Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ОСЫПАЕМОСТИ И РАЗДВИГАЕМОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Шеромова И.А. 1 Старкова Г.П. 1 Железняков А.С. 2
1 ФГБОУ ВПО «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса» Минобрнауки РФ
2 Новосибирский технологический институт (филиал) Московского государственного университета дизайна и технологии
Статья посвящена вопросам разработки технических устройств для реализации методов исследования технологических свойств текстильных материалов. Объектом исследования статьи являются методы и устройства для определения параметров стойкости тканей к осыпаемости и раздвигаемости. Цель работы заключается в разработке новых технических решений для реализации экспресс-методов оценки осыпаемости и раздвигаемости текстильных полотен. Установлено, что основными недостатками существующих методов оценки раздвигаемости и осыпаемости являются технологическая сложность, использование субъективных критериев оценки, ручной режим проведения испытаний и обработки данных, отсутствие возможности формирования электронной базы данных. Для устранения названных недостатков предложено новое техническое обеспечение для исследования стойкости тканей к раздвигаемости и осыпаемости. Разработанные технические решения представляют собой автономные оптоэлектронные модули, базирующиеся на использовании компьютерных технологий регистрации и обработки получаемых данных. Реализуемые с помощью разработанных устройств процедуры оценки раздвигаемости и осыпаемости тканей можно отнести к экспресс-методам с компьютерным обеспечением технологии измерения. Предлагаемые технические решения устройств обеспечивают инструментальную объективность получаемой информации и возможность формирования электронной базы данных в режиме реального времени.
текстильные полотна
ткани
технологические свойства
раздвигаемость
осыпаемость
стойкость к осыпаемости
стойкость к раздвигаемости
методы оценки
технические устройства
экспресс-метод
компьютерные технологии
1. Бузов Б.А. Практикум по материаловедению швейного производства / Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова, Д.Г. Петропавловский. – М.: Академия, 2003. – 416 с.
2. ГОСТ 3814-81 Полотна текстильные. Метод определения осыпаемости. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 6 с.
3. ГОСТ 22730-87 Полотна текстильные. Метод определения раздвигаемости. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 6 с.
4. ГОСТ 29104.18-91 Ткани технические. Метод определения стойкости к осыпаемости. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 4 с.
5. Дремлюга О.А. Новые методы и технические средства для обеспечения качества швейно-трикотажных изделий / О.А. Дремлюга, И.А. Шеромова, А.С. Железняков. – Владивосток, Изд-во ВГУЭС, 2012. – 168 с.
6. Железняков А.С., Шеромова И.А., Старкова Г.П., Песцова А.А. Устройство для оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов // Патент России № 2519028.2014.Бюл. № 16.
7. Шеромова И.А. Совершенствование информационно-технического обеспечения процесса исследования технологических свойств текстильных материалов / И.А. Шермова, Г.П. Старкова, А.С. Железняков // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10, Ч. 10. – С. 2193–2197.

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).

herom1.tif

Рис. 1. Кинематическая схема устройства оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов

herom2.tif

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):

her02.wmf, (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:

her03.wmf. (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.

herom3.tif

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.


Библиографическая ссылка

Шеромова И.А., Старкова Г.П., Железняков А.С. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ОСЫПАЕМОСТИ И РАЗДВИГАЕМОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 6-3. – С. 533-537;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38654 (дата обращения: 20.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074