Разрывная нагрузка и разрывное удлинение. Рекомендации по выбору канатов и веревок Минимальная разрывная нагрузка

УДК 677.077.001.4:006.354 Группа.409

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТКАНИ ТЕХНИЧЕСКИЕ

Метод определения разрывной нагрузки н удлинения при разрыве 29104 4 91

Industrial fabrics.

Method for determination of breaking stress and extension

MKC 59.0S0.30 ОКСТУ 8209, 8309

Дата в веления 01.01.93

Настоящий стандарт распространяется на технические ткани и уста наминает метод определения разрывной нагрузки, удлинений при разрыве и стандартной нагрузке.

1. МЕТОД ОТБОРА ПРОБ

Отбор точечных проб - по ГОСТ 29104.0 со следующим дополнением: длина точечной пробы должна быть не менее 500 мм.

2. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Для проведения испытания применяют:

машины разрывные, обеспечивающие постоянную скорость опускания нижнего зажима (маятникового типа), или постоянную скорость деформации, или постоянную скорость возрастания нагрузки с относительной погрешностью показаний разрывной нагрузки ± 1.0 %, абсолютной погрешностью показаний удлинения ± 1.0 мм, со средней продолжительностью разрыва, регулируемой от (30 ± 15) до (60 ± 15) с.

При возникновении разногласий испытания проводят на разрывных машинах маятникового

линейку измерительную металлическую по ГОСТ 427;

секундомер по ТУ 25-1S94.003.

2.2. Разрывные машины должны быть оснащены зажимами системы ВНИИ"ГГ (черт. 1).

Издание официальное Перепечатка воспрещена

£> Издательство стандартов. 1992 © И ПК Издательство стандартов, 2004

2.3. Во избежание проскальзывания или перекусывания элементарной пробы в зажимах разрывных машин допускается применять прокладки. При этом концы прокладок должны находиться на уровне плоскостей зажимов, ограничивающих зажимную длину пробы.

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Перед испытанием точечные пробы выдерживают в климатических условиях по ГОСТ 1068! не менее 24 ч.

Испытание ткани проводят в этих же условиях.

3.2. Из каждой точечной пробы отбирают семь элементарных проб в виде полосок: три по основе и четыре по утку.

Элементарные пробы предварительно размечают так. чтобы одна проба не являлась продолжением другой. Продольные нити элементарной пробы должны быть параллельны соответствующим нитям основы или утка точечной пробы. Первую элементарную пробу в направлении основы размечают на расстоянии не менее 50 мм от кромки точечной пробы. Элементарные пробы в направлении утка размечают на расстоянии не менее 50 мм от края точечной пробы, распределяя их последовательно по длине.

Схема раскроя элементарных проб приведена на черт. 2.

3.3. Размеры элементарных проб принимают равными 50 х 500 мм или 80 х 500 мм. Допускаемые отклонения по размеру элементарных проб устанавливают *мм.

Допускается в зависимости от конструкции зажимных устройств применять элементарные пробы длиной более 500 мм.

3.4. Рабочая ширина элементарных проб должна быть равной 25 или 50 мм. Допускаемое отклонение не должно быть более 0,5 мм.

3.5. Для получения рабочей ширины элементарной пробы нити продольных направлений удатяют с обеих сторон до тех пор. пока ширина, несущая нагрузку, не станет равной 25 или 50 мм.

3.6. При подготовке элементарных проб из тканей с осыпающимися крайними долевыми нитями используют один из следующих методов:

а) на элементарной пробе с легко осыпающимися крайними нитями отмечают рабочую ширину и заправляют элеме1гтарную пробу в зажимы разрывной машины. С обеих сторон пробы перпендикулярно к направлению растяжения посередине делают надрезы по продольным нитям до линий, обозначающих рабочую ширину. Надрезанные с обеих сторон нити пробы отводят, кроме 2-4 нитей, граничащих с обозначенными линиями;

б) на элементарной пробе с малоосыпаюшимися крайними нитями удаляют нити с обеих

сторон по длине элементарной пробы, оставив с каждой стороны от обозначенных линий по 2-4 нити. В той части элементарной пробы, которая будет заправлена в верхний зажим, эти нити отводят и обрезают на 25-30 мм больше дтины щечки зажима. В нижний зажим заправляют конец подготовленной пробы с оставленными нитями, в верхний зажим - другой конец.

3.7. На разрывной машине устанавливают расстояние между зажимами, равное (200 ± 1) мм.

3.8. Шкала нагрузок разрывной машины должна подбираться так, чтобы средняя разрывная нагрузка испытываемой точечной пробы находилась от 20 до 80 % максимального значения шкалы.

3.9. Скорость опускания нижнего зажима разрывной машины устанавливают так, чтобы средняя продолжительность процесса растяжения элементарной пробы до разрыва соответствовала (40 ± 25) с.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Один конец элементарной пробы заправляют в верхний зажим разрывной машины без перекоса и счегка зажимают его. Другой конец пробы заправляют в нижний зажим и подвешивают груз предварительной нагрузки. При ослаблении верхнего зажима под действием предварительной нагрузки элементарная проба немного опускается. Затем крепко зажимают сначала верхний, а затем нижний зажимы. После этого приводят в действие нижний зажим.

4.2. Значение предварительной нагрузки выбирают в зависимости от поверхностной плотности технических тканей в соответствии с таблицей.

4.3. При разрыве элементарной пробы в зажиме или на расстоянии 5 мм и менее от зажима результат испытания учитывают только в том случае, если его значение не менее минимальной разрывной нагрузки, предусмотренной в нормативно-технической документации на технические ткани. В противном случае подвергают разрыву дополнительные элементарные пробы.

4.4. Значения разрывной нагрузки и удлинение при разрыве снимают с соответствующих шкал разрывной машины после разрыва элементарной пробы.

4.5. При испытании технических тканей из комбинированных нитей показания шкал машины снимают в момент первого останова стрелки силоизмерителя.

4.6. Удлинение ткани при стандартной нагрузке фиксируют в момент показания стрелкой силоизмерителя нагрузки, установленной в соответствии с нормативно-технической документацией на конкретную ткань, или по диаграмме «нагрузка - удлинение», которую получают на самопишущем приборе разрывной машины. Методика обработки диаграммы приведена в приложении 1.

При возникновении разногласий удлинение при стандартной нагрузке определяют по диаграмме «нагрузка - удлинение».

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. За разрывную нагрузку ткани принимают среднеарифметическое значение результатов всех измерений по основе или утку.

Вычисление проводят до первого десятичного знака с последующим округлением до целого числа.

5.2. Удлинение (/) элементарной пробы при разрыве по основе или по утку в процентах вычисляют по формуле

где /1 - удлинение при разрыве, мм;

200 - расстояние между зажимами разрывной машины, мм.

За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение всех измерений по основе или по утку.

За удлинение ткани при стандартной нагрузке принимают среднеарифметическое значение всех измерений по основе или по утку.

Вычисления проводят с погрешностью до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.

5.3. Протокол испытания приведен в приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ I Обязательное

Диаграмму «нагрузка - удлинение» снимают в масштабе не менсс М 1:1 и обрабатывают следующим образом:

1. Из точки а на кривой опускают перпендикуляр на ось /. Длина перпендикуляра ab соответствует значению фактической разрывной нагрузки элементарной пробы. С помощью измерительной металлической линейки измеряют длину перпендикуляра ab в миллиметрах.

2. На перпендикуляре ab отмечают отрезок cd, соответствующий значению нагрузки, установленной в нормативно-технической документации на конкретную ткань или от фактической разрывной нагрузки элементарной пробы. Дишу отрезка cb

где Pim - норма нагрузки, мри которой необходимо определить промежуточное значение удлинении, даН (кге);

4а - длина перпендикуляра ab. мм;

/"р - фактическая разрывная нагрузка элементарной пробы ткани, даН (кгс).

3. Из точки с параллельно оси / проводят прямую до пересечения с кривой (точка d).

4. Из точки d на ось I опускают перпендикуляр de.

5. На оси I измеряют отрезки ое и oh.

6. Промежуточное значение удлинения (/ т) в процентах вычисляют по формуле

/ - 1 Л СМ л *

где I - удлинение при разрыве. %;

1м - длина отрезка ое. мм;

1ы> - длина отрезка ob, мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ

Протокол испытании должен содержать:

наименование ткани;

номер партии;

тип разрывной машины;

значение предварительной нагрузки, Н (кгс);

разрывную нагрузку элементарной пробы по основе и утку, даН (кгс): среднеарифметическое значение разрывной нагрузки по основе и утку. даН (кгс); удлинение при стандартной нагрузке по основе и утку, %: среднеарифметическое значение удлинения при разрыве по основе и утку. %: удлинение при стандартной нагрузке по основе и утку. &;

Реал к юр Т.П. Шашина Технический реликтор П.П. Прусакова Корректор U.И. //ершима КомпMotернли перетки £.11. Мартемьлпааой

Им. лим- № 02354 от N.07.2000. Слано и набор 30.09.2004. Подписано а печать 25.10.2004. Уел. печ. я. 0.93. _Уч.-иза. л. 0.S0. Тираж 85 зкь С 4335. Зак. 950._

ИПК Издательство стандартов. 107076 Москва. (Салоле intuit пер.. 14. http://www.s(undard%.ru e-mail: inloOxtundardv.ru

Набрано в Изялелмлве ни ПЭВМ Отсчитана в филиале ИПК Издательство стандартов - тми. «Московский печатник*. 105062 Москва. Лялин пер.. 6.

Разрывная нагрузка -наибольшее усилие, выдерживаемое материалом до разрушения и выражающее его способность воспринимать нагрузку.

Для тканей разрывную нагрузку (абсолютную) обычно выражают в ньютонах (Н) или килограмм — силах (кгс); 1 кгс» ~9,8 Н.

Этот показатель является обязательным для большинства тканей различного волокнистого состава. Интерес к нему объясняется сравнительной простотой его определения; кроме того, разрывная нагрузка тканей позволяет косвенно оценить качественный состав сырья, используемого для выработки продукции, а также степень повреждения материала в процессах заключительной отделки. Например, ткани из дефектной шерсти или недостаточно зрелого хлопка имеют заниженные против норм значения разрывной нагрузки. Пережог, перекрас, неправильные опаливание, беление или отделка термореактивными смолами (несминаемая отделка) тоже приводят к снижению разрывной нагрузки ткани. Поэтому, несмотря на то что ткани, особенно бытового назначения, в процессе эксплуатации обычно не испытывают нагрузок, близких к разрывным, последние широко используют для характеристики механических свойств тканей и нормируют в стандартах.

