Пристрій для отримання даних до визначення коефіцієнта тертя волокон

Изобретение относится к технике для трибологических испытаний волокнистых материалов. Известен прибор для определения коэффициента трения между волокнами [Хвальковский Н. В. Трение текстильных нитей. М, ЦИНТИ, 1966, с. 17], содержащий средство закрепления в вертикальном положении волокна с нагружающим грузом, рамку, располагающуюся горизонтально с закрепленным в ней другим волокном, соприкасающимся с первым, средство, передающее ранее плоское перемещение и микроскоп для изменения отклонений первого волокна при перемещении его по второму. Недостатком этого прибора является отсутствие возможности определения коэффициентэ трения для волокон и нитей, расположенных в пучке. Известно, что устройство для определения коэффициента трения волокон [Авт. св. СССР № 1420479 А1, кл. G 01 N 19/02, 1988], содержащее основание, неподвижный и подвижный держатели, механизм перемещения подвижного держателя, механизм нагружения, регенератор величин перемещения подвижного держателя. Недостатком этого прибора является невозможность определения коэффициента трения при перемещении волокон под углом друг относительно друга с одновременным перемещением волокон одного относительно другого, которые необходимо учитывать при проектировании или создании объемной формы на швейных изделиях во время их формования, когда в процессе сутюживания материал приобретает более плотную структуру (на фиг. 1а показан участок ткани до формования с сетевым углом a, на фиг. 1б - участок ткани после перемещения волокон под углом друг к другу сетевым углом a 1 ¹a расстояние между волокнами d, и на фиг. 1б показан участок ткани после формования с сетевым углом a 1¹d и d 1¹d. В основу изобретения положена задача создать устройство для определения коэффициента трения волокон, в котором обеспечивалось бы измерение коэффициента трения волокон относительно друг друга внутри структуры текстильного материала, максимально приближенного к коэффициенту трения, возникающему при формовании объемных форм на швейных изделиях. Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения коэффициента трения волокон, содержащее основание, неподвижный и подвижный держатели, механизм перемещения подвижного держателя, механизм нагружения, регистратор величины перемещения подвижного держателя отличающееся тем, что содержит дополнительные неподвижный и подвижный держатели, четыре рамки с отверстиями для волокон и грузами для их натяжения, дополнительный регистратор величины перемещения подвижного держателя, рамки расположены взаимно перпендикулярно друг другу, при этом рамки, расположенные напротив друг друга, соединены с подвижными держателями и их нижние основания соединены с верхними основаниями с возможностью поворота относительно друг друга, а верхние основания этих рамок соединены шарнирно между собой посредством тяги, рамки для неподвижных держателей установлены противоположно друг другу и закреплены на основании, регистратора величин перемещения подвижных держателей кинематически соединены с одной из рамок подвижных держателей, причем один из регистраторов величины перемещения подвижных держателей шарнирно соединены с верхним основанием рамки посредством тяги и кинематически соединен с механизмом перемещения подвижных держателей, связанных с механизмом нагружения. Благодаря наличию четырех держателей с рамками, два их которых подвижны, а два - неподвижны, а также шарнирному соединению рамок, и шарнирному соединению верхнего и нижнего оснований каждой из рамок подвижных держателей, механизм перемещения подвижных держателей перемещает волокна текстильного материала, расположены в одном направлении относительно волокон, расположенных перпендикулярно им, а также одновременно перемещает волокно одного направления одно относительно другого, что позволяет создать возможность для определения суммарного коэффициента трения К тр волокон SK тр = К1 + К 2 где КТр1 - коэффициент трения волокон одно относительно другого, расположенных перпендикулярно; Ктр2 - коэффициент трения волокон одно относительно другого, расположенных в одном направлении. При необходимости определения каждого составляющего суммарного трения конструкция прибора позволяет это сделать: определяется только коэффициент трения волокон, расположенных перпендикулярно, затем прибор настраивается для определения суммарного коэффициента трения и определяется его значение. Коэффициент трения волокон, расположенных в одном направлении, определяется из выражения Величина уплотнения (d) системы нитей в результате перемещения волокон одно относительно другого определяется по формуле Где АВ - ширина системы нитей; b - угол поворота подвижных держателей, определяемых по шкале. Конструктивные решения всех узлов устройства и связи между ними позволяют расширить технологические возможности предлагаемого технического решения. На фиг. 2 изображен общий вид устройства для получения данных к определению коэффициента трения волокон; на фиг. 3 -общий вид устройства с волокнами в рабочем состоянии: на фиг. 4 - схема к определению величины уплотнения нитей; а) перемещение системы нитей относительно друг - друга; б)смещение нитей одной системы после поворота на угол b. Устройство содержит основание 1, расположенное на стойках 2, два неподвижных и два подвижных держателя, установленные противоположно друг другу и каждый из которых