой под­ нимается вверх по мере исчезновения упругой и эластической де­ формаций.

Компоненты деформации устанавливают по величине стрелы прогиба или по изменению площади образца. Разгрузка образца осуществляется практически мгновенно, что позволяет определить все три компонента деформации.

Комбинированные универсальные приборы

К приборам, на которых можно проводить одноцикловое ра­ стяжение материалов при разных задаваемых и поддерживаемых

ции, но и характеристики релаксации напряжения (при постоян­ ном удлинении). Но, как это отмечалось ранее, испытания по оп­ ределению одноцикловых характеристик текстильных полотен на разрывных машинах практически возможны лишь при кратко­ временном режиме деформирования.

Схемы разрывных машин с электрическими силоизмерителями широко описаны в литературе [46, 69 и др.].

Р е л а к с о м е т р УР - 1 (универсальный) предназначен для испытаний трикотажных полотен, тканей, нетканых и других мате­

Изменения напряжений в образце в процессе релаксации при не­ обходимости могут быть записаны шлейфовым осциллографом или самописцем.

Зажимную длину образца на приборе устанавливают переме­

с жидкостью (на чертеже не показан).

Заданная величина постоянного и поддерживаемого во времени удлинения образца достигается перемещением каретки 13 со што­ ком 4. Жесткое соединение каретки со штоком обеспечивается

шариковым замком 14, описание которого дано выше. Для уста­ новления заданной величины деформации шариковый замок от­ ключается от штока 4 поворотом выключателя 15 со втулкой 16, которая, поворачиваясь, поднимает шарики и расклинивает шток. Каретка движется вверх до тех пор, пока указатель 17 не станет против соответствующего индекса (заданной величины удлинения) на шкале 18. После этого шариковый замок заклинивается пово­ ротом выключателя 15 в обратную сторону, и прибор включается. При включении электродвигателя 19 через редуктор 20 получает вращение винт 21. От винта поступательное движение полу­ чает каретка 13 через ролик 22, жестко соединенный с ее кор­ пусом.

Вместе с кареткой перемещается шток с верхним зажимом до тех пор, пока не будет достигнута заданная величина удлинения. При достижении этой величины вследствие подъема муфты 23 упором 24 происходит разъединение винта 21 с приводом и элек­ тродвигатель 19 останавливается. Каретка вместе со штоком и верхним зажимом будет находиться в таком положении столько, сколько необходимо по программе испытаний. Величины усилий в образце фиксируются индикатором 11 или самописцем.

Разгрузка образца осуществляется практически мгновенно. По­ воротом выключателя 15 шток с кареткой расклинивается и внеш­ няя нагрузка с образца снимается, за исключением статического (предварительного) натяжения.

Сокращение размеров образца в результате исчезновения уп­ ругой и эластической деформаций фиксируется указателем 25 на линейке 26. Нулевое положение линейки изменяется в зависимости от зажимной длины образца.

При одноцикловых испытаниях с постоянной заданной нагруз­ кой каретка отключается от штока 4. Перемещение штоку с верх­ ним зажимом передается от электродвигателя 27 через шкив 28, насаженный на оси редуктора, и гибкую связь 29. Величина мо­ мента на валу, а следовательно, и величина нагрузки регули­ руются перемещением ползуна автотрансформатора (на схеме не показан). Контроль за величиной постоянного внешнего усилия осуществляется индикатором 11.

Разгрузку образца производят снятием напряжения, разрывая цепь питания. Отсчет деформации образца как при нагрузке, так и при отдыхе после разгрузки ведут по линейке 26 с помощью ука­ зателя 25.

Р е л ц к с о м е т р УР - 2 также разработан автором совместно с конструктором А. И. Новиковым и предназначен для испытаний только в нормальной, воздушной среде. В конструкции этого при­ бора имеется ряд узлов, аналогичных узлам прибора УР-1, однако схема прибора, взаимодействия и расположения узлов отличается от схемы релаксометра УР-1.

Образец 1 (рис. ІѴ-30) помещают в зажимы 2 и 3. Нижний за­ жим 3 жестко соединен со штоком 4 и гибкой связью через блок 5 — с противовесом 6, уравновешивающим шток с зажимом. На

противовесе, как и в приборе УР-1, устанавливают груз постоян­ ной статической нагрузки (Ят іп) на образец.

Верхний зажим 2 соединен с силоизмерителем 7 пружинного типа. На пружину наклеиваются тензодатчики сопротивления (на схеме не показаны), которые составляют пару плеч мостовой

гибкой связи 15 от штока 4 повышает порог чувствительности при­ бора при обратной релаксации деформации образца после его раз­ грузки.

Второй привод служит для растяжения образца до заданной величины деформации. Этот привод состоит из электродвига­ теля 16, муфты 17, редуктора 18, винтовой передачи 19, винта 20, ролика 21 и каретки. При включении электродвигателя и муфт 17, 22 вращением винта 20 каретка перемещается вниз до крайнего положения, после чего муфта 22 отключает винт 20 от передачи 19 и каретка остается в этом положении (согласно программе опыта).

Каретка жестко соединяется со штоком 4 посредством шарико­ вого замка. Подпружиненные шарики 23 обеспечивают постоянный контакт конусной втулки 24, каретки 25 и штока 4. При закрытом замке каретка, опускаясь вниз, перемещает шток 4. При разгрузке образца шток 4 расклинивается с конусной втулкой 24. Раскли­ нивание осуществляется поворотом переключателя 26, жестко свя­ занного со втулкой 27, на торце которой имеются выступы 28. При повороте выступы вдавливают шарики и шток 4 расклини­ вается.

Исходное положение каретки устанавливают подъемом ее до заданной отметки на шкале 11. Чтобы каретка не поднималась вверх после выключения винта 20, предусмотрен второй шарико­ вый замок. Каретка 25 посредством конусного выступа 29, шари­ ков 30 жестко соединяется с корпусом прибора. Для отключения замка при перемещении каретки вверх замок раскрывается подъе­ мом клина 31.

Г Л А В А V

РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИИ ТРИКОТАЖА

ВПРОЦЕССЕ ЕЕ РЕЛАКСАЦИИ

1.МОДЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ

ВПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ

После описания кинетики релаксационных процессов и методов определения характеристик этих процессов целесообразно остано­ виться на описании методов расчета взаимосвязи напряжения (усилия) и деформации с учетом одного из важнейших факторов, влияющих на эту зависимость,— фактора времени.

Такие сложные явления, как релаксационные, можно описать, используя, как показал опыт изучения аналогичных явлений в по­ лимерных материалах, метод моделирования [41, 70, 71 и др.]. Принимаемые для составления уравнения механические модели дают возможность описать реальные процессы с той или иной сте­ пенью точности. Правильный выбор модели позволяет глубже изу­ чить закономерности деформации трикотажа и предсказать его по­ ведение в определенных условиях эксплуатации. Если модельный метод изучения кинетики релаксационных процессов в полимерных материалах можно считать разработанным, то применительно к трикотажу делаются еще первые попытки его применения.

Механические модели. Рассмотрим некоторые механические мо­

дели.

М о д е л ь М а к с в е л л а . Еще в 1867 г. Д. К- Максвелл [72] применил механическую модель для описания поведения упруго­ вязких тел при деформации. Модель (рис. Ѵ-1) состоит из двух последовательно соединенных модельных элементов — идеально