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

Длительность утомления трикотажа, с точки зрения затрат времени на испытания, должна быть минимальной, но обеспечи­ вать объективную оценку механических свойств материала.

Как было отмечено выше, наибольший интерес представляет характер изменения структуры трикотажа на ранней стадии утом­ ления, к началу второй фазы, т. е. примерно к 10 тыс. циклов. К этому периоду в основном заканчивается ориентационное из­ менение структуры трикотажа, а в механизме растяжения значи­ тельно преобладают деформации с быстрообратимыми процессами релаксации. Величина остаточной циклической деформации на этой стадии утомления вполне удовлетворительно отражает изме­ нения структурных параметров трикотажа. Длительность испыта­ ния образца, например при частоте to = 1,7 Гц, составляет 100 мин.

Анализ приведенных в табл. ѴІ-5 данных показывает доста­ точно четкую зависимость остаточной циклической деформации от волокнистого состава нитей, точнее их релаксационных характе­ ристик. Наиболее устойчивыми к многократному растяжению яв­ ляются образцы трикотажных полотен из хлопко-лавсановой пря­ жи, наименее — из вискозных нитей. Трикотажные полотна из капроновых нитей по формоустойчивости занимают промежуточ­

ное положение.

Ранговый порядок образцов трикотажных полотен по волокни­ стому составу идентичен ранее отмеченному порядку образцов при одноцикловом растяжении. Это — естественно, поскольку меха­ низм остаточной циклической деформации трикотажа в первой фазе утомления, как и при одноцикловом растяжении, является

эластическим.

Устойчивость образцов трикотажных полотен к многократному растяжению по длине выше, чем по ширине. Это также совпадает с характером распределения компонентов деформации аналогич­ ных полотен трикотажа при одноцикловом растяжении (см.

главу V).

В табл. ѴІ-6 приведены величины остаточной циклической деформации трикотажных полотен переплетения гладь из нитей разного волокнистого состава. Испытания проведены Н. Н. Крюч­ ковой под руководством автора по заданию московской трикотаж­ ной фабрики «Красная заря».

Из данных таблицы видно, что образцы шерстяного трикотажа имеют значительно меньшую величину остаточной циклической деформации, чем другие образцы.

Изменение длины нити в петле, как видно из данных, приве­ денных в табл. ѴІ-7, и графика на рис. VI-15, существенно сказы­ вается на величине остаточной циклической деформации и ее ком­

понентов.

С увеличением длины нити в петле величина остаточной цикли­ ческой деформации трикотажа при деформировании по длине уменьшается, а при деформировании по ширине, наоборот, увели-

стных характеристик, как видно из данных, приведенных в табл. ѴІ-7, при многократном растяжении по длине и по ширине — об­ ратные. Необходимо накопление экспериментальных данных, чтобы более точно определить взаимосвязь между характеристиками уста­ лости трикотажа и размерами его элементарных звеньев.

Более четко прослеживается зависимость остаточной цикличе­ ской деформации от формы элементарных звеньев и их переплете­ ния (табл. ѴІ-8).

Из данных таблицы следует, что наибольшую величину оста­ точной циклической деформации при растяжении по ширине

Рис. V I-15. График изменений остаточной цик­ лической деформации трикотажного полотна переплетения ластик (по ширине) в зависи­ мости от длины нити в петле

имеют образцы трикотажного полотна переплетения ластик, а наи­ меньшую— образцы полотна комбинированного переплетения три­ ко-уток. Образцы полотен переплетений гладь и трико-уток обла-

П р и м е ч а н и е . Отдых образцов после многократного растяжения проведен в свобод­ ном состоянии с освобождением их из зажимов.

дают лучшей характеристикой спектра времен релаксации оста­ точной циклической деформации: доля заторможенной части оста­ точной циклической деформации этих образцов почти в 1,5 раза меньше, чем образцов трикотажа переплетений ластик и двуластик.

Полученная в процессе испытаний характеристика утомления трикотажных полотен совпала с практическими данными москов­ ской трикотажной фабрики «Красная заря» о формоустойчивости изделий из аналогичных трикотажных полотен.

Таким образом, испытания трикотажа на многократное растя­ жение при п=10 тыс. циклов дают объективную оценку его меха­ нических свойств. Проведение длительного многократного растя­ жения трикотажа (я^>10 тыс. циклов) необходимо лишь в исклю­ чительных случаях, например для оценки сопротивления полотен вновь разработанных структур усталости на разных стадиях утом­ ления.

Величина постоянной статической нагрузки

Статическая нагрузка на образец во время полуцикла раз­ грузка— отдых необходима, как указывалось ранее, для того, чтобы выбрать оставшуюся деформацию. Величина нагрузки су­ щественно влияет на результаты испытаний. С ростом статической нагрузки на образец трикотажа, по данным В. П. Румянцева, по­ казатель его остаточной циклической деформации увеличивается главным образом за счет деформаций с быстрообратимыми ре­ лаксационными процессами (подобно явлению увеличения ам­ плитуды заданной циклической деформации, описанному выше).