состоит из платформы 3 и направляющей 4, с пазом 5 и отверстием 6, прижимной планки 7, с прижимами 3 на винтах 9 с пружинами 10, ограничителей 11 с фиксирующими винтами 12, рамки 13 установленной на основании с отверстиями 14 для волокон 15, несущие на себе неподвижные держатели, рамки 16 с отверстиями 14, несущие на себе подвижные держатели имеют нижнее основание 17, верхнее основание 18 и шарнирный винт 19, механизм перемещения подвижных держателей, состоящий из осей 20 и 21, расположенных в подшипниках (не показан) во втулках 22, закрепленных на стойках 2 и основании 1 тягами 23, конической шестерни 24, сидящей на осях 20 и 21, цилиндрической шестерни 2 посаженной на ось 21 диска 25, расположенного в отверстии 27 основания 1 на оси 20 и связанного тягами 28 с нижними основаниями 17 рамок 16, а тягой 29 с одним из верхних оснований 18 рамки 16 и тягой 30, содержащей верхнее основание 18 рамок 16, механизм нагружения, состоящий из направляющих 31, закрепленных на основаниях 1, корешки 32 с роликами 33 и зубчатой рейкой 34, гибкой тягой 35 с нагружающим грузом 36, блочка 37 установленного на стойках 2, регистраторы величины перемещения подвижных держателей в виде стрелок 38 и 39 проградуированных в градусах и расположенных на диске 26 и основании 1 и верхнем 18 и нижнем 17 основаниях рамок 16, измерительные линейки 40, установленные на рамках 13 и 16 под отверстиями 14, нагружающие грузы 41, шкалу 42 на направляющей - 4. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Каретку 32 фиксируют исходном положении, соответствующем положению стрелки 38 посредине шкалы 39 прибора. Прижимы 8 освобождают, создавая зазор между прижимными планками 7 и платформой 3. Прибор готов к работе. В отверстие 14 рамок 13 и 16 продевают волокна 15, образуя две системы волокон с данным по условиям эксперимента видом переплетения и на концах полокон закрепляют нагружающие грузы ~ прищепки 41, создавая натяжение волокон, соответствующее натяжению нитей на ткацком станке. Перемещением ограничителей 11 вдоль шкалы 42 с последующим закреплением их винтами 12 устанавливают заданную плотностц, после чего фиксируют волокна прижимными планками 7 посредством прижимов 8, после чего снимают грузы прищепки. После этого гибкую тягу 35 с нагружающим грузом 36 соединяют через блочок 37 с кареткой 32. Последняя, перемещаясь по направляющей 31, передает вращение посредством шестеренок 25 и 24 диску 26, а вместе с ним через тяги 23 подвижным рамкам 16. При этом одновременно посредством тяги 29 диском 26 придается перемещение верхнему основанию 18 рамки 16 относительно ее основания 17. Величину перемещения рамки 16 относительно оси 21 и верхнего основания 18 рамки 16 относительно ее нижнего основания 17 фиксирует по величине перемещения стрелок 38 по шкалам 39 в градусах. Шкала, установленная на нижнем основании 17, также предназначена для определения коэффициента трения только одной системы нитей, заправленных в подвижные держатели, показания шкал 39 сверяются и при отношении значений (как правило, вызванной механическими погрешностями, т. к. жесткость перемещения задана кинематически, определяется как среднее арифметическое). При необходимости определение коэффициента трения волокон одно относительно другого расположенных в одном направлении тяги 29, 30 демонтируются, а верхние и нижние основания жестко фиксируются винтами (не показаны). Коэффициент трения определяется по выше приведенной формуле. Величина уплотнения (d) системы нитей в результате перемещения волокон одно относительно другого в рамках 16 иллюстрируется на фигуре 4 и определяется по формуле где АВ - ширина системы нитей; b - угол поворота подвижных держателей, определяемых по шкале, расположенной на нижнем основании 29. Суммарную силу трения, а также силу трения волокон, расположенных перпендикулярно друг другу, возможно определить как разницу между весом груза, необходимого для поворота рамок 16 в заправленном состоянии и весом груза, необходимого для поворота рамок 16 без волокон 15 P2=P3- Р4 где Р2 ~ сила трения между волокнами; Р3 - вес груза для поворота рамок в заправленном состоянии; Р4 - вес груза для поворота рамок 16 без волокон. Коэффициент трения волокон при повороте рамок 16 определяется по Формуле где Р2 - сила трения между волокнами; a. - угол поворота подвижных держателей определяется по шкале, расположенной на основании 1; h - плотность (количество на 10 см) волокон рамки 16; r2 - радиус волокон рамки 16; SР1 - суммарный вес грузов-прищепок 41; І 2 - длина волокон рамки 16, необходимая для перекрытия волокон рамки 13; h1 - плотность системы волокон рамки 13; r1 - радиус волокон рамки 13; I 1 - длина волокон рамки 13, необходимая для перекрытия волокон рамки 16. Пример. Рамки 16 и рамки 13 имеют по 15 отверстий для волокон. Определяли коэффициент трения волокон камвольной чистошерстяной пряжи по условиям переплетения "внахлест" с имитацией жаккардового, h1 = h2= 15; SР1=9 кг; Р2=6 кг; a=10°; r1=r2=0,25 мм, І1=I 2=10 см. Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет: определить силу трения волокон при их перемещении под углом относительно друг друга, определить коэффициент трения волокон при их перемещении под углом относительно друг друга, установить соответствие прилагаемого усилия для поворота волокон относительно друг друга углу поворота, установить величину изменения плотности нитей при формовании.