Теоретическое определение прочности комбинированной электропроводящей пряжи большой линейной плотности для ковровых изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

УО «Витебский государственный технологический университет», г. Витебск, Республика Беларусь

Теоретическое определение прочности комбинированной электропроводящей пряжи большой линейной плотности для ковровых изделий

к.т.н., старший преподаватель Замостоцкий Е.Г.

аспирант Костин П.А.

д.т.н., профессор Коган А.Г.

Кафедрой ПНХВ УО «ВГТУ» в условиях ОАО «Витебские ковры» разработана новая технология получения комбинированной электропроводящей пряжи большой линейной плотности на модернизированной тростильно-крутильной машине ТК-176-2. Данная пряжа состоит из четырех компонентов (три одиночные шерстокапрононитроновые пряжи Т=160 текс и медная микропроволока Т=18 текс), скрученных между собой на тростильно-крутильной машине.

Специфика разработанного процесса формирования комбинированной электропроводящей пряжи на тростильно-крутильных машинах ТК-176-2 вызвала необходимость теоретического изучения ее свойств.

Одной из особенностей комбинированной электропроводящей пряжи (КЭПП), получаемой на тростильно-крутильных машинах ТК-176-2, является ее структура, которая определяет ее физико-механические, электрофизические и эксплуатационные свойства.

Состав комбинированной электропроводящей пряжи представлен в таблице 1.

Таблица 1. Процентное содержание компонентов комбинированной электропроводящей пряжи линейной плотности 500 текс (160*3 +18 текс)

Диаметр комбинированной электропроводящей пряжи определяется по формуле [2]:

(1)

где D_{комб.пряжи} - диаметр комбинированной электропроводящей пряжи (мм);

Т_комп.1, Т_комп.2, Т_комп.3 - линейная плотность трех компонентов (текс);

Т _{микр пров} - линейная плотность медной микропроволоки (текс);

- средняя плотность трех компонентов (г/см³);

- средняя плотность медной микропроволоки (г/см³).

На основании проведенных экспериментов по вычислению разрывной нагрузки получена новая теоретическая зависимость по определению разрывной нагрузки комбинированной электропроводящей пряжи.

Схема расположения осевых линий и их углов всех компонентов по отношению к оси КЭПП представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема расположения осевых линий и их углов всех компонентов КЭПП

Примечание:

Q_к.п. - сила нагружения КЭПП;

О_комп.1, О_комп.2, О_комп.3 - осевые линии трех компонентов;

О_м.пр. - осевая линия медной микропроволоки КЭПП;

в - угол осевой линии медной микропроволоки по отношению к оси КЭПП, (рад);

б, щ г - углы осевых линий соответствующих компонентов по отношению к оси КЭПП, (рад);

А - точка скручивания всех компонентов КЭПП.

Данная комбинированная электропроводящая пряжа линейной плотностью 500 текс используются в ковровых покрытиях с антистатическим эффектом. Одним из требований к таким изделиям является отсутствие обрыва металлической составляющей, поэтому придельное состояние (абсолютная разрывная нагрузка) комбинированной электропроводящей пряжи определяется формулой:

(2)

где q_комп1, q_комп2, q_комп3. - отношение жесткости трех компонентов к жесткости медной микропроволоки;

Q_м.пр. - разрывная нагрузка медной микропроволоки, сН.

Компоненты q_комп1=q_комп2=q_комп3= q_о.п.; тогда формула 2 примет следующий вид:

(3)

где q_о.п. - отношение жесткости одиночной шерстокапрононитроновой пряжи к жесткости медной микропроволоки;

Жесткость нитей находим, руководствуясь таблицей 2, в которой приведены экспериментальные значения усилий, возникающей в нити при деформировании на разрывной машине в режиме постоянной скорости деформации. Эксперимент проводился в условиях УО «ВГТУ» на кафедре ПНХВ с использованием автоматизированного комплекса РМ-3.

комбинированный электропроводящий пряжа деформация

Таблица 1. Зависимости усилий нитей от постоянной скорости деформации

Вычисляем жесткость нитей [1]:

(4)

(5)

Тогда отношение жесткостей:

(6)

где Е _{микр.пров} - модуль упругости медной микропроволоки, МПа

F_о.п.- площадь поперечного сечения одиночной пряжи, мм²;

F_{микр.пров.}- площадь поперечного сечения медной микропроволоки, мм²;

P_о.п.- натяжение одиночной пряжи, сН;

P_{микр.пров.}- натяжение медной микропроволоки, сН;

Е_о.п. - модуль упругости одиночной пряжи, МПа ;

E_c,(п)•F_c,(п),- жесткость при растяжении, МПа?мм² ;

е_{микр.пров.} - деформация осевой линии медной микропроволоки, %.

Расчетная прочность комбинированной электропроводящей пряжи Т=500 текс, определяемая по формуле (3), равна:

(7)

Тогда угол подъема микропроволоки определится экспериментально (на рисунке 2), угол в = 28,7°= 0,5 рад.

Рисунок 2. Экспериментальное определение угла в под микроскопом

В таблице 1 приведено опытное значение разрывной нагрузки комбинированной электропроводящей пряжи, равное 2204,5 сН, практически совпадающее с расчетным значением (относительное отклонение ?=2,4%).

Сравнение теоретически рассчитанных и фактических показателей комбинированной электропроводящей пряжи 500 текс приведены в таблице 2.

Таблица 2. Сравнение теоретически рассчитанных и фактических показателей комбинированной электропроводящей пряжи 500 текс

Так как отклонение ? между расчетными и экспериментальными показателями не превышает 5%, следовательно, разработанные теоретические зависимости можно использовать для расчета линейной плотности и абсолютной разрывной нагрузки комбинированной (шерстокапрононитроновой) электропроводящей пряжи.

Так же было разработано программное обеспечение для теоретического расчета некоторых физико-механических характеристик КЭПП.

Все проведенные выше расчеты: абсолютной разрывной нагрузки, жесткости, отношения жесткости каждого компонента к жесткости медной микропроволоки, диаметра КЭПП и другие характеристики комбинированной электропроводящей пряжи были проверены и подтверждены посредством разработанного программного обеспечения.

Анализируя полученные результаты, можно сказать, что разность между рассчитанными и фактическими характеристиками не превышает 5%. Следовательно, данную программу и теоретические зависимости можно рекомендовать для определения прочности комбинированной электропроводящей пряжи большой линейной плотности.

Библиографический список

1. Щербаков В. П. Прикладная механика нити: Учебное пособие. - Москва: РИО МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2001- 301 с.

2. Коган А.Г. Производство комбинированной пряжи и нити - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-с. 143

Размещено на Allbest.ru