При выборе параметров объемно-силуэтной формы и методов технологической обработки одежды учитываются многие характеристики технологических свойств используемых материалов, в том числе осыпаемость и раздвигаемось тканей. Повышенное значение показателей осыпаемости и раздигаемости материала может привести не только к ухудшению внешнего вида, но и к разрушению изделия и, как следствие, к сокращению срока его эксплуатации. В настоящее время на практике используются как стандартные, так и нестандартизированные методы и устройства для определения показателей названных характеристик механических свойств тканей, призванных обеспечивать выполнение предъявляемых к ним конструкторско-технологических требований [1–4]. Однако эти методы не отвечают современным требованиям, что и предопределяет необходимость разработки новых методов исследования и технических средств для их реализации. Используя имеющийся опыт разработки методов и технических средств для исследования технологических свойств материалов [5, 7], авторами статьи были предложены новые патентоспособные устройства для оценки осыпаемости и раздвигаемости текстильных полотен.
Цель статьи в разработке новых технических решений для реализации экспресс-методов оценки осыпаемости и раздвигаемости текстильных полотен.
Материалы и методы исследований
Объектом исследования статьи являются методы и устройства для определения показателей стойкости тканей к осыпаемости и раздвигаемости. В работе использовались общетехнические подходы и методы проектирования испытательного оборудования, стандартные и разработанные методы исследования свойств текстильных материалов.
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ существующих технических средств для определения характеристик осыпаемости и раздвигаемости позволил выявить ряд существенных недостатков, среди которых можно выделить следующие: технологическая сложность процедуры оценки исследуемых параметров, использование при выполнении исследований субъективно определяемых показателей, регистрация и обработка получаемых данных в ручном режиме, отсутствие возможности формирования электронной базы данных в реальном режиме времени.
Для устранения названных недостатков в Новосибирском технологическом институте МГУДТ совместно с кафедрой сервисных технологий Владивостокского государственного университета экономики и сервиса разработаны новые технические устройства для исследования вышеназванных показателей технологических свойств материалов.
Так, для определения параметров раздвигаемости текстильных материалов предложена принципиально новая схема и технические средства [6] для реализации экспресс-метода с использованием компьютерной технологии оценки искомых параметров. Задачей разработки устройства являлось конструктивное упрощение системы измерения при одновременном повышении точности оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов.
На рис. 1, 2 представлены кинематическая схема и общий вид рабочих органов раздвижения нитей разработанного устройства для оценки параметров раздвигаемости.
Разработанное устройство содержит средства фиксации и нагружения исследуемого образца, средства измерения величины нагружения и перемещения нитей, и снабжено процессором. В качестве средства нагружения используется мотор-редуктор с винтовой передачей, выполненный с возможностью управления величиной нагружения. Средства измерения величины нагружения и перемещения нитей содержат подвижную каретку с игольчатой гребёнкой и дополнительно снабжены оптоактивными элементами и веб-камерой, установленными с возможностью считывания величин нагружения и перемещения нитей и передачи их в процессор, который через микроконтроллер и блок сопряжения связан с мотор-редуктором.
Устройство работает следующим образом.
Подготовленный согласно требованиям ГОСТ 22730-87 исследуемый текстильный образец 21 материала одним концевым срезом устанавливают в неподвижном зажиме (3), а другой концевой срез помещают в условно подвижный зажим, кинематически связанный с кареткой (4) и гребёнкой (6).
После ввода исходных данных о виде и волокнистом составе образца в процессор путем поворота рукоятки (14), обеспечивающего прокол иглами (7) образца материала и частичное внедрение игл в неметаллическую подложку (20), процессор (17) приводится в готовность к началу измерения и оценки степени раздвигаемости нитей текстильного материала. После подтверждения возможности начала эксперимента, которая индицируется процессором, оператор включает мотор-редуктор МР и винтовую передачу (2) перемещения подвижного зажима с подложкой (20) и каретки (4) по направляющим (8). Привод (2) через кинематические звенья и упругие элементы (9) перемещает неметаллическую подложку (20) и каретку (4), при этом прилагаемое усилие передаётся гребёнке (6) с иглами (7), которые, перемещаясь, деформируют и раздвигают пакет нитей образца текстильного материала.
Начало движения и перемещение каретки (4) с игольчатой гребёнкой (6), а также величина растяжения упругих элементов (9) фиксируются оптоэлектронными элементами (12) и веб-камерой (16). Для обеспечения необходимой чувствительности измерительной системы веб-камера (16) имеет возможность вертикального и горизонтального перемещения на штативе (15) и опорах станины (1). Информация в пикселях с камеры (16) передаётся в процессор (17), который в соответствии с предварительно установленной калибровкой в пикселях определяет величину степени раздвижения системы нитей под действием гребёнки (6) с иглами (7) от привода (2).