Разрывную нагрузку часто используют для оценки кинетики изнашивания тканей. На рис. 3 приведены типичные кривые изменения разрывной нагрузки тканей в процессе эксплуатации последних. Как видим, высокое начальное значение разрывной нагрузки еще не определяет поведение ткани в носке. У одной ткани (кривая) начальное значение разрывной нагрузки было больше, чем у другой ткани (кривая). Но в процессе эксплуатации первая ткань изнашивается быстрее, и уже после определенного периода и ее разрывная нагрузка меньше, чем у второй ткани. В связи с этим ткань, которой соответствует кривая, имеет меньший срок носки.

Разрывное удлинение (абсолютное)это разница между длиной образца в момент разрыва и зажимной его длиной до разрыва.

Ткани, имеющие высокое удлинение при разрыве, например шерстяные и из синтетических волокон, обладают, как правило, хорошими эластичностью, несмииаемостью, стойкостью к истиранию и т. п.
Как и разрывная нагрузка, удлинение при разрыве в значительной степени зависит от качественного состава сырья, из которого выработана ткань. При одинаковой разрывной нагрузке лучшей в отношении механических свойств считается та ткань, которая имеет более высокое разрывное удлинение. Механические свойства у ткани, которой соответствует кривая /, лучше, чем у ткани, которой соответствует кривая, так как из — за большего разрывного удлинения работа разрыва (заштрихованная площадь) у нее больше. Поскольку работа разрыва характеризует количество энергии, которое необходимо затратить на разрушение материала, первую ткань можно считать более «прочной», чем вторую.

Разрывную нагрузку и удлинение при разрыве тканей определяют путем испытания трех пробных полосок по основе и четырех по утку/Размеры пробных полосок указаны в табл. 6. При возникновении разногласий испытывают пробные полоски размерами 50X100 мм для шерстяных тканей и 50×200 мм для всех остальных тканей. Заготовки для пробных полосок вырезают из образца ткани с помощью специальных металлических шаблонов. Ширина заготовок 30 или 60 мм, длина должна быть больше зажимной длины на 150 мм. Продольные нити удаляют с обеих сторон заготовок до тех пор, пока рабочая ширина пробных полосок тканей не станет равной 25 или 50 мм.

Согласно ГОСТ 3813 -72, пробные полоски подвергают растяжению до разрушения на разрывных машинах трех типов: с переменной скоростью возрастания нагрузки и деформации, с постоянной скоростью возрастания нагрузки, с постоянной скоростью деформирования. Различие между этими машинами заключается в характере нагружения или деформирования испытуемого материала.
На рис. 5 приведены диаграммы нагрузки и деформации, получаемые на разрывных машинах различных типов. Машины второго и третьего типов считаются более совершенными, так как характер роста нагрузки или деформации испытуемых на них материалов не зависит от особенностей механических свойств последних. Это позволяет более правильно оценивать в сравнении механические свойства различных материалов. Машины первого типа лишены такого преимущества. Например, а показаны диаграммы роста нагрузки и деформации двух тканей. Несмотря на то что конечные результаты испытания этих тканей (разрывная нагрузка и удлинение при разрыве) у них одинаковы, нельзя говорить о том, что механические свойства тканей одинаковы. Вместе с тем машины первого типа более просты в устройстве и эксплуатации.

Пробная полоска ткани заправляется в зажимы. Зажим соединен с рычагом (маятником). Поэтому рассматриваемые машины иногда называют разрывными машинами с маятниковым силоизмерителем, или разрывными машинами маятникового типа. Зажим может опускаться с постоянной скоростью; движение он получает от какого — либо привода, обычно электрического. При движении нижнего зажима усилие через образец передается к верхнему зажиму, и грузовой рычаг начинает отклоняться влево. Нагрузка на образец возрастает пропорционально увеличению угла ср. В момент разрушения пробной полоски стрелка рычага 2 останавливается и на шкале / показывает значение разрывной нагрузки. А по шкале 3 определяют величину удлинения при разрыве.

Сменой груза на рычаге 2 можно изменить диапазон нагрузок, получаемых при испытании.
В СССР серийно выпускается разрывная машина РТ — 250М с маятниковым силоизмерителем, имеющая диапазон нагрузок от 0 до 50 и от 0 до 250 кгс. Заметим здесь, что шкала нагрузок разрывной машины должна подбираться так, чтобы средняя разрывная нагрузка испытуемого образца находилась в пределах 20 -80% максимального значения шкалы.

По ГОСТ 3813 -72, при заправке пробных полосок в зажимы разрывной машины им дают предварительное натяжение путем подвешивания специальных грузов к нижнему концу пробной полоски. Величину грузов предварительного натяжения выбирают в зависимости от размеров пробной полоски и поверхностной плотности испытуемой ткани.

При испытании скорость опускания нижнего зажима разрывной машины должна быть такой, чтобы средняя продолжительность растяжения пробной полоски до разрушения соответствовала 30±5 с для тканей с удлинением менее 150% и 60±15 с для тканей с удлинением 150% и более.

За окончательный результат при определении разрывной нагрузки и удлинения при разрыве принимают среднее арифметическое всех первичных результатов.

Раздирающая нагрузка -усилие (кгс, Н), необходимое для разрыва специально надрезанной пробной полоски ткани. Эта нагрузка характеризует способность тканей выдерживать усилие, которое концентрируется на сравнительно небольшом ее участке, например при надрывах, при жестком закреплении края ткани и т. д.

При определении раздирающей нагрузки (ГОСТ 17922 -72) пробные полоски, вырезаемые из образца -три с поперечным расположением нитей основы и четыре с поперечным расположением нитей утка,размечают по схеме. По линии делают надрез и заправляют образовавшиеся язычки в зажимы разрывной машины по линиям АВ и АС. Расстояние между зажимами устанавливают равным 100 мм, скорость опускания нижнего зажима 100 ±10 мм/мин. При движении нижнего зажима нагрузка через продольные нити передается поперечным и они рвутся в направлении надреза. Разрыв пробной полоски ведут до линии аа. Раздирающую нагрузку ткани подсчитывают как среднее арифметическое из результатов первичных испытаний по основе и по утку.

Обычно раздирающая нагрузка тканей намного меньше разрывной нагрузки. Например, если по ГОСТ 5067 -74 раздирающая нагрузка шелковых и полушелковых плательно — костюмных тканей равна не менее 0,8 кгс, то разрывная нагрузка -не менее 20 кгс.

Для хлопчатобумажных и шелковых тканей, имеющих ворс, в стандартах должна нормироваться прочность закрепления ворса.

Прочность закрепления ворса характеризуется усилием, необходимым для выдергивания из ворсовой ткани одной ворсинки. При определении этого показателя (ГОСТ 3815.3 -77) из образца вырезают пять полосок вдоль основы размерами 20X100 мм. К обоим концам каждой полоски пришивают другую полоску ткани шириной 20 мм и длиной 250 мм. Складывая образующуюся ленту пополам, выделяют у испытуемой полоски ткани ряд ворсинок, которые зажимают в верхнем зажиме разрывной машины для испытания одиночной нити. Нижнюю часть ленты под натяжением 25 гс заправляют в нижний зажим разрывной машины. Расстояние между зажимами 200 мм, скорость опускания нижнего зажима 200 мм/мин. В момент полного выдергивания ворсинок отмечают показания шкалы нагрузок. Ворсинки, оставшиеся в верхнем зажиме, пересчитывают, после чего определяют усилие, необходимое для выдергивания одной ворсинки.

В зависимости от назначения к канату будут предъявляться определенные требования.

Обычно подбор каната ведется по 3-4 вышеперечисленным свойствам. А теперь подробнее:

Стоимость

Зависит от многих факторов. Наиболее очевидный - стоимость сырья. Дополнительные операции в виде подготовки нитей, сложная структура веревки (наличие сердечников), финальная обработка - усложняет производство и сказывается на цене. Производство продукции в потоковом режиме (т.е. в больших объемах) позволяет снизить стоимость за счет уменьшения отходов и отсутствия потерь времени на настройку оборудования.

Разрывная нагрузка

Измеряется в кгс - килограмм-сила (равна весу тела массой 1кг) или ньютонах; 1 кгс= 9.8Н. Указывают ту нагрузку, при которой происходит разрушение. Ее значение позволяет определить годность веревки для тех или иных целей. Необходимо понимать, что испытания проводятся изготовителем в идеальных условиях - новая веревка, плавное приложение нагрузки, нормальные условия (температура, давление, влажность) и т.д. Рекомендованная эксплуатационная нагрузка - до 40% от разрывной.

Диаметр

Важен в ряде случаев:
-Например, 400м веревки диаметром 8мм занимает такой же объем, что и 256м d10мм. (На практике, при намотке на катушку, соотношение несколько иное, но смысл тот же).
-Веревка работает в системах роликов. Диаметр ролика и размер канавок должен сочетаться с диаметром каната. Иначе не заработает.
-Работа руками. Для комфортной работы (перемещение грузов) диаметр каната должен быть не менее 14мм.
-Веревка проходит через отверстия определенного диаметра.

Линейная плотность

Масса единицы длинны каната. Измеряется в г/м. Иногда используют понятие текс, денье. Хотя это больше для волокон и нитей. Текс - вес 1км нити в граммах. (г/км). Ден - вес 9км нити в граммах.
Линейная плотность определяет на сколько легкая Ваша веревка. Актуально, если есть ограничение по массе - путешествия, особенно пешие, полеты в космос и т.д.
Зависит от материала, типа каната. По мере утяжеления: полипропилен. Обычно, канаты с сердечником более тяжелые, чем без.

Растяжимость под нагрузкой

При приложении нагрузки материалы тянуться и веревки не являются исключением. Как правило, указывается на сколько удлинилась веревка при нагрузках, близких к разрывным. Измеряется в процентах. Возможно измерение растяжимости при определенной нагрузке (например, это актуально для страховочных веревок). График зависимости нагрузка/растяжимость не линейный. Новые веревки тянуться лучше, чем поработавшие.
Зависит от материала и типа каната. По растяжимости в сторону убывания полиамид>полипропилен>полиэтилен>полиэфир>высокомолекулярный полиэтилен>арамид .
Высокая растяжимость позволяет "гасить" резкие нагрузки (рывок) - хорошо при буксировке, швартовке и т.д..
Низкая растяжимость - при использовании канатов для лебедок, подъемных механизмах. Для систем руления (тяги) в некоторых транспортных средствах, как правило водных. Управляющие лини в парапланах и тому подобное.