После прекращения многократного растяжения быстрообрати­ мая часть остаточной циклической деформации исчезает. Величина ее тем больше, чем больше была величина статической нагрузки. Вместе с тем с увеличением статической нагрузки увеличивается и доля заторможенной части остаточной циклической деформа­ ции из-за роста напряженности структурных элементов трико­ тажа.

Исходя из этого, контрольные испытания трикотажа на много­ кратное растяжение целесообразно проводить при минимально возможной статической нагрузке, необходимой лишь для того, чтобы выбрать остаточную циклическую деформацию. Так, для одноосных испытаний трикотажа на многократное растяжение ее величина не должна превышать 0,02—0,05% от разрывной на­ грузки.

Часто пульсаторы имеют порог нечувствительности, значи­ тельно превышающий указанные пределы. Поэтому необходимо повышать чувствительность пульсаторов для испытаний трико­ тажа, а если это невозможно, то испытания легкорастяжимых об­ разцов целесообразно проводить полосками, сложенными в 2— 3 слоя.

6. АППАРАТУРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТРИКОТАЖА НА МНОГОКРАТНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ

Приборы, сохраняющие при испытании постоянство амплитуды абсолютной заданной циклической деформации

Р о т а ц и о н н ы й п у л ь с а т о р разработан в Каунасском по­ литехническом институте П. В. Лиманаускасом для испытаний тка­ ней *. Пульсатор был также использован для испытаний трико­ тажа [92, 93]. Схема пульсатора изображена на рис. ѴІ-16.

Образец 1 в виде трубки закрепляют в кольцевых зажимах 2 и 3. Верхний зажим 2 подвешен на гибкой ленте 4, перекинутой

тальные растягивающие усилия. Несмотря на это испытания в целом, по мнению автора, являются одноосными,

несколько усложненными по сравнению с испытаниями образцов в виде плоских полосок.

Прибор дает возможность проводить испытания при высокой частоте многократного растяжения до со = 9,15 Гц. Такие испытания представляют определенный интерес для изучения усталостных характеристик механических свойств трикотажа.

П р и б о р УП-1 разработан кафедрой материаловедения КТИЛП и СКВ МВ ССО СССР [103], опытный образец его изго­ товлен на заводе «Ивмашприбор». Схема этого прибора изобра­ жена на рис. VI-17.

Образец 1 заправляют в зажимы 2 и 3. Нижний зажим 3 через кривошипно-шатунный механизм получает возвратно-поступатель­ ное движение от эксцентрика 4. Эксцентриситет (амплитуду дефор­ мации) устанавливают перемещением камня 5 по кулисе 6 . Зажим

2 соединен со штоком 7, противовесом 8 и барабанчиком 9. На ба­ рабанчике 9 имеется шкала для визуальных отметок остаточной циклической деформации, которая может быть записана самопис­

в сторону образца 1. Вверх шток перемещается свободно, поэтому выбор остаточной циклической деформации может осуществляться беспрепятственно.

Блок 11 связан гибкой связью с двигателем типа 2АСМ-200, который передает усилие (Ящіп) на образец. Величина этой на­ грузки регулируется изменением напряжения в цепи статора элек­ тродвигателя с помощью автотрансформатора ЛАТР-2 (на схеме не показаны).

Прибор полуавтоматизирован, рассчитан на одновременное ис­ пытание 4—8 образцов.

П р и б о р ПКМ-1 разработан в Московском текстильном ин­ ституте Г. Н. Кукиным [98] для испытаний кордных нитей на мно­ гократное растяжение и модернизирован автором, В. П. Румянце­ вым и А. И. Новиковым для испытаний трикотажных и других полотен на многократное растяжение. Схема модернизированного пульсатора изображена на рис. ѴІ-18.

Образец 1 заправляют в зажимы 2 и 3. Верхний зажим 2 со­ единен со штоком 4, перемещающимся в направляющих 5. Шток шарнирно связан с эксцентриковой системой, состоящей из диска 6 с кулисой 7, ползуна 8 и шатуна 9. Диск через клиноременную передачу получает вращение от электродвигателя (на схеме не показан). Величину перемещения верхнего зажима (амплитуда растяжения) устанавливают изменением эксцентриситета, переме­ щая камень в кулисе винтом 10. При этом изменяется крайнее нижнее (начальное) положение зажима 2. Чтобы поставить за­ жим 2 в начальное положение, необходимо изменить положение штока 4 (поднять его или опустить). Осуществляют это ввинчива­ нием или вывинчиванием гнезда 11 на винтовом конце штока. Дру­ гой конец гнезда шарнирно соединен с шатуном.