Рис. 1. Кинематическая схема устройства оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов
Рис. 2. Схема рабочих органов раздвижения нитей
При перемещении гребёнки (6) с иглами (7) на 2 мм фиксируют величину этого перемещения и посредством расчёта определяют приложенное усилие (P):
, (1)
где С – жёсткость упругого элемента, X – деформация (перемещение границы упругого элемента).
При перемещении игольчатой гребёнки (достижении величины раздвижения) на 2 мм определяют усилие P и показатель степени раздвигаемости (K), мм/Н:
. (2)
При K = 2 процессор (17) формирует команду останова, которая через микроконтроллер (18) и блок сопряжения (19) подается мотору-редуктору МР и винтовой передаче (2), и одновременно обеспечивает запись информации для формирования электронной базы данных.
После остановки привода (2), поворота вручную каретки (4) в исходное положение и установки нового образца цикл измерения повторяется с записью информации в электронную базу данных.
Для решения поставленных в работе задач авторами статьи также разработано устройство, которое в условиях реальной эксплуатации представляет собой автономный оптоэлектронный модуль, предназначенный для исследования осыпаемости тканей. Предлагаемое устройство базируется на использовании компьютерных технологий регистрации и обработки получаемых данных. Технологические возможности предлагаемого технического решения обеспечивают реализацию экспресс-метода определения степени осыпаемости тканей при действующем силовом взаимодействии игл подвижной гребёнки с нитями. Задачей разработки, как и в первом случае, являлось, прежде всего, упрощение конструкции устройства и повышение точности оценки информативных параметров осыпаемости тканей при механическом нагружении.
Рис. 3. Устройство для оценки осыпаемости тканей
На рис. 3 представлена структурно-кинематическая схема устройства для оценки осыпаемости текстильных материалов.
В качестве элемента нагружения для перемещения нитей ткани установлен привод с винтовой передачей механического нагружения образца через деформацию упругого элемента. Информативным параметром показателя сбрасывания нитей со среза образца, т.е. осыпаемости, является прикладываемое механическое воздействие в виде деформации второго упругого элемента с возможностью передачи информации, считываемой посредством датчиков линейных перемещений в электронную базу данных о прикладываемом усилии в фиксированный момент падения технологического сопротивления за счёт исчезновения сил трения между нитями ткани и образования бахромы среза.
Устройство работает следующим образом.
После соответствующей подготовки образца испытуемый образец ткани одним концевым срезом устанавливают в зажиме (5) на фиксированное расстояние (2 мм) от среза образца до места прокола иглами гребёнки (6). Другой концевой срез помещают в подвижный зажим (4), кинематически связанный через пружину (9) с винтовой передачей (2) и кареткой (3) (рис. 3).
После ввода исходных данных о виде, волокнистом составе и других характеристиках образца в интерактивном режиме подается команда на создание его предварительного натяжения путем кратковременного включения мотора-редуктора 1. Далее средствами программного интерфейса производится запуск процедуры исследования.
Привод через кинематические звенья и упругий элемент (9) перемещает зажим (4)с образцом. Одновременно с этим начинает деформироваться упругий элемент (8) и специально подобранная необходимых параметров пружина (8). В момент времени, когда происходит сброс нитей и образования бахромы, показания упругого элемента (8) являются управляющим сигналом для остановки подвижных частей привода.
По заданной программе компьютер выполняет расчёт усилия взаимодействия игл гребёнки с образцом ткани при наступившей осыпаемости нитей с образца ткани действующее усилие, приложенное к образцу по показаниям пружины (9), которое записывается в электронную базу данных в момент образования бахромы.
Лабораторная апробация разработанных технических решений показала достаточную точность оценки искомых параметров и эффективность их использования для реализации предложенных экспресс-методов исследования.
Заключение
Таким образом, предлагаемые технические решения устройств для определения параметров раздвигаемости и осыпаемости текстильных полотен обеспечивают инструментальную объективность получаемой информации о технологических свойствах и возможность формирования базы данных на электронных носителях информации. При этом реализуемые с помощью разработанных устройств процедуры оценки раздвигаемости и осыпаемости нитей в тканях можно отнести к разряду экспресс-методов с компьютерным обеспечением технологии измерения.
Рецензенты:
Бойцова Т.М., д.т.н., профессор, директор научно-образовательного центра экологии, ФГБОУ ВПО «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса» Минобрнауки РФ (ВГУЭС), профессор кафедры туризма и гостинично-ресторанного бизнеса ВГУЭС, г. Владивосток;
Мансуров Ю.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедения и технологии материалов» Инженерной школы Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), профессор кафедры «Инноватика, качество, стандартизация и сертификация», ДВФУ, г. Владивосток.