Устойчивость к ультрафиолету

Все синтетические канаты "стареют" (деградация) под воздействием ультрафиолетового излучения, но с разной скоростью. Это время определяется материалом, диаметром каната. Поглощение УФ приводит к разрушению связей в молекулах полимера. Как результат - потеря эластичности, прочности. Устойчивость по убыванию: полиэфир>высокомолекулярный полиэтилен>полиамид>полипропилен>арамид.
Защита: минимизация УФ воздействия, специальные добавки в исходный полимер, защитные пропитки для готовых канатов.
Земной шар можно поделить на зоны интенсивности ультрафиолетового излучения (см. карта интенсивности солнечного излучения в мире). Если канат предполагается использовать в уличных условиях, можно определить его срок службы. Многие импортные производители указывают наличие светостабилизаторов. Например, полипропиленовый канат со стабилизацией 120kLy (килолэнгли) - при при воздействии в течении года солнечного излучения интенсивностью 120kLy должен терять в прочности не более чем 50%.

Устойчивость к механическим воздействиям

Внешнее трение - в точках соприкосновения каната с рабочими поверхностями. Способы защиты - предельно гладкие поверхности, круглой формы.
Способ измерения: эталонная абразивная поверхность, по которой перемещают веревки под определенной нагрузкой. Измеряется в количествах циклов, относительная величина. Устойчивость зависит от материала. В порядке ухудшения стойкости к абразивным воздействиям: полиэфир>высокомолекулярный полиэтилен>полиамид>арамид>полипропилен .
Конструктивно: на устойчивость к истиранию влияет предварительная крутка нитей, прядность каната. Чем выше прядность (более мелкое плетение) - тем лучше.
Внутреннее трение - возникает в канате, между волокнами. Чем более гладкие нити, тем меньше трение между ними. Ситуацию улучшают специальные антифрикционные добавки, пропитки. Устойчивость к внутреннему трению ухудшается в ряду: высокомолекулярный полиэтилен, полиэфир>полиамид>арамиды, полипропилен

Устойчивость к химическим веществам

Тут все просто. Канаты используются в реальных условиях. Это могут быть воздействия кислот, щелочей, растворителей и др. Зная, где будет использоваться канат можно выбрать материал, который прослужит дольше.

Диапазон допустимых температур

Определяется допустимыми температурами эксплуатации и зависит от материала каната. В нормальных ситуациях нагрев может происходить в следствии следующих причин (одной из, или сразу всех):
-Внешние источники тепла (высокая температура окружающего воздуха, различные тепловые излучения).
-Разогрев в результате сил трения. Чем больше нагрузка, тем больше силы трения, тем больше нагревание. Если нет нормального охлаждения, то вплоть до оплавления.
По теплостойкости в сторону уменьшения: арамид>полиэфир>полиамид>высокомолекулярный полиэтилен>полипропилен
Следует помнить, что температура окружающей среды, в которой используется канат должна быть меньше предельно допустимых значений для данного материала, т.к. в процессе эксплуатации будет происходить дополнительный разогрев (силы трения).

Возможность заделки концов

Огоны (сплесни) - это специальным образом сделанная на конце веревки петля. Чаще всего, для работы канат требуется крепить к различным приспособлениям. Для бытового назначения подойдут узлы - что-то привязать, подвесить, ручной подъем грузов. Для специальных назначений на конце(ах) каната требуется наличие, например, коушей. Это обеспечивает удобство работы с канатом - легкое крепление в карабинах, без необходимости завязывания/развязывания узлов. Кроме того, правильная заделка концов обеспечивает большую прочность. Огоны ослабляют канат на 10%, а узлы на 40-90%, в зависимости от материала, типа каната, вида узла.
Наиболее распространенные способы получения огонов:
-Заплетание. Для этого подходят крученые и некоторые виды плетеных канатов (как с сердечником, так и без). Наиболее просто заплетаются крученые трехпрядные канаты и плетеные без сердечника. Для плетеных канатов есть несколько способов заплетания. Все они требуют специальные вспомогательные приспособления и определенный навык работы. О возможности заплетания лучше интересоваться у изготовителя.
-Обжим. Используются металлические втулки, процесс сходен с запрессовкой металлических канатов.
-Прошивка. Огоны получаются методом прошивания на специальных машинках, напоминающих швейные.

Плавучесть

Редко имеет критическое значение. Этот параметр может быть важен при работе на воде. Например, опуская на дно водоема якорь, можно не бояться "упустить" другой конец веревки, т.к. в этом случае она будет плавать на поверхности воды. Понятно, что вместо якоря может фигурировать какое-либо оборудование (например видео/звукозапись или иные измерительные приборы). Зачастую, имеет смысл продумать этот момент и использовать плавающую веревку.

Интенсивность эксплуатации

Цвет

Тип плетения

Лебедки (кабестаны)
Ключевое - плотность намотки. Поверхность барабана.

Шкивы, ролики
Перегибы веревки под нагрузкой вызывают неравномерное нагружение волокон. Работает лишь часть волокон - поэтому реальные нагрузки, которые веревка сможет выдержать будут всегда меньше лабораторных испытаний. Кроме того, работа в таких условиях вызывает повышенные внутренние трения, что снижает срок эксплуатации. Для большинства задач диаметр шкива (ролика) должен быть 8-10 диаметров каната (не менее 6 диаметров). Для некоторых материалов (например арамиды), диаметр роликов должен быть не менее 20 диаметров каната.
Ролики должны свободно вращаться. Профиль паза должен быть в форме полукольца, диаметром на 10% больше диаметра веревки. V-образный паз будет сжимать веревку, вызывая повышенное трение. Это сокращает срок службы веревки.

В процессе эксплуатации одежды, а также при переработке ткани подвергаются разнообразным механическим воздействиям. Под этими воздействиями ткани растягиваются, изгибаются, испытывают трение.

Способности растягиваться, изгибаться, изменяться под действием трения являются основными механическими свойствами тканей. Каждое из этих свойств описывается рядом характеристик:

Растяжение - прочностью на разрыв, разрывным удлинением, выносливостью и др.;

Изгиб - жесткостью, драпируемостью, сминаемостью и др.;

Изменение под действием трения - раздвижкой нитей, осыпаемостью и др.

Прочность на разрыв при растяжении ткани определяют по нагрузке, при которой образец ткани разрывается. Эта нагрузка называется разрывной нагрузкой , она является стандартным показателем качества ткани. Различают разрывную нагрузку по основе и разрывную нагрузку по утку. Разрывную нагрузку ткани определяют на разрывной машине. Испытуемый образец ткани шириной 50 мм закрепляют в двух зажимах разрывной машины. Расстояние между зажимами при испытании шерстяной ткани 100 мм, а при испытании всех прочих тканей - 200 мм. Закрепленный образец растягивают до разрыва. Зафиксированная в момент разрыва нагрузка является разрывной нагрузкой. Испытанию подвергают три прямоугольные полоски ткани, выкроенные по основе, и четыре, выкроенные по утку. Образцы выкраивают таким образом, чтобы один не был продолжением другого. Крайние долевые нити в полосках должны быть целыми. Необходимо, чтобы длина полосок была на 100-150 мм больше зажимной длины. Прочностью ткани на разрыв по основе считается среднее арифметическое из трех испытаний образцов, выкроенных по основе, округленное до третьей значащей цифры. Прочностью ткани на разрыв по утку считается среднее арифметическое из четырех испытаний образцов, выкроенных по утку.

С целью экономии тканей разработан метод испытания малых полосок, при котором разрывают полоски шириной 25 мм при зажимной длине 50 мм.

Выражается разрывная нагрузка в ньютонах (Н) или деканьютонах (даН):

10 Н = 1 даН.

При оценке качества ткани в лабораториях определяют разрывную нагрузку и сравнивают ее величину с нормативами стандарта.

Прочность тканей зависит от волокнистого состава, структуры и линейной плотности образующих ее нитей (пряжи), строения и отделки. При прочих равных условиях наибольшую прочность имеют ткани из синтетических нитей. Увеличение линейной плотности нитей (пряжи), повышение фактической плотности ткани, применение переплетений с короткими перекрытиями и многослойных переплетений, проведение валки, декатировки, мерсеризации, аппретирования, нанесение пленочных покрытий приводят к повышению прочности тканей. Отваривание, беление, крашение, ворсование несколько снижают прочность тканей.

Одновременно с прочностью на разрывной машине определяют удлинение ткани, которое называют удлинением при разрыве, или абсолютным разрывным удлинением . Оно показывает приращение длины испытуемого образца ткани в момент разрыва, т. е.

Где Lр - абсолютное разрывное удлинение, мм; Lk - длина образца к моменту разрыва, мм; Lo - начальная (зажимная) длина образца, мм.

Относительное разрывное удлинение - это отношение абсолютного разрывного удлинения образца к его начальной зажимной длине, выраженное в %, т. е.

Разрывное удлинение (абсолютное и относительное), так же как и разрывная нагрузка, является стандартным показателем качества.

Полным удлинением принято считать удлинение, возникающее под действием нагрузки, близкой к разрывной. В составе полного удлинения различают доли упругого, эластического и пластического удлинения . Полное удлинение и соотношение долей упругого, эластического и пластического удлинения зависят от волокнистого состава и структуры нитей (пряжи), ткацкого переплетения, фаз строения ткани и отделки ткани.

Наибольшей долей упругого удлинения обладают ткани из нитей спандекс, из текстурированных высокорастяжимых нитей, плотные чистошерстяные ткани из крученой пряжи, плотные ткани из шерсти с лавсаном. Ткани из волокон, обладающих большой долей упруго го удлинения, меньше сминаются; хорошо держат форму изделий в процессе носки; замины, возникающие в изделиях, быстро исчезают без влажно-тепловой обработки. Значительной долей эластического удлинения обладают ткани из волокон животного происхождения (шерсти, шелка), поэтому они постепенно восстанавливают первоначальную форму после снятия деформирующей нагрузки. Замины, возникающие на изделиях в процессе носки, исчезают с течением времени, так как одежда обладает способностью отвисаться. доля пластического удлинения преобладает в составе полного удлинения в тканях из растительных волокон (хлопка, льна), которые сильно сминаются и для восстановления формы требуют влажно-тепловой об работки. Наибольшей долей пластического удлинения обладает лен.

В тканях из смеси волокон соотношение упругого, эластического и пластического удлинений зависит от соотношения в смеси волокон различного происхождения. Добавка к шерсти штапельных вискозных волокон снижает упругость ткани, добавка штапельного лавсана увеличивает ее. С целью увеличения упругости в состав льняных тканей вводят до 67% лавсана в виде нитей или штапельных волокон. Введение в структуру ткани эластика или нитей спандекс обеспечивает ее высокую упругость и эластичность, что позволяет использовать такую ткань для спортивных и корсетных изделий.

При одинаковом волокнистом составе доля упругой деформации ткани зависит от ее свойств: линейной плотности и крутки пряжи, степени изогнутости основы и утка, абсолютной плотности ткани. Увеличение толщины и крутки пряжи, повышение плотности основы и утка способствуют возрастанию доли упругой деформации в полном удлинении тканей.