Перемещение камня в кулисе (изменение эксцентриситета) обеспечивает проведение на приборе испытаний при амплитудах 0,5—25 мм с интервалом 0,5 мм. Нижний зажим 3 закреплен на штоке 12 и уравновешивается противовесом 13. Шток соединен с шариковым замком 14 и самописцем 15 для записи графика на­ копления остаточной циклической деформации. Шариковый замок подпружиненными шариками 16 жестко соединяет шток 1 2 с кор­ пусом прибора в период нагружения образца внешними усилиями и не препятствует опусканию штока при выборе остаточной цикли­ ческой деформации. Величина остаточной циклической деформации фиксируется указателем на шкале 17 или самописцем 15. Для возвращения нижнего зажима в первоначальное (исходное) поло­ жение шарики замка расклинивают, поворачивая рукоятку 18 с втулкой 19. При этом выступ на нижнем торце втулки отжимает шарики вниз, шток освобождается и зажим возвращается в исход­ ное положение, после чего обратным поворотом рукоятки 18 за­ мок закрывается.

Применение шарикового замка дает возможность не только воз­ вращать нижний зажим в исходное положение, но и определять составные части остаточной циклической деформации без освобож­ дения образца из зажимов. Для этого после окончания много­ кратного растяжения открывается замок. Шток с нижним зажимом получает возможность подниматься вверх по мере исчезновения обратимой части остаточной циклической деформации. Измене­ ния положений нижнего зажима фиксируются во времени и та­ ким образом определяются компоненты остаточной циклической деформации.

Приборы, сохраняющие при испытании постоянство амплитуды относительной заданной циклической деформации

П р и б о р П а в л о в о й и И с а е в а [89] является единствен­ ным прибором, использованным для испытаний трикотажа при поддержании в каждом цикле постоянной амплитуды относитель­ ной заданной циклической деформации [88, 95]. Схема прибора изображена на рис. VI-19.

Образец 1 закрепляют в зажимах 2 и 3. Зажим 3 получает возвратно-поступательное движение от эксцентрика 4 через си­ стему тяг 5, 6 и двуплечий рычаг 7. Второй зажим 2 закреплен на барабане 8 , на одной оси с которым находится муфта 9, выби­ рающая остающиеся в каждом цикле деформации. Муфта по типу принадлежит к муфтам обгона и может поворачиваться только в одну сторону, указанную на схеме стрелкой. Образец прижи­ мается к образующей барабана роликом 1 0 , помещенным на ры­ чаге 11, качающемся вокруг оси 12. На этом же рычаге находится прижимной груз 13. Через барабан перекинут тросик, на конце ко­ торого укреплен компенсирующий груз и перо самописца 14, за­

щегося многократному растяжению, уменьшается за счет выбора остаточной циклической деформации. В результате напряженность в элементарных звеньях структуры трикотажа увеличивается тем больше, чем меньше их число в зоне деформирования. Это яв­ ляется недостатком прибора и метода испытаний, поскольку в ус­ ловиях эксплуатации масса материала сохраняется постоянной. Поэтому большее распространение получают приборы, на которых при испытаниях сохраняется постоянство амплитуды заданной абсолютной циклической деформации.

Приборы, сохраняющие при испытании постоянство амплитуды заданного циклического напряжения (давления)

К этой группе относят приборы для испытаний трикотажа при одноосном и двухосном многократном растяжении.

П р и б о р МР разработан во ВНИИТП. Он рассчитан на мно­ гоцикловые одноосные испытания грунта искусственного меха и трикотажных полотен при низкочастотном режиме деформирова­ ния (о = 0,017—1,0 Гц. Схема прибора показана на рис. ѴІ-20.

Образец 1 заправляют в зажимы 2 и 3. Зажим 3 съемный и при заправке является грузом для предварительного натяжения об­

разца. К нижнему зажиму присоединяется подвеска 4 с грузом 5. Одновременно подвеска соединяется с двуплечим рычагом 6 . При нагружении зажим 2 поднимается, растягивая образец 1. Задан­ ная нагрузка (1-ьЗО Н) устанавливается на подвеске 4. При ра­ венстве внешних усилий с установленной нагрузкой груз 5 при­ поднимается. В случае если внешние усилия превысят установлен­ ную нагрузку, рычаг 6 поворачивается и перекрывает луч света, идущий от источника 7 к фотоэлементу 8 .

Сигнал с фотоэлемента передается исполнительному механизму (на схеме не показан), который прекращает подъем штока 9 с верхним зажимом 2. Одновременно включается реле времени,

Недостатки прибора — ограничение выборки остаточной цикли­ ческой деформации образца, вследствие чего могут испытываться образцы трикотажа лишь с очень малой растяжимостью, а также затруднения с измерением деформации.

нием. Схема прибора представлена на рис. ѴІ-21. Образец 1 за­ правляют в кольцевой зажим 2. Вместе с зажимом образец со­ вершает возвратно-поступательное движение навстречу орудию 3 , имеющему сферическую форму. Орудие является абразивом и со­ вершает вращательное движение для истирания образца.

Вследствие накопления остаточной циклической деформации при постоянном перемещении зажима давление орудия 3 на обра­ зец 1 уменьшается, в результате чего уменьшается также и ампли­ туда циклической нагрузки.