Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КОЖИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЖИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Цель работы

1. Изучить приборы и методы определения прочностных характеристик

кожи (предел прочности при растяжении, удлинение и сопротивление

раздиранию).

2. Изучить методы расчёта показателей: предел прочности, удлинения,

максимальное и среднее сопротивления раздиранию

Задание

1. Определить предел прочности при растяжении кожи.

2. Определить удлинение кожи при разрыве образца.

3. Определить сопротивление раздирания.

Вопросы для самоподготовки:

1. Какие механические усилия оказывают влияние на кожаные изделия при их эксплуатации?

2. От чего зависят долговечность, формуемость и формоустойчивость кожи?

3. Узнать влияние свето-погоды (влажности, температуры, ультрафиолетовых лучей) на прочность кож.

4. Назвать участки кожи наибольшей и наименьшей тягучести.

5. Что происходит с кожей обуви при воздействии на её детали изгибающих усилий (однократных и многократных). ­

6. Перечислить факторы, влияющие на истирание кожаной подошвы.

7. Как определить предел прочности при растяжении кожи?

8. Как определить прочность лицевого слоя при растяжении?

9. Как определить абсолютное и относительное удлинение кожи?

10. Назвать приборы для определения прочности кожи на разрыв и раздирание.

Содержание работы и методические указания по ее выполнению

Основные сведения

При изготовлении и эксплуатации изделий из кожи на детали могут воздействовать внешние механические усилия - растяжение, сжатие, изгиб и др. Эти усилия вызывают изменение размеров, структуры и свойств материалов.

От особенностей поведения материалов при действии внешних сил зависит его формуемость, формоустойчивость, долговечность и другие свойства.

Деформируемость кожи при растяжении

При контроле качества кожи основным испытанием является проверка её свойств при растяжении. Кожа имеет волокнисто- сетчатую структуру, вследствие чего её поведение при растяжении отличается от поведения материалов, имеющих кристаллическое строение.

Кожи на растяжение испытывают на разрывных машинах (динамометрах). Предприятия отрасли оснащены разрывными машинами (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема разрывной машины с маятниковым силоизмерителем.

Испытуемый образец кожи 10 закрепляют в зажимах 7 и 11. Перед испытанием стрелки шкалы нагрузок 1 и удлинений 8 должны находиться на нулевых делениях. При включении электродвигателя нижний зажим 11 посредством винта 12 опускается и через образец тянет за собой верхний зажим. При движении верхнего зажима через рычажную передачу отклоняется груз 1 маятника 4, создавая соответствующее усилие растяжения. Величина усилия с помощью зубчатой рейки 2, шестерни 6 и укреплённой на одной оси с ней стрелки 1 фиксируется на шкале нагрузок 13. На шкале 8 фиксируется удлинение кожи. ­

Испытания проводят на образцах кожи, имеющих форму двусторонней лопатки. Рабочий участок образца имеет длину 50мм и ширину 10мм. Перед испытанием рабочую часть образца размечают на равные участки 1-3 и замеряют толщину каждого. В связи с тем, что содержание влаги в коже влияет на её свойства, образцы перед испытанием необходимо выдерживать в нормальных условиях до постоянной массы.

Рис. 2. Схема образца кожи для испытаний на растяжение.

Предел прочности при растяжении.

При испытании кожи на разрывной машине определяют нагрузку при разрыве Р - наибольшее усилие в Н (при переводе 1 кгс=10Н), которое образец выдерживает в момент разрыва. Напряжения, возникающие в коже при растяжении, зависят не только от её толщины, которая колеблется в широких пределах.

В связи с указанным прочность кожи целесообразнее характеризовать пределом прочности при растяжении δ, Па, определяемым отношением нагрузки при разрыве Р, Н, к площади поперечного сечения F, мм², образца в месте разрыва:

По этой же формуле подсчитывают напряжение при появлении трещин на лицевом слое кожи, подставляя в числитель усилие, при котором на поверхности образца появляются трещины, а в знаменатель - среднюю площадь поперечного сечения образца.