Величина и длительность действия растягивающей нагрузки влияют на соотношение исчезающих (обратимой части) и остающихся (необратимой части) удлинений в составе полного удлинения тканей.

Доля остающихся удлинений растет пропорционально величине и длительности растягивающего усилия.

Многократные нагрузки, возникающие при длительной носке, приводят к накоплению необратимой деформации и потере формы изделия.

Для уменьшения растяжимости деталей, придания им формы и ее сохранения в швейные изделия ставятся прокладочные материалы (волосяные ткани, тканые и нетканые клеевые прокладки), которые соединяются с материалами верха ниточным или клеевым методом.

Растяжимость тканей в разных направлениях и повышенную растяжимость эластичных полотен необходимо учитывать при изготовлении швейных изделий. Для предохранения швов от разрушения при эксплуатации изделий необходимо, чтобы растяжимость строчки и растяжимость материала были соизмеримы. Это достигается следующими путями: использованием кромки вдоль шва для уменьшения растяжимости строчки; применением стежков легко деформируемых переплетений (цепных, обметочных вместо челночных); употреблением швейных ниток повышенной растяжимости (лавсановых, капроновых вместо хлопчатобумажных).

Большое влияние на растяжимость швов оказывают технологические параметры пошива: частота строчки и натяжение ниток на швейной машине. Увеличение натяжения ниток на швейной машине уменьшает растяжимость шва.

При увеличении частоты стежков в строчке возрастает растяжимость швов. Изменяя длину стежка и натяжение ниток на швейной машине, можно добиться необходимой растяжимости и прочности швов.

Изделия из тканей в процессе носки подвергаются действию небольших по величине, но многократно повторяющихся деформаций растяжения. Это приводит к постепенному расшатыванию структуры ткани, ухудшению ее свойств и в конечном счете к раз рушению. Способность ткани выдерживать, не разрушаясь, действие многократных деформаций растяжения характеризует ее выносливость - число циклов многократных деформаций, которое выдерживает образец ткани до разрушения. По выносливости можно судить о том, как поведет себя ткань в процессе производства и во время эксплуатации одежды.

Выносливость, или долговечность, ткани обусловлена связью между элементами структуры ткани, а также ее волокнистым составом.

Повышение плотности и линейного заполнения приводит к возрастанию прочности связей структуры ткани и увеличивает стойкость к многократным растяжениям. Большей выносливостью обладают ткани, содержащие упругие волокна: синтетические, шерсть, натуральный шелк. Меньшей выносливостью обладают ткани, вырабатываемые из волокон с малой упругостью: хлопка, вискозы.

У одной и той же ткани самая низкая выносливость наблюдается в том случае, если многократные нагрузки прикладывают под углом 45° к направлению нитей основы и утка. Это свойство тканей необходимо учитывать при проектировании и конструировании одежды.

Характерной особенностью тканей является их легкая изгибаемость. Ткани изгибаются, образуя морщины и складки, под действием небольшой нагрузки или даже собственного веса. Основными характеристиками изгиба являются жесткость, драпируемость и сминаемость.

Жесткость - способность ткани сопротивляться изменению формы. Ткани, легко меняющие форму, считаются гибкими. Гибкость представляет собой характеристику, противоположную жесткости.

Жесткость и гибкость ткани зависят от волокнистого состава, структуры волокон, структуры и степени крутки пряжи (нитей), вида переплетения, плотности и отделки ткани. Жесткость ткани возрастает с увеличением крутки нитей, ее толщины и плотности. Льняные ткани обладают большей жесткостью, чем хлопчатобумажные и шерстяные. Ткани из тонких нитей слабой крутки имеют небольшую жесткость. Переплетения с длинными перекрытиями придают ткани меньшую жесткость, чем с короткими. Увеличение плотности ткани приводит к увеличению ее жесткости. Аппретирование и каландрирование тоже увеличивают жесткость.

Прокладочные ткани должны иметь повышенную жесткость. Для них жесткость является стандартным показателем качества. Ткани верха для детской и спортивной одежды, наоборот, должны иметь малую жесткость.

Жесткость тканей при их переработке в швейном производстве и в эксплуатации готовых изделий является негативным свойством. Одежда из жестких тканей создает дискомфорт, затрудняет движения.

Вместе с тем при изготовлении швейных изделий для придания им требуемой формы необходима определенная жесткость (для сохранения приданных форм - большая, для создания легко драпирующегося изделия - малая). Жесткость текстильных материалов влияет не только на формоустойчивость изделий, но и на технологический процесс их изготовления. Повышенная жесткость материалов затрудняет их раскрой из-за интенсивного нагрева режущих элементов раскройных машин. При стачивании материалов повышенной жесткости наблюдается значительное повышение температуры иглы швейной машины, что приводит к уменьшению прочности и обрывам швейных ниток; увеличивается число повреждений стачиваемых материалов.

Способность материала образовывать пространственную форму деталей одежды путем изменения геометрических размеров материала на отдельных участках и устойчиво сохранять ее называется формовочной способностью материала. Формовочная способность материала характеризуется двумя стадиями: формообразованием и закреплением формы. Формообразование служит для создания в одежде складок, объемной формы полочек, рукавов, для формования воротника и других деталей. Устойчивое закрепление формы и ее сохранение - непременное условие хорошего внешнего вида изделия в процессе эксплуатации.

Формообразование текстильных материалов возможно благодаря тому, что в них значительный объем занимает воздух (плотность большинства видов тканей не превышает 0,5 мг/мм 3 , пористость около 50-80%) и имеются подвижные и устойчивые связи в структуре материала. Поэтому текстильные материалы легко поддаются различным видам деформаций (изгибу, растяжению, сжатию), определяющим его способность к формообразованию.

Формообразование тканей в одежде - следствие принудительного изменения угла между нитями основы и утка. Способность тканей к формообразованию оценивают удлинением при растяжении под действием нагрузки 1 -2 даН, приложенной к пробе, выкроенной под углом 45°.

Более склонны к формообразованию шерстяные ткани, менее -полушерстяные, содержащие синтетические нити и пряжу; практически отсутствует формовочная способность в нетканых прокладочных полотнах клееного способа производства.

При формообразовании, происходящем в результате деформаций (изгиба, растяжения, сжатия, утонения, изменения угла между нитями), нарушается равновесное состояние структуры материала. Закрепить деформацию текстильного материала можно при влажно-тепловой обработке деталей и изделия. Для устойчивого закрепления формы деталей одежды используют термоклеевые прокладочные материалы (полиэтиленовую сетку), ткани и нетканые полотна с клеевым покрытием, термоклеевые химические композиции, наносимые на ткани верха.

Для получения устойчивой формы хлопчатобумажные и вискозные ткани подвергаются предварительной обработке под названием форниз - формование несминаемых изделий. Несминаемость тканей с обработкой форниз повышается на 30-50%, возрастает устойчивость складок. Швейные изделия из тканей, обработанных способом форниз, подвергают влажно-тепловой обработке с увлажнением при температуре не выше 140°С и времени прессования 30-40 с.

Устойчивое закрепление формы изделий можно обеспечить благодаря использованию в структуре материала термопластичных волокон. При влажно-тепловой обработке волокна расправляются, фиксируя созданную форму.

Драпируемостью называется способность ткани образовывать мягкие округлые складки. Драпируемость связана с массой и жесткостью ткани. Применение мононитей, металлических нитей, сильно крученых пряжи и нитей, увеличение плотности ткани, аппретирование, отделка лаке, нанесение пленочных покрытий увеличивают жесткость ткани и, следовательно, снижают ее драпируемость. Плохо драпируются парча, тафта, плотные ткани из крученой пряжи, жесткие ткани из шерсти с лавсаном, плащевые и курточные ткани с водоотталкивающими пропитками, ткани из комплексных капроновых нитей, искусственная кожа и замша. Хорошо драпируются массивные ткани ворсовых переплетений, мягкие гибкие массивные портьерные ткани, малоплотные ткани из гибких тонких нитей и слабо крученой пряжи, гибкие ткани с начесом, шерстяные ткани креповых переплетений и мягкие пальтовые шерстяные ткани. Форма изделия зависит не только от его конструкции, но и от драпируемости, жесткости, гибкости материалов, использованных для верха и прокладки.

Драпируемость определяется различными методами. Наиболее простой метод - испытание образца размером 200х400 мм для определения драпируемости в направлении основы и утка. На меньшей стороне образца отмечают четыре точки, через которые образец прокалывают иглой, формируя три одинаковые складки. Ткань на игле сжимают пробками, образец подвешивают на игле и измеряют расстояние А между нижними углами образца ткани (рис. 36). Драпируемость Д, %, вычисляют по формуле

Д= (200-А) 100/200.

Для определения драпируемости вне зависимости от направления нитей основы и утка используют дисковый метод (рис. 37). Образец испытуемой ткани в форме круга накидывают на поднятый на ножке диск меньшего диаметра. Края материала, свешиваясь с диска, принимают в зависимости от жесткости ткани ту или иную форму. Диск освещают сверху. На бумаге, размещенной под диском, получают проекцию ткани и измеряют ее площадь. Коэффициент драпируемости К %, подсчитывают по формуле

Kд=(So-Sп). 100/So

где So - площадь образца, мм Sп - площадь проекции образца, мм

Драпируемость считается хорошей, если получены следующие коэффициенты драпируемости: для всех хлопчатобумажных, шерстяных костюмных и пальтовых тканей - более 65%, для шерстяных более 80%,платьевых - более 80%, для шелковых платьевых - более 85%.

Рис.1. Определение драпируемости Рис.2. Определение драпируемости

методом иглы дисковым методом

Сминаемость - способность тканей под действием изгиба и сжатия образовывать морщины и складки, которые устраняются только при влажно-тепловой обработке.

Причиной сминаемости является возникновение пластических деформаций волокон под действием изгиба и сжатия. Сминаемость портит внешний вид изделий и уменьшает их прочность из-за частых влажно-тепловых обработок. Сминаемость зависит от соотношения упругой, эластической и пластической деформаций. Волокнистый состав, строение и отделка тканей также определяют ее сминаемость. Наибольшей сминаемостью обладают ткани из растительных волокон с большой долей пластической деформации: хлопчатобумажные, вискозные, полинозные и особенно чистольняные.

Ткани из волокон животного происхождения и некоторых синтетических волокон (полиамидные, полиэфирные, полиуретановые), обладающих большей долей упругой и эластической деформации, сминаются слабо и восстанавливают первоначальную форму без влажно-тепловой обработки.

Увеличение крутки пряжи, повышение плотности тканей препятствуют смещению и деформации волокон при кручении и сжатии, поэтому уменьшают сминаемость тканей.

Блеск, окраска и рисунок ткани могут подчеркивать или зрительно уменьшать сминаемость. Наиболее заметны морщины и складки на блестящих гладких светлых тканях.

Мокрые ткани сильнее сминаются, чем сухие, так как удлинение в мокром состоянии увеличивается. При отжиме и выкручивании тканей, содержащих ацетатные волокна, возникают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них после стирки и замачивания не рекомендуется отжимать. Сильносминаемые в мокром состоянии изделия рекомендуется расправлять и сушить на плечиках. С целью уменьшения сминаемости рационально подбираются компоненты при изготовлении тканей из смеси волокон; при производстве шелковых тканей широко используются упругие ацетатные, триацетатные и текстурированные нити; хлопчатобумажные, льняные и вискозные ткани подвергаются несминаемой отделке. В швейном производстве для получения несминаемых изделий, хорошо сохраняющих форму, выполняется отделка форниз.

Сминаемость определяют ручной пробой на смятие или с помощью специальных приборов. Существуют приборы для определения ориентированного и неориентированного смятия.

При определении сминаемости ручной пробой в зависимости от характера образующихся складок и их исчезновения от разглаживания рукой ткани дается следующая оценка: сильносминаемая, сминаемая, слабосминаемая, несминаемая.

Замины, образующиеся при смятии, следует отличать от заломов, т. е. неустранимых складок, возникающих как порок в процессе валки суконных тканей или при крашении и влажно-тепловой обработке тканей, содержащих термопластичные волокна.

При изготовлении одежды, а также во время ее эксплуатации ткань испытывает воздействие трения. Это происходит в том случае, если ткань соприкасается с поверхностью окружающих предметов или другими слоями ткани и одновременно перемещается вдоль них.

Сила, препятствующая относительному перемещению двух со прикасающихся тканей, называется силой тангенциального сопротивления. Сила тангенциального сопротивления удерживает волокна в пряже, нити в тканях в том положении, которое они приняли в процессе прядения и ткачества.

Если сила тангенциального сопротивления недостаточна и не может противостоять механическим усилиям, которые ткань испытывает в процессе производства или эксплуатации, происходит раз движка нитей и осыпание срезов в результате скольжения нитей одной системы, например основы, по нитям другой.

Характеристикой силы тангенциального сопротивления является коэффициент тангенциального сопротивления.

Этот коэффициент зависит от волокнистого состава, структуры поверхности ткани и вида ее отделки. Ткани с ворсистой поверхностью из нитей слабой (пологой) крутки, имеющие переплетения с длинными перекрытиями, обладают большим тангенциальным со противлением. При слишком малом коэффициенте нарушается структура ткани, в результате чего раздвигаются нити и осыпаются срезы ткани. Нити одной системы смещаются вдоль нитей другой системы. Большое трение между соприкасающимися поверхностями одежды затрудняет движения, что недопустимо для бельевых и подкладочных тканей.

У текстильных материалов силы трения и сцепления проявляются одновременно. Их характеристикой является коэффициент тангенциального сопротивления, который влияет на такие свойства текстильных материалов, как сопротивление истиранию, продвигаемость, скольжение материала, устойчивость к осыпанию срезов ткани, распускаемость трикотажа и др.

При раскрое и стачивании деталей из материалов с небольшим коэффициентом тангенциального сопротивления легко происходит смещение деталей, что приводит к перекосу, деформации и стягиванию деталей и швов.

Большое значение трение и сцепление имеют при эксплуатации одежды. Например, подкладочные ткани должны иметь пониженный коэффициент тангенциального сопротивления, чтобы уменьшались силы трения и сцепления, возникающие при соприкосновении поверхностей одежды (пальто с костюмом или платьем, костюма с сорочкой и т. п.). Большое трение и сцепление между соприкасающимися поверхностями одежды затрудняет ее надевание и снятие.

Повышенное трение затрудняет перемещение материала под лапкой швейной машины при стачивании. Увеличение трения наблюдается при обработке материалов с пленочным покрытием; клееных нетканых полотен; материалов, дублированных поролоном; прорезиненных материалов и т.п.

Коэффициент тангенциального сопротивления для различных материалов изменяется в широких пределах и зависит от волокнистого состава, вида переплетения, плотности, способа отделки, вида покрытия и т.д. Для облегчения перемещения материалов, имеющих повышенный коэффициент трения (искусственных кож, нетканых клеевых прокладочных материалов, прорезиненных тканей и др.), их стачивание выполняют на швейных машинах с применением тефлоновой лапки и рольпресса или на швейных машинах с дифференциальным механизмом перемещения материалов.

Характер раздвижки зависит от вида волокна, структуры нитей и ткани, соотношения толщины нитей основы и утка и их плотности, а также от отделки ткани. Чаще смещаются нити основы по нитям утка. Чем больше разница в толщине основных и уточных нитей, тем больше раздвижка. Опаливание и стрижка увеличивают раздвижку нитей, а аппретирование и валка уменьшают ее. Раздвижка ухудшает внешний вид ткани и укорачивает срок носки изделий из нее.

Раздвижка нитей в ткани характеризуется смещением нитей одной системы относительно нитей другой системы (основы относительно утка или утка относительно основы). Раздвижка возникает из-за недостаточного тангенциального сопротивления взаимному перемещению нитей в ткани. Она может явиться следствием структурных особенностей ткани - наличия крайних фаз строения (в отдельных тканях, например, поплине), использования раппорта с большими перекрытиями (в атласных тканях), применения нитей пониженной крутки, уменьшения плотности ткани, а также нарушения строения и отделки ткани при ее производстве.

В готовых изделиях раздвижка нитей проявляется преимущественно в области швов (швов стачивания вытачек, среднего шва спинки, швов втачивания рукавов, боковых швов). Устойчивость к раздвижке нитей в швах определяют путем испытания на разрывных машинах стачанных проб ткани шириной 50 мм при воздействии растягивающего усилия перпендикулярно линии шва. Устойчивость ниточного соединения к раздвижке оценивают нагрузкой, при которой смещение нитей ткани от строчки составляет по 2 мм с каждой стороны.

Уменьшить раздвижку нитей в швах готовой одежды можно соответствующим подбором конструкции и модели изделия. При изготовлении изделий из тканей повышенной раздвигаемости рекомендуется предусматривать модели свободного силуэта, в приталенных изделиях - избегать применения среднего шва спинки.

Осыпаемость - явление смещения и выпадения нитей из открытых срезов ткани. Осыпаемость зависит от тех же факторов, что и раздвижка. Осыпаемость выше в тканях с длинными перекрытиями в переплетении. Крутка нитей оказывает влияние на осыпаемость, хотя не влияет на раздвижку. Нити с большей круткой осыпаются легче.

Большие раздвижка и осыпаемость тканей ухудшает процессы швейного производства, затрудняют переработку материала, увеличивают расход ткани на изделие.

Осыпаемость ткани характеризуется смещением нитей около срезанного края ткани до спадания нитей одной системы с нитей другой (основы с утка или утка с основы).

Осыпаемость ткани является следствием недостаточного закрепления нитей в структуре ткани; она обусловливается главным образом небольшими силами трения и взаимного сцепления, возникающими между нитями основы и утка. Осыпаемость ткани обусловлена видом волокна и переплетением ткани, структурой пряжи, плотностью ткани, фазой ее строения, линейной плотностью основы и утка, направлением среза ткани и другими факторами.

Наибольшей осыпаемостью обладают ткани из химических нитей, наименьшей - шерстяные и хлопчатобумажные ткани. Причиной этого являются различия в коэффициентах трения, сцепляемости волокон и природе нитей.

Осыпаемость тканей в значительной степени зависит от их волокнистого состава. В порядке возрастания степени осыпаемости ткани располагаются в такой последовательности: шерстяные суконные; хлопчатобумажные; шерстяные камвольные; из смешанной пряжи; полушерстяные камвольные с химическими нитями; из натурального шелка; из вискозной пряжи; из ацетатных, триацетатных, лавсановых, капроновых нитей.

Большое влияние на осыпаемость оказывает вид переплетения ткани (осыпаемость тканей сатинового переплетения в 3 раза больше, чем полотняного). Наибольшей осыпаемостью характеризуются ткани атласных переплетений с большими перекрытиями нитей, наименьшей - полотняные. Уменьшение плотности тканей по одной из систем нитей вызывает увеличение осыпаемости нитей противоположной системы.

Осыпаемость срезов тканей, расположенных под различными углами к нитям основы или утка, неодинакова. Наибольшую осыпаемость имеют срезы тканей вдоль нитей основы, утка или под углом не более 15 ° к нитям как основы, так и утка. При расположении среза под углом 45 ° к той или иной системе нитей осыпаемость минимальная.

Повышенная осыпаемость срезов деталей увеличивает расход материалов и затраты труда на изготовление изделий, ухудшает их качество. Осыпаемость ткани существенно влияет на износостойкость одежды, так как значительное осыпание приводит к быстрому разрушению швов в процессе эксплуатации одежды. Для предупреждения разрушения швов в результате осыпания ткани обметывают срезы, проклеивают края деталей, увеличивают ширину швов и применяют швы специальных конструкций.

Устойчивость к осыпанию срезов швов, обработанных вподгибку, на 25-30% больше, а с закрытым срезом в три раза больше, чем обметанных срезов. Наиболее устойчивы к осыпанию срезы в двойном запошивочном и окантовочном швах.

Надежность закрепления срезов возрастает с увеличением, как ширины обметочной строчки, так и числа стежков на 1 см. С увеличением ширины строчки при обметывании от 3 до 6 мм устойчивость срезов к осыпанию возрастает в 3-5 раз. При увеличении числа стежков от трех до шести в 1 см строчки устойчивость срезов к осыпанию возрастает в 2,5-7 раз.

Прорубаемость при стачивании текстильного материала характеризуется частичным или полным разрушением отдельных нитей материала иглой в процессе пошива.

Разрушение нитей, проявляющееся после стирки изделий, принято называть скрытым прорубанием. Прорубание текстильного материала приводит к ухудшению внешнего вида изделия, снижению прочности шва, а в конечном счете - к непригодности изделия для эксплуатации.

Степень прорубания материала зависит от ряда факторов: структуры, плотности, жесткости, вида отделки исходной пряжи и самого материала, а также типа и размера иглы, натяжения швейной нитки и др.

Повреждения в процессе стачивания возникают при изготовлении изделий из любых плотных материалов: тканей, искусственной кожи, трикотажа. Прорубание особенно опасно для трикотажа, так как оно вызывает распускание петель.

Значительное влияние на прорубание оказывает отделка, используемая при изготовлении материала. Определенные виды отделки материала приводят к уменьшению его коэффициента трения об иглу, снижают прорубание при стачивании.

