книги / Новые материалы и технологии

комплексные нити с различной линейной плотностью: от 600 до 3600 текс. От линейной плотности нитей будет зависеть полнота ячейки, ее заполняемость, а в конечном итоге, толщина каркаса. При плетении нитями с малой линейной плотностью (тонкими нитями) получаем тонкий, редкий каркас (как рыбацкая сеть). С увеличением линейной плотности заполняемость ячейки и толщина каркаса увеличиваются.

Применим далее термин «застильность» ячейки нитью. Этот термин также позаимствован из текстильной отрасли. Застильность означает степень заполнения ячейки нитями. Состояние полного заполнения ячейки нитями называется полной застильностью. Проведем «мысленный эксперимент» по плетению каркаса нитями различной линейной плотности. Представим, что вначале каркас плетется нитями минимальной линейной плотности. Структурная ячейка выглядит в этом случае, как показано на рис. 16, а.

Рис. 16. Схемы структурных ячеек с разной заполняемостью нитями: а – редкая; б – частичная; в – полная заполняемость

Теперь представим, что увеличиваем линейную плотность нитей. На поверхности ячейки эта нить займет определенную ширину, поэтому площадь ромба частично заполнится волокнами (рис. 16, б). Далее снова увеличим линейную плотность нитей и продолжим плести каркас. Нити на оправке станут более широкими, ромбы заполнятся больше. Наконец, наступит момент, когда произойдет полное заполнение ячеек волокнами (рис. 16, в), т.е. полная застильность.

41

Замеры параметров ячеек на разных каркасах с полной застильностью показали, что имеет место закономерность в их соотношении. Так, ширина комплексных нитей, обеспечивающих полную застильность,

При выводе этой формулы ис-

пользована схема (рис. 17) и извест-

ные геометрические параметры

ячейки, определенные по формулам

(37), (38), (39).

В нашем примере этот параметр

a 3,14 110 cos 40° 2,77 мм. (41) 96

Для каждого типоразмера каркаса состояние полной застильности соответствует вполне определенному значению линейной плотности

нитей. При полной застильности, как показали эксперименты, имеет место приближенное соотношение между шириной и толщиной нити:

где a и b – ширина и толщина нити в структурной ячейке.

С учетом результата (41) и формулы (42) определим толщину нити при полной застильности ячейки:

b0,1a 0,1 2,77 0,277 мм.

3.Определение линейной плотности нитей, соответствующих полной застильности структурной ячейки

Предварительно определим площадь сечения комплексной нити при полной застильности:

42

Далее определим массу комплексной нити длиной 1000 м, с тем чтобы затем перейти на размерность «текс»:

где q – плотность комплексной стеклонити; V – объем комплексной стеклонити.

Элементарное стекловолокно имеет плотность = 2,6 г/см3. Так как волокна (а их в комплексной нити несколько сотен) уложены не плотно, а также не плотно уложены и комплексные нити в структурной ячейке, то плотность армирующей структуры будет существенно меньше. Эту плотность называют кажущейся или фиктивной. Как показали эксперименты, плотность армирующей структуры составляет величину q = 1,3 г/см3. Подставим исходные значения в формулу (44) и определим массу

m qSl 1,3 0,00767 100 000 997 текс.

Это значение и есть линейная плотность комплексных стеклонитей, обеспечивающих полную застильность структурных ячеек каркаса. Обозначим эту величину Тп. з = 997 текс.

4. Определение линейной плотности комплексных нитей, обеспечивающих заданную толщину каркаса

Выше мы определили параметры, соответствующие полной застильности, для заданного типоразмера каркаса:

линейнаяплотностькомплексныхстеклонитейТп. з = 997 текс;

ширина комплексной стеклонити а = 2,77 мм;

толщина комплексной стеклонити b = 0,28 мм.

Если мысленно увеличивать линейную плотность (Т Тп. з), то разница = Т – Тп. з пойдет на наращивание толщины каркаса. В нашем примере заданная толщина каркаса составляет 1,0 мм.

Определим величину линейной плотности комплексных нитей, которые обеспечили бы заданную толщину каркаса. Опыты по плетению каркасов с варьированием линейной плотности

43

комплексных стеклонитей в интервале Т Тп.з показали, что увеличение толщины каркаса примерно пропорционально увеличению линейной плотности используемых нитей. Поэтому можно записать выражение

где Тр – расчетная линейная плотность комплексных стеклонитей, обеспечивающих получение заданной толщины каркаса;

– заданная толщина каркаса;

b – толщинакаркаса, соответствующегополнойзастильности. Подставим в формулу (45) соответствующие значения полу-

ченных параметров и исходных данных:

Таким образом, в результате проведенных расчетов получили значение линейной плотности комплексных стеклонитей, обеспечивающих заданную толщину каркаса = 1,0 мм. Такие нити нужно приготовить перед плетением заданного каркаса. Для этого используют стандартную крученную стеклонить с максимальной линейной плотностью (Т1 = 80…160 текс), которую собирают в несколько десятков сложений, получая таким образом требуемую комплексную нить. Делают это на специальном приспособлении, схема которого приведена на рис. 18.

На практике обычно, получив первый каркас, проводят замеры его толщины и при необходимости корректируют линейную плотность комплексных нитей, используя формулу

где ф – фактическая толщина первого каркаса.

44

6

7

5

4

3

8

2

Рис. 18. Схема приспособления для получения комплексной стеклонити: 1 – вращающийся стол; 2 – бабины; 3 – исходные стеклонити; 4 – стойка; 5 – сборное кольцо; 6 – поворотный ролик; 7 – получаемая комплексная стеклонить; 8 – привод; 9 – приемная кассета

5. Замер толщины плетеного каркаса

Толщину каркаса определяют следующим образом. Его укладывают в форме плоского рукава на стол и корректируют ширину рукава. Зная диаметр каркаса (оправки), вначале определяют его периметр

а затем соответствующую ширину каркаса в состоянии плоского рукава

По этому значению С корректируют ширину рукава, расстегивая для этого каркас прямо на столе в окружном или осевом направлении и доводя его ширину до значения С. Заметим, что именно в таком положении нужно производить дальнейшие замеры.

Далее под каркас, внутрь каркаса и сверху него помещают плоские жесткие мерные пластинки (рис. 19). Делать это надо аккуратно, чтобы не деформировать структуру.

S2

S1

Рис. 19. Схема замера толщины каркаса: 1 – слои каркаса; 2 – пластинки

Затем микрометром замеряют толщины набранных пакетов. Толщину каркаса рассчитывают по формуле

где S1 – толщина пакета;

S2 – толщина трех мерных пластин.

Для самостоятельного решения предлагается определить требуемую линейную плотность комплексных стеклонитей для каркаса диаметром d = 80 мм; с толщиной = 0,8 мм и = 30 .

46

48

Учебное издание

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Методические указания к практическим занятиям

Составитель Б. Д. Олейник

Редактор и корректор О. Н. Довбилкина

Лицензия ЛР № 020370

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Подписано в печать 07.03.07. Формат 60×90/16. Набор компьютерный. Усл. печ. л. 3,125.

Тираж 100 экз. Заказ № 36.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Издательство Пермского государственного технического университета.

Адрес: 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. (342) 2-198-033.

49