Предел прочности кожи при растяжении зависит от прочности волокон, их расположения и возможности ориентации в направлении приложенной нагрузки.

Предел прочности зависит от:

- прочности волокон, их расположения и возможности ориентации приложенной нагрузки;

- содержания в коже влаги (предел прочности после увлажнения увеличивается на 40%-50%):

- направления растяжения кожи вдоль хребтовой линии кожа имеет прочность на 25%-30% выше, чем в поперечном направлении);

- соотношения слоёв кожи (сосочкового и сетчатого).

Прочность обычно характеризуется средними результатами испытания

образцов, выкроенных вдоль и поперёк хребтовой линии кожи.

Удлинение

Удлинение кожи определяют как при разрыве, так и при растяжении образца. Нормирован только показатель относительного удлинения при напряжении 10МПа. Приблизительно такое напряжение возникает в коже при формировании заготовки верха обуви на колодке.

Относительное удлинение кожи определяют по формуле:

где ε - относительное удлинение образца, %;

- приращение длины рабочей части образца, мм;

- первоначальная дина рабочей части образца, мм.

Для подсчёта удлинения при напряжении 10МIIa необходимо установить момент, когда в образце создаётся такое напряжение. Из формулы видно, что оно возникает в тот момент, когда приложенная сила будет в 10 раз больше средней площади поперечного сечения образца и отметив на шкале нагрузок разрывной машины усилие, вызывающее напряжение 10МПа, фиксируем удлинение в тот момент, когда стрелка проходит отмеченную величину. Удлинение при напряжении 10МIIa кож для верха обуви обычно составляет 10%-50% и кож для низа обуви – 8%-12%.

На удлинение кож влияют вид кожевенного сырья, способ его переработки (особенно механические операции), содержание влаги. Удлинение кожи не одинаково на различных направлениях и участках. Участки, имеющие высокий предел прочности при растяжении, характеризуются меньшими удлинениями. Удлинение кожи поперёк хребтовой линии больше, чем вдоль её.

Рис.3 Направления наибольшей и наименьшей тягучести.

Раздирание с определением показателя прочности кожи ­ сопротивление раздиранию

Ещё одной прочностной характеристикой кожи является показатель сопротивление раздиранию. Для проведения испытания вырубают по два образца - в продольном и поперечном направлении кожи, размером 50 х 25 мм.

В испытании применяют:

- маятниковую разрывную машину типа РТ - 250 с автоматическим прибором для записи диаграммы;

- приспособление для закрепления образца в виде двух пластин с загнутыми под прямым углом концами (черт. 3);

- толщиномер типа ТР по ГОСТ 11358-89, типа Мейссенера и другие, обеспечивающие аналогичную точность измерения.

Показателями прочности при раздирании является максимальное и среднее сопротивления раздиранию.

Максимальное сопротивление раздиранию ( ) в Н/см вычисляют по формуле:

где:

- максимальная нагрузка при раздирании кожи, отмеченная по шкале разрывной машины, за вычетом массы верхней пластинки приспособления, Н;

d - средняя толщина образца кожи, определяемая как среднее арифметическое результатов измерения толщины в четырёх точках (черт. 2-3), см.

Среднее сопротивление раздиранию ( ) в Н/см вычисляют по формуле:

где:

- средняя нагрузка при раздирании кожи за вычетом массы верхней пластинки приспособления, Н;

d - средняя толщина образца кожи, определяемая как среднее

арифметическое результатов измерения толщины в трёх точках (черт. 2-3), мм.

Среднюю нагрузку при раздирании кожи ( ) определяют следующим образом: на линии АВ диаграммы (черт. 4), начиная с С, являющейся началом раздирания образца, откладывают отрезки CD, DE, EF и т.д., длина каждого из которых равна 10мм. В конце каждого участка по масштабной линейке разрывной машины определяют нагрузку в Н.