На прорубание материала, обусловленное процессом пошива, существенно влияет толщина (номер) машинной иглы. С изменением номера машинной иглы от 90 до 100 прорубание трикотажных полотен может увеличиваться в 1,5-3 раза.

Швейная нитка оказывает меньшее влияние на частоту повреждений, чем игла. Но все же, чем мягче швейная нитка, тем меньше прорубание обрабатываемого материала. Например, меньше прорубаются швы, выполненные с использованием в качестве швейных ниток пряжи (хлопчатобумажной и штапельной полиэфирной), больше - с применением армированных, комплексных синтетических или прозрачных капроновых швейных ниток (мононитей). При частых обрывах швейной нитки число повреждений иглой стачиваемых материалов значительно возрастает, так как на прорубание влияет температура иглы, которая резко повышается в результате обрыва нитки.

Для предотвращения прорубания материалов необходимо тщательно подбирать игольную пластину. Диаметр отверстия игольной пластины должен превышать диаметр иглы не более чем в 1,7-1,8 раза.

Текстильные материалы в одежде чаще всего испытывают де­формацию растяжения. Этот вид деформации наиболее изучен.

Классификация характеристик, получаемых при растяжении материала, представлена на схеме 2.1.

Полуцикловые разрывные характеристики. Эти характеристики используются главным образом для оценки предельных механи­ческих возможностей текстильных материалов. По показателям механических свойств, получаемым при растяжении материала до разрыва, судят о степени сопротивления материала постоянно дей­ствующим внешним силам; показатели разрывной нагрузки и раз­рывного удлинения являются важными нормативными показате­лями качества материала.

Одноосное растяжение. Рассмотрим основные полуцикловые разрывные характеристики, получаемые при простом одноосном растяжении.

Показатели полуцикловых характеристик устанавливают при растяжении материала на разрывных машинах.

Проба прямоугольной формы (рис. 2.2, а) принята в качестве стандартной для испытания тканей, трикотажных и нетканых по­лотен. Метод испытания, основанный на применении такой про­бы, часто называют стрип-методом. Для тканей установлены сле­дующие размеры пробы: ширина 25 мм, зажимная длина 50 мм (в спорных случаях ширина 50 мм и зажимная длина 200 мм, а для шерстяных тканей 100 мм). Для трикотажных и нетканых полотен ширина пробы 50 мм, зажимная длина 100 мм.

Пробы, формы которых показаны на рис. 2.2, б, в, применяют щавным образом в исследовательской работе. Для испытания силь- рорастяжимых материалов (например, трикотажных полотен) иног­да используют пробы в виде двойной лопаточки или в виде коль­ца, сшитого из полоски материала (рис. 2.2, г, д).

При испытании текстильных материалов на одноосное растя­жение получают следующие основные характеристики механичес­ких свойств.

усилие, выдерживаемое пробами мате­риала при растяжении их до разрыва. Разрывная нагрузка выражает­ся в ньютонах (Н) или деканьютонах (даН); 1 даН = 10 Н = 1,02 кгс. „ Удлинение при разрыве (разрывное удлинение) - прираще - рие длины растягиваемой пробы материала к моменту ее разрыва. Абсолютную величину удлинения /р, мм, получают как разность конечной LK и первоначальной L 0 длин пробы. Относительную ве­личину удлинения материала к моменту его разрыва кр определяют как отношение абсолютной величины удлинения /р к первоначаль­ной длине /_„ и выражают либо в долях единицы:

Где а и п - коэффициенты, значения которых зависят от вида материала и его структуры.

Для оценки прочностных свойств текстильных материалов при­меняют также другие характеристики.

Удельную разрывную нагрузку PyR , Н м/г, рассчитывают по формуле

Рул = Р Р/ BMs ,

B - ширина пробы материала, м; Ms - поверхностная плотность материала, г/м2.

Показатели удельной разрывной нагрузки для некоторых тек­стильных материалов, приведенные в табл. 2.3, учитывают поверх­ностную плотность материалов и позволяют сравнивать их проч­ностные свойства.

В массе t м2 многих тканей содержится разная доля массы ни­тей основы и утка. Для таких тканей удельную разрывную нагрузку рассчитывают по формуле

PyR = Pp /(BMs 50(Y )),

Где 5о(У) - доля массы нитей основы (или утка), рассчитываемая по формулам, приведенным на с. (37.

Н (даН или кгс), - разрыв­ная нагрузка, приходящаяся на элемент структуры материала (на одну нить основы или утка в ткани, на один петельный ряд пли столбик в трикотаже, на одну строчку прошива нетканых полотен):

Где П - число нитей в пробе ткани, рядов или столбиков в пробе трикотажа, строчек прошива в пробе нетканого полотна, вдоль которых растягивается проба.

При растяжении проб материалов затрачивается определенная работа, которая расходуется на преодоление энергии связей в ма­териале (между волокнами и нитями, между атомами и макромо­лекулами в волокнообразующем полимере). Если на материал дей­ствует нагрузка Р и материал при этом получает удлинение (при­ращение длины) Dl (De ), то значение элементарной работы DR оп­ределяется как произведение нагрузки (силы) на приращение дли­ны (рис. 2.5):

DR = Pdl ,

Где DR - элементарная работа, Дж.

Полная работа, затраченная на разрыв, Rp , Дж

Где г) - коэффициент полноты диаграммы нагрузка-удлинение.

Модуль начальной жесткости достаточно полно характери­зует сопротивление деформированию малорастяжимых материа­лов. Сопротивление легкорастяжимых материалов модуль Е{ харак­теризует ориентировочно. По данным проф. А. И. Коблякова, зна­чения модуля Е] для трикотажных полотен очень малы и составля­ют 1 10~3- 1 Ю"4 мкПа. Причем при испытании полотна по ши­рине величина на 2-8 порядков меньше, чем при испытании по длине.

Установление модуля начальной жесткости Е1 позволяет опи­сать зависимость напряжение -деформация для материала: а = Z^c*. Расчет по этой формуле показателей трикотажных полотен свиде­тельствует о хорошем совпадении их с экспериментальными дан­ными при напряжениях, близких к разрывным. Для начального периода растяжения наблюдаются значительные отклонения рас­четных данных от экспериментальных.

Для легкорастяжимых материалов при расчете модуля на­чальной жесткости А. Н. Соловьев предложил не учитывать началь­ную зону диаграммы (рис. 2.10), так как в этой зоне жесткость материала практически не проявляется. В этом случае начальный модуль жесткости Ez + ь Па, для второй зоны рассчитывают по формуле

Где dp - напряжение при разрыве, Па; ер - удлинение при разры­ве, %; К2 - показатель жесткости, определяющий характер диа­граммы напряжение -удлинение во второй зоне:

112 = S 2 ,

Где б1, - площадь фигуры ACD (см. рис. 2.10); S 2 - площадь фигу­ры AFCD (точка А - начало отхода кривой растяжения от осп абсцисс).

Зависимость напряжение - удлинение для второй зоны диаграммы может быть опи­сана как

0 = EZ +I (Јp -Z )K 2 -

Модуль текущей жесткости е (при г = 0) позволяет оце­нить сопротивление материала деформированию при любой величине удлинения. Модуль /г рассчитывается как первая Е, ск:

Производная от а

Конечную жесткость материала оценивают модулем текущей конечной жесткости Е1К, рассчитанным для момент разрыва пробы материала (при г = 0 и с = ер) по формуле

Е Т , К = ке4-1.

Прочностные свойства материалов. Прочность - важное свой­ство материалов, которое постоянно привлекает к себе внимание ".исследователей и всесторонне изучается. Основная проблема проч­ности - раскрытие механизма разрушения материалов, выясне­ние причин несоответствия (занижения) фактической прочности Материалов теоретическому ее значению.

I Предложено несколько теорий, объясняющих процесс разру­шения тел. Сторонники критического характера разрыва (теории;с|фитического напряжения) - А. Гриффит и его последователи, "{рассматривая прочностные свойства, исходят из предположений о (Том, что любое реальное тело в отличие от идеального не обладает ^Совершенной структурой и содержит значительное количество де­фектов (микротрещин), ослабляющих его. Разрушение наступает Цтогда, когда в результате действия нагрузки перенапряжение у вер - 1ины хотя бы одной из микротрещин достигает величины, соот - етствующей теоретической прочности, определяемой силами меж­атомных связей. При этом микротрещина начинает расти со скоро­стью распространения упругих волн (со скоростью звука) и вызы­вает разрушение материала.

Гипотеза о существовании дефектов (микротрещин) экспери­ментально была подтверждена акад. А. Ф.Иоффе и его сотрудни­ками, которые показали, что напряжение у вершины поверхност­ной микротрещины во много раз превышает значение напряже­ния, определяемого отношением действующей нагрузки к площа­
ди поперечного сечения ослабленной пробы образца. Было уста­новлено, что развитие микротрещин - это результат действия не среднего, а максимального, критического, напряжения. Работы А. Ф.Иоффе и его сотрудников объяснили разницу между теоре­тическим и экспериментальным значениями прочности.

Однако такой чисто механический подход к решению пробле­мы прочности, основанный на предположении о критическом ха­рактере разрыва, не вскрывает сущности явлений, происходящих в нагруженных телах при их разрушении во времени. С позиции этой теории невозможно объяснить разницу в значениях прочнос­ти материала при различных скоростях его деформирования.

Академики А. П.Александров и С. Н.Журков предложили ста­тистическую теорию прочности, согласно которой разрыв матери­ала происходит не одновременно по всей поверхности разруше­ния, а начинается с самого опасного дефектного участка, где пе­ренапряжение достигает величины, близкой к теоретической проч­ности. Затем разрыв наступает на новом опасном участке микро - трещины и т. д. В результате роста трещин материал разрушается.

Таким образом, статистическая теория прочности рассматри­вает разрушение как процесс, протекающий во времени. Основное положение статистической теории прочности состоит в том, что вероятность появления наиболее опасных дефектов значительно меньше, чем менее опасных, и самый опасный дефект, располо­женный на поверхности, определяет прочность материала. Прак­тика испытания материалов подтверждает этот факт. Пробы, име­ющие малые размеры (минимальное поперечное сечение), харак­теризуются повышенной прочностью. С уменьшением размеров проб текстильных материалов их прочность возрастает.

При изучении прочностных свойств было замечено, что про­цесс разрушения материала, имеющий временной характер, зави­сит не только от величины действующей нагрузки, но и от темпе­ратуры испытания, структуры материала.

Фундаментальные исследования в области прочностных свойств, выполненные С. Н.Журковым и его сотрудниками, привели в 1950-х гг. к созданию кинетической теории прочности твердых тел. Согласно этой теории разрушение материалов происходит не столь­ко за счет действующей механической силы, сколько за счет теп­лового движения (флуктуации) структурных элементов (атомов).

Важную роль при межатомных взаимодействиях играет нерав­номерность теплового движения - энергетические флуктуации, которые являются следствием хаотического теплового движения. Отдельные атомы при этом приобретают кинетическую энергию, во много раз большую, чем средняя. В результате превышения энер­гии возрастают и тепловые растягивающие усилия в межатомных связях. Разрыв материала происходит главным образом в результа­те флуктуации тепловой энергии, термического распада межатом - дых связей. Действующее механическое напряжение уменьшает энергетический барьер, активизирует и направляет процесс раз­рушения. Таким образом, механическая прочность материалов со­гласно теории С. Н. Журкова определяется не чисто механической, А кинетической природой, обусловленной тепловыми движения­ми атомов.

С позиции кинетической теории прочности главными фактора­ми, влияющими на прочность материалов, являются абсолютная температура Т, действующее напряжение а и длительность воз­действия напряжения т. Фундаментальной характеристикой проч­ности служит долговечность. Основное уравнение долговечности имеет вид

Т = т0 ехр ---- -.

Параметр т0 не зависит от природы и структуры материала. Его величина составляет 10~12-10"13 с - время длительности одного теплового колебания атомов; UQ - энергия активизации разруше­ния, т. е. энергия связей, которую необходимо преодолеть, чтобы разрушить материал; у - структурно-чувствительный коэффици­ент, сильно зависящий от структуры материала. Коэффициент у характеризует неоднородность напряжений в объеме тела и указы­вает, во сколько раз истинное локальное напряжение, под дей­ствием которого практически происходит разрушение, выше сред­него напряжения; а - постоянное напряжение, действующее в процессе испытания; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура испытания.

Работы Г. Н.Кукина, А. А.Аскадского, Л. П.Косаревой и дру­гих сотрудников МТИ им. А. Н. Косыгина подтвердили возможность применения основных положений кинетической теории прочно­сти для описания разрушения текстильных нитей.

Исследования Б. А.Бузова и Т. М.Резниковой (МТИЛП) пока­зали, что температурно-временная зависимость прочности при­годна и для таких достаточно сложных сетчатых систем, как ткани. Были изучены кратковременная и длительная прочности хлопча­тобумажных и капроновых тканей при одноосном растяжении в широком диапазоне температур. Испытанию подвергались пробы тканей размером 5x50 мм в диапазоне времени (с), составляю­щем пять-шесть порядков. В процессе опытов фиксировалось фак­тическое время разрушения проб. Эксперименты подтвердили воз­можность применения основного уравнения долговечности для опи­сания процесса разрушения ткани, однако с некоторыми измене­ниями. Как известно, ткань является материалом сложного строе­ния, поэтому определение для нее величины а - постоянного Напряжения, действующего в процессе испытания, - представля­ет значительные трудности. Вследствие этого для расчета долго-

Ig т Рис. 2,11. Зависимость долговечно­

Сти ткани арт. 52188 от нагрузки при

Температуре, ° С: / - +60; 2 - +30; 3 - +20; 4 30.

Вечности ткани вместо величи­ны а была использована экви­валентная ей величина - дав­ление, создаваемое постоянной 1 2 3 4 5 6 Л МПа нагрузкой Р и определяемое на

Единицу площади поперечного сечения ткани. За площадь поперечного сечения принималась пло­щадь начального сечения пробы ткани по системе нагружаемых нитей основы (утка). Суммарная площадь поперечного сечения пробы определялась как произведение числа нитей, непосред­ственно участвующих в сопротивлении растяжению, на среднюю площадь поперечного сечения этих нитей. Таким образом, долго­вечность ткани изучалась при постоянной нагрузке, а расчет ее выполнялся по формуле

U 0 ~ YP 1 = Т° еХР RT "

Результаты исследований, представленные на рис. 2.11, свиде­тельствуют о том, что основные закономерности температурно - временнбй зависимости прочности характерны и для таких слож­ных сетчатых систем, как ткани. Полученные значения параметров U 0 п у согласуются со значениями параметров подобных исследо­ваний волокон и нитей;

Параметр Хлопчатобумажная Капроновая

TOC o "1-3" h z Ткань арт. 3/04 ткань

Арт. 52188

U 0 , кДж/моль............................. 145 190

У, м3/кмоль................................ 0,7 2,5

5Н 4 3 2- I - 0- -11- -12-

Прочность тканей. При одноосном растяжении вдоль нитеи основы или утка прочность тканей, характеризуемая разрывной нагрузкой Ррт, зависит прежде всего от прочности и числа не­посредственно воспринимающих нагрузку продольных нитей ис­пытываемой пробы. В ткани нити благодаря взаимному пере­плетению связаны трением в единую систему. Поэтому средняя
разрывная нагрузка на одну нить полоски ткани Рр11т, распо­ложенной в направлении действующей силы, может быть больше разрывной нагрузки для такой же нити Рр, в свободном состо­янии.

Разрывную нагрузку ткани Ррт рассчитывают по формуле

Рр,= Ррп1П = РрмКгП,

Где П - число нитей в сечении полоски ткани; К - коэффициент использования разрывной нагрузки нити в ткани, равный 0,8- 1,2; tj - коэффициент неоднородности нитей по разрывной нагрузке, равный 0,85.

Коэффициент К тем больше, чем чаще связи и больше углы обхвата, определяющие площадь трения взаимно перпендикуляр­ных систем нитей. С ростом длины перекрытий нитей уменьшают­ся число связей и значение коэффициента К. Поэтому полотняное переплетение, имеющее частые связи между нитями, при прочих равных условиях обеспечивает наибольшую прочность ткани.

При повышении числа нитей на 10 см ткани увеличиваются углы обхвата нитей и, следовательно, поверхность трения, возрас­тает связанность элементов ткани, становится больше сила взаим­ного давления нитей основы и утка и степень сцепления волокон в пряже. В результате растут коэффициент Л"и прочность ткани. За пределами оптимального числа нитей на 10 см не только прекра­щается рост прочности, но и вследствие перенапряжения нитей происходит ослабление ткани.

Крученая пряжа, волокна которой достаточно сильно связаны круткой, укрепляется переплетением в ткани меньше, чем слабо скрученная одиночная пряжа.

Неоднородность нитей по разрывной нагрузке снижает проч­ность ткани. Первыми воспринимают нагрузку и разрываются ни­ти, обладающие наименьшим удлинением, после этого нагрузка перераспределяется на оставшиеся нити, в результате чего на каж­дую из них приходится все большее усилие, а разрыв ткани проис­ходит раньше, чем при одновременном разрыве всех нитей.

Учитывая распределение уси­лий, действующих на нити в тка­ни при ее растяжении (рис. 2.12), К. И. Корицкий предложил оп­ределять нагрузку PpjlT по фор­муле

Рр1„ = (Ррн + Р)чсоф,

Где F - нагрузка, обусловлен­ная действием сил трения и Уменьшением длины скольже­ния волокон; р - угол наклона

Рис. 2.13. Диаграмма разрывши: нагрузки /р и удлинения ткани при ее растяжении is различных направлениях (зна­чении Рр и г:р но основе при

Нитей к линии приложения растягивающей силы в момент раз­рыва.

Величина /"зависит от трения нитей, силы нормального давле­ния и прогиба нити; она рассчитывается по формуле

Где р - коэффициент трения нитей; Pp. Msin р - сила нормального давления на одну нить растягиваемой системы; И - величина, пропорциональная прогибу нити.

Таким образом, разрывная нагрузка ткани с учетом параметров ее структуры может быть определена по формуле

Ррт= ЯРр.„(1 + И sin рЛ)г| cos р.

Ткани являются анизотропными телами, поэтому их прочность в различных направлениях неодинакова (рис. 2.13). При приложе­нии усилий растяжения под углом к нитям основы и утка проч ность ткани меньше, чем при приложении усилий в продольном или поперечном направлении. Объясняется это прежде всего тем, что при растяжении проб, вырезанных под углом к нитям основы и утка, обоими зажимами разрывной машины оказывается зажа­той лишь часть нитей пробы. Кроме того, прочность даже этой зажатой части нитей используется не полностью, так как ниш располагаются под некоторым углом к действующей силе.

Удлинение тканей. В направлении основы или утка ткани удли­няются вследствие распрямления и удлинения иитен, расположен­ных вдоль действующей силы. Обычно распрямление нитей требу­ет меньших усилий, чем их растяжение, сопряженное с измене нием наклона спиральных витков крутки, распрямлением и сколь­жением волокон. Поэтому удлинение ткани, особенно в начале ее растяжения, находится в прямой зависимости от числа изгибов ни­ти, приходящихся на единицу ее длины, и глубины H3i ибов. В свою
|чередь, число изгибов нити определяется переплетением и плот­ностью ткани, а глубина изгиба - толщиной нитей перпендику­лярной системы и фазой строения ткани. Поэтому при прочих рав­ных условиях ткани полотняного переплетения имеют наибольшее удлинение. С увеличением плотности удлинение ткани растет до определенного предела, после которого связанность элементов скани делается настолько большой, что способность к растяже - иию уменьшается.

Фаза строения оказывает большое влияние на удлинение тка - ии, особенно в начале нагружения, когда растяжение ткани про­исходит в основном за счет распрямления нитей. Ткани пятой фазы строения могут иметь близкие показатели удлинения и по основе, "И по утку, так как изогнутость их нитей одинакова. Ткани же ос­тальных фаз строения обладают большим удлинением в направле­нии изогнутой системы.

1 Исследования, выполненные в МТИЛПе Б. А.Бузовым и

Д. Алыменковой, показали, что при растяжении пробы дефор­мация ткани имеет сложный характер: она зависит от направления [растяжения относительно нитей основы или утка. Механизм де­формации определяется растяжением и сжатием нитей, их изги­бом в плоскости ткани, изменением угла между нитями основы и утка, образованием на отдельных участках продольных складок.

Сложный характер деформации вызывает неравномерность уд­линения отдельных участков пробы. На рис. 2.14 представлены гра­фики деформации ткани по участкам пробы в зависимости от на - ,правления растяжения (угла <р) и величины полного удлинения пробы (в процентах от разрывного), схематически показан также характер изменения размеров и формы проб.

Для рассмотренных случаев растяжения проб, вырезанных по "основе (ф = 0°) и под углом ф = 15°, <р = фпр, <р = 30° и ф = 45° к, основе, деформация крайних участков проб, примыкающих к за­жимам, значительно больше, чем средних участков. Особенно за­ветна разница в степени деформации участков при растяжении, Проб под углом ф = 15° и ф = фпр (где <рпр - угол растяжения пробы, в которой все нити основы, расположенные в рабочей зоне раз - "рывной машины, закреплены только одним концом: одна поло - дана нитей - в верхнем зажиме, а другая половина - в нижнем [зажиме).

Для проб, вырезанных под углом 45° к основе (<р = 45°), кривые растяжения ткани по участкам расположены почти рядом, что сви­детельствует о более равномерном распределении общего удлине­ния по участкам пробы. Однако на первом этапе растяжения (при­мерно до 20 % удлинения пробы) больше деформируется средний Участок и немного меньше - крайние. При дальнейшем растя­жении крайние участки начинают деформироваться больше, чем средний.

А - ф = 0°; б - ф = ф,|р; в - ф = 45°, г - ф = 15°; Э - ф = 30°

Сложный характер распределения деформаций связан с тем. что нити в пробах по-разному расположены относительно зажи­мов и, следовательно, по-разному воспринимают прикладывае­мую нагрузку. Это наглядно видно на схемах изменения размеров и формы проб (см. рис. 2.14). При растяжении ткани по основе (ф = 0°) зона наибольшего поперечного сокращения располагается в цент­ральной части пробы. При растяжении ткани под углами 15°, фпр и

Наблюдается резкое изменение формы и размеров проб. В пробе ^ф = 15°) появляются две зоны наибольшего поперечного сокраще - дия, которые располагаются ближе к зажимам; в пробах (<р = <рмр, ф = 30°) зоны наибольшего поперечного сокращения смещаются к центральной части пробы, а сами пробы приобретают сложную конфигурацию. В пробе (ф = 45°) максимальное поперечное сокра­щение наблюдается в центральной зоне, а сама проба получает достаточно правильную форму. Выявленные закономерности де­формации ткани по участкам пробы при ее растяжении и измене­Ния формы проб представляют значительный интерес для конст­рукторов и технологов швейного производства.

Прочность и удлинение трикотажа. При расчете ориентировоч­Ных значений разрывной нагрузки трикотажа Ртр учитывают число НИтей п, сопротивляющихся растягивающим усилиям в каждом петельном ряду или столбике, разрывную нагрузку нити Яр, и плотность полотна П - число петельных рядов (77,) или столби­ков (Д.), участвующих в разрыве. Расчет ведут по формуле

Ртр = Рр11пИ

Разрывную нагрузку по горизонтали для трикотажа главных переплетений, в котором /7=1, рассчитывают по формуле

Р = Р П

1 тр 1 " р н"-"п"

В трикотаже производных переплетений в каждом ряду имеют­ся две нити, т. е. п = 2, поэтому расчетная формула принимает вид

Р = 2Р П

1 тр 1 ^ р. II " 1 Г.■

Для трикотажа кулирных переплетений, в котором в каждой петле столбика имеются две ветви, т. е. и = 2. разрывную нагрузку по вертикали определяют по формуле

_ с De ^ = а

V ~ dt " dt Л

При с = const

Dt N

Интегрируя это выражение от 0 до T и от а0 до а, получаем а =

Обозначим-^ = т, тогда а = а0ехр --> где а0 - начальное на-

Рряжение; T - время; т - константа, характеризующая темп ре­лаксации напряжения во времени или время релаксации напряже­ния в пробе материала.

При т = T напряжение а = а0е~", т. е. т - время, за которое на­чальное напряжение а0 уменьшится в е раз. При а = const

Для текстильных материалов, имеющих эластический харак­тер деформации, предложены более сложные механические мо­дели.

!< А. И.Кобляков для изучения механизма ^растяжения трикотажа использовал трех - Компонентную модель Кельвина -Фойгта Црис. 2.29), в которой первый элемент соот­ветствует начальной фазе релаксации, вто­рой - замедленной фазе и третий - фазе с ^Заторможенными процессами. Модель, ис­пользованная А. И. Кобляковым, хорошо |описывает процесс деформирования при на­пряжении в пробе материала, не превыша­ющем 10% разрывного.

В общем виде уравнение деформации для Такой эластической (механической) моде­Ли имеет вид

1 Рис. 2.29. Трехкомпо-

£ = е Т с7!,1)"1- нентная модель Кель-

0 вина-Фойгта

При постоянном напряжении

Где т], т2, т3 (О, От, 03) - среднее время релаксации (запаздыва­ния) соответственно быстропротекающих, замедленных и затор­моженных процессов; аь а2, As - деформации со средним време­нем релаксации ть т2, т3.

После снятия внешних усилий

- L

Г = с, е 0| + с2е + г3е~"", (21)

Где сь е2, £з> - деформации, исчезающие со средним временем запаздывания 9Ь 02, 03.

Для периода отдыха А. И. Кобляков предложил следующий гра­фоаналитический метод расчета параметров уравнений. Уравнение (2.1) записывается в виде

TOC o "1-3" h z Е = £1е-а"" +С2е-^" +Е3е-"1", (2.2)

А, = 1/0,; (2.3)

А, = 1/0.,. (2.5) Первое граничное условие модели при T ~ 0

С = с, + с2 + с3 = е0,

Где с0 - деформация пробы перед разгрузкой, или полная дефор­мация.

Второе граничное условие при T = оо

£я = £, + е2 + с3 = 0.

Последовательность расчета параметров модели по методу А. И. Коблякова следующая.

1. Определяют параметры с3, а3 и 03. Для этого из равенства (2 2) исключают компоненты, характеризующие быстро - и медленно - протекающие процессы:

C„ =E, e-"""+c2e-u--". (2.6)

Тогда релаксационный процесс заторможенной эластической деформации будет описан как

£ = г, е-"-". (2.7)

После логарифмирования этого равенства получают уравнение

Lge = lge3 - a3/lge.

Данное уравнение является уравнением прямой вида V = А + Bt . Где

А = lgfi3; (2.8)

В=-0,4343а3. (2.9)

По значениям lge и T строят график (рис. 2.30, а), на котором отмечают участок прямой MNU совпадающий с наибольшим чис­лом экспериментальных точек. Далее способом наименьших квад­ратов рассчитывают значения А и В:

« ZMZО2- " «Е"ЧМ2 "

Параметры модели г>„ а3, 83 устанавливают, используя равен­ства (2.5, 2.8, 2.9).

2. Определяют параметры с2, а2 и 02. Для этого из равенства (2.2) исключают только компоненты быстрообратимой части де­формации. Тогда

Г-с3е-а-" = С2е-н"". (2.10)

Обозначив г - г^е-0"" = t и прологарифмировав выражение (2.10), Получают уравнение прямой

Lge" = lge2 - (a2lge)/,

JtoiH y2 = С + Dt, 1где

/> = -0,43430,. (2.12)

По значениям lge" и T строят график (рис. 2.30, б), на котором отмечают участок прямой M 2 N ->. Затем рассчитывают параметры С и D.

F = -0,4343a,. (2.14)

По значениям lge" и T строят график (рис. 2.30, в), на котором отмечают отрезок прямой M^N^. Затем рассчитывают параметры 0 и F

«Z "MZ "f " " "Z "MZ "f "

Используя равенства (2.3, 2.13, 2.14,), устанавливают парлмем - ры с, а, и 9,.

Рассмотренный графоаналитический метод расчета процесса деформации трикотажных полотен обеспечивает хорошее совпа­дение расчетных величин с экспериментальными данными.

Применение этого метода Б. А. Бузовым и Д. Г. Петропавловским рыявило возможность использования трехзвенной модели Кельви­на-Фойгта для количественного описания деформации тканей (сак в режиме ползучести, так и в режиме эластического восста­новления. Однако методика расчета параметров моделей потребо­вала уточнения и корректировки. Эксперименты показали, что на начальном этапе, который составляет 0,1-0,15 с, величина де­формации, а также темп замедления ее дальнейшего развития за­висят от уровня нагрузки, вида материала и направления растяже­ния. Однако во всех случаях эксперимента отмечалось, что дефор­мацию ткани на этом этапе составляет преимущественно упругая компонента, развивающаяся в линейной зависимости от времени. Поэтому при определении быстропротекающих процессов пред­ложено вести расчет по двум первым точкам экспериментальной кривой, что существенно уменьшает погрешность вычислений всех параметров модели.

Многоцикловые характеристики. При изготовлении и особенно при эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение струк­туры материала и при водит. к ухудшению его свойств. Этот про­цесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, об­разованием на отдельных ее участках вздутий (в области локтя, колена и др.).

Изучение поведения текстильного материала при воздействии на него многоциклового растяжения позволяет полнее оценивать pro эксплуатационные и технологические свойства. 1 Процесс постепенного изменения структуры и свойств матери­ала вследствие его многократной деформации называется утомле­нием. В результате утомления материала появляется усталость - Нарушение или ухудшение свойств материала, не сопровождаю­щееся существенной потерей массы.

В начальный период многократного воздействия в соответствии С циклом нагрузка - разгрузка (порядка десятков и сотен цик - Йов) материал деформируется, но его структура, как правило, ста­билизируется. На этой стадии многократного растяжения вначале ртмечается быстрый прирост остаточной циклической деформа­ции. Затем в результате некоторой упорядоченности структуры ма­териала прирост замедленной деформации, пополняющей остаточ­ную часть, практически прекращается, а доля высокоэластической реформации, проявляющейся за время, совпадающее со временем Ьтдыха в каждом цикле, возрастает. Это объясняется тем, что в Начальный период цикла более подвижные и слабые связи наруша­ется, перегруппировываются элементы структуры материала, сбли­жаются соседние нити и волокна, возникают новые связи. Одновре­менно происходит ориентация волокон относительно осей нитей и Молекулярных цепей полимера. В результате материал упрочняется.

Дальнейшее увеличение числа циклов многократного растяже­ния, не сопровождающееся ростом нагрузки (деформации) в каж­дом цикле, не вызывает заметного изменения структуры материи ла и его свойств. Дело в том, что материал, претерпев структурные изменения в первый период, в дальнейшем приспосабливается к новым условиям. Внешние и внутренние связи, участвующие и сопротивлении действию нагрузки в каждом цикле, в условиях установившегося режима растяжения проявляются в виде упруюц и эластической циклической деформаций с малым периодом ре­лаксации. В этих условиях материал в состоянии выдерживать де­сятки тысяч циклов без резкого ухудшения свойств.

В заключительной стадии многоциклового воздействия (десят­ки и сотни тысяч циклов) вследствие утомления материала насту­пает его усталость. Явление усталости наблюдается на отдельных наиболее слабых участках или в местах, имеющих какие-либо де­фекты. В этот период происходят интенсивный рост остаточной циклической деформации материала и его разрушение.

При многоцикловом растяжении материала получают следую­щие характеристики: выносливость, долговечность, остаточную ци­клическую деформацию и ее компоненты, предел выносливости.

Выносливость пр - число циклов, которое выдерживает матери­ал до разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.

Долговечность /р - время от начала многоциклового растяже­ния до момента разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.

Остаточная циклическая деформация е0}