Тканая лента для гашения ударной нагрузки и способ ее изготовления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСМИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A 8TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 25854 98/25-12 (22) 02. 03,78 (46 ) 07.04.83. Бюл.913 (72) В.А. Иарков, В.Н. Филатов, И.С. Кернасовский и Л.В. Гарина (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт текстильно-галантерейной промышленности (53) 677.066(088.8 ) (56) 1. Патент США 9 3756288, кл.139-383Р, 1973.

2. Выложенная заявка ФРГ

Ф 2364956, кл. 62, а 3, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 390213, кл. D 03 )) 15/00, 1971.

4. Патент США Р 2471166, кл.139383, 1949 (прототип). (54 ) ТКАНАЯ ЛЕНТА ДЛЯ ГАШЕНИЯ УДАРНОЙ

НАГРУЗКИ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗ ГОТОВЛЕ НИЯ. (57 ) 1. Тканая лента для гашения ударной нагруз ки, содержащая раз рываелиае при приложении нагрузки основные нити и неразрываемые при приложении нагрузки основные н уточные нити, образующие чередующиеся по длине ленты каркасные „частки, участки, разрываемые при приложении нагрузки, „„SU„„860565 А

3(59 Р 16 F 7/12 9 039 1/00

А 62 В 35/00 и петельные участки, служащие для восприятия нагрузки после разрыва, :отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее работы, каждый иэ петельных участков выполнен тканым иэ неразрываемых основных и уточных нитей и охватывает соответствующий ему участок ленты, разрываемый при приложении нагрузки.

2. Способ изготовления ленты по п.1, путем формирования ее участ ков из основных и уточных нитей, отлич ающий с.:я: тем, что ! при образовании петельного участка удерживают наработанный каркасный участок в зоне тканеформирования, Я выводят из нее разрываемые основные нити и переплетают неразрываемые основные и уточные нити, формируя петельный участок, после чего вводят в зону тканеформирования ранее выведенные разрываемые основные нити Я и совместно с неразрываемыми основ.ными и уточными нитями ткут очеред- QO ной каркасный участок, отводя из ф эоны тканеформирования предыдущий ,каркасный участок.

860565

Изобретение относится к текстиль. ной промышленности, а более конкрет но к ткацкому производству,и касается тканой ленты для гашения ударной нагрузки, которая может найти применение для изготовления транспортных ремней безопасности, страховых фалов для монтажников-высотников и любых других энергопоглощающих элементов.

Известна тканая .лента для гаше- 10 ния ударной нагрузки, используемая в ремнях безопасности. Эта лента состоит из первой высокорастяжимой нити основы средней разрывной прочности, второй и третьей нитей ос- 5 новы малой разрывной прочностн, малорастяжимой основы средней разрывной прочности и среднерастяжимой основы или основы высокой разрывной прочности и малорастяжимой по сравнению, с разрывной прочностью и растяжимостью первой нити основы. Уточная нить обладает средней разрывной прочностью и высокой растяжимостью. Все нити основы достаточно крепкие и 25 не рвутся пока прилагаемая начальная нагрузка не достигнет 200-1000 кгс.

Нити основы обладают достаточной разрывной. прочностью, чтобы не удлиняться пропорционально возрастанию нагрузки. При .возрастании. нагрузки выше определенной величины вторая и третья нити основы последовательно и многократно разрываются, но форма ткани сохраняется первой нитью осноьы и утком, пока растяжение не достигнет З5

;определенной величины после достиже-, ния заданного значения начальной нагрузки. В дальнейшем ткань удлиняется без увеличения прилагаемой нагрузки. После снятия нагрузки ткань 40 не приобретает мгновенно первоначаль ную форму из-за воздействия первой и второй нитей основы, что придает ткани ступенчатую эластичность, Кривая "нагрузка — деформация" ткани имеет форму параллелограмма 1 ).

Основными недостатками известной тканой патенты следует считать необходимость подбора или специального изготовления нескольких групп нитей, обладающих заданными разрывной нагрузквй и удлинением, так как в известной ленте в основе необходимо использовать различные по своим свойствам нити. Использование для изготовления ленты нитей с разными свойствами вызывает необходимость высокоточной регулировки их натяжения в процессе тканеформирования, причем натяжения, разч- тного для каждой группы.

Разрыв второй и третьей систем основ- 60 ных нитей не полностью поглощает энергию удара и первые нити основы получают динамическую нагрузку, значительно превышающую разрывную наррцзку второй и третьей систем. Это 6Я приводит к неполному гашению энергии и передаче черезмерных силовых нагрузок на первую систему основных нитей, что нежелательно.

В такой структуре ленты трудно предвидеть, а тем более рассчитать ,количество многократных разрывов второй и третьей систем основных нитей, а следовательно, трудно предвидеть и рассчитывать их энергоемкость.

Известна также тканая лента для ремней безопасности, содержащая среди нитей основы одйу или несколько отдельных индикаторных нитей с меньшей растяжимостью и более коротких, которые могут располагаться в любых местах вдоль ленты, причем упомянутые нити рвутся тогда, когда остальные нити подвергаются избыточным нагрузкам, соответствующим от 1/5 до 1/3 разрывной нагрузки ленты.

Индикаторные нити ввиду их малого количества не могут обеспечить достаточно высокого запаса прочности, а поэтому тканые ленты данного типа не могут ступенчато гасить значительные ударные нагрузки 2 1.

Аналогичная тканая леута для ремней безопасности с индикаторными нитями известна и из авторского свидетельства СССР 3 ).

Одним из оригинальных решений тканой ленты для гашения ударной нагрузки следует считать ленту, которая используется в качестве подвязей парашютной системы. Эта лента состоит из комбинации первой системы нитей основы, предназначенной для разрыва при приложении усилия, и второй си"темы нитей основы, в сумме образующих один тканый слой. Вторая система нитей основы включает группы нитей, которые переплетаются с группами уточных нитей и имеют большую свободную длину, чем нити первой основы, Нити второй системы основы не должны разрываться под действием усилия, что достигается подбором нитей заданной разрывной прочности. Неразрывающиеся нити основы располагают волнообразно, что уменьшает общую длину ленты. При приложении нагрузки на ленту начинают последовательно разрываться нити первой основы и за счет этого гасится ударная нагрузка. при этом лента в целом .удлиняется ступенчато. Конструкция ленты такова, что при разрыве нити первой основы не выскальзывают, а зажимаются внутри ленты. В результате этого при повторном нагружении также будет происходить разрыв нитей первой основы и последующее гашение нагрузки с одновременным удлинением ленты в целом (4 ).

Недостатком этой ленты является низкая надежность работы, так как

860565 последовательный зажим в ленте разрывающихся нитей первой основы нельзя гарантировать. После первого или любого последующего разрыва . не исключена возможность выскальзы- вания нитей первой основы, а не разрыв, а в таком случае снижается эффективность гашения удара.

К недостаткам известной ленты следует отнести .то, что кромочные нити имеют длину, равную нитям пер- 10 вой основы. Следовательно, они будут . разрушаться одновременно с нитями первой основы, что может привести к ослаблению усилия, зажимающего нити первой системы, и проскальэыва- 15 нию их, а не- разрыву.

Наличие длинных основных перекрытий в виде петель иэ неразрушающихся нитей снижает их устойчивость и истирающим нагрузкам и может привести к быстрой потере прочности в процессе эксплуатации, так как эти нити не скреплены уточными, длинные основные перекрытия являются менее энергоемкими, чем части 25 ленты, где основные нити переплетаются с утком, так как в этом случае нити не имеют уработки, а поэтому они менее энергоемкие.

Кроме того, большая длина второй системы основных нитей достигается за счет наполняющих уточных нитей и за счет большего натяжения основных нитей первой системы, имея и виду компенсацию большей вытяжки основных нитей первой системы после выхода из станка. Такой способ имеет весьма ограниченные возможности при получении длины петель требуемых размеров, а также требует постоянного контроля и регулировки натяжения 40 основных нитей первой и второй систем> так как известно, что по мере срабатывания основных нитей с ткацкого навоя их натяжение изменяется.

Таким образом, известная лента имеет сравнительно низкую надежность в работе и низкую энергоемкость нитей основы, образующих петли.

Целью изобретения является повышение надежности работы тканой ленты для гашения ударной нагрузки за счет повышения энергоемкости образующих ее структурных элементов.

Задачей изобретения является создание тканой ленты с контролируемыми характеристиками удлинения, используемой для гашения ударной нагрузки.

При достижений заданной нагрузки способность ленты к удлинению возрас- 60 тает до заданной величины, после че го удлинение строго ограничено. После снятия нагрузки лента не стремится . к восстановлению прежней длины путем . сокращения. 65

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления заявляемой тканой ленты.

Поставленная цель достигается тем, что в тканой ленте для гашения ударной нагрузки, содержащей разрываемые при приложении нагрузки основные нити и неразрываемые при приложении нагрузки основные и уточные нити, образующие чередующиеся по длине ленты каркасные участки, участки, разрываемые при приложении нагрузки, и петельные участки, служащие для восприятия нагрузки после разрыва, каждый из петельных участков, выполнен тканым из неразрываемых основных и уточных нитей и охватывает соответствующий ему участок ленты, разрываемый при приложении нагрузки °

Способ изготовления данной ленты включает формирование ее участков из основных и уточных нитей, при этом при образовании петельного участка удерживают наработанный каркасный участок в зоне тканеформирования, выводят из нее разрываемые основные нити и переплетают неразрываемые основные и уточные ,нити, формируя петельный участок, после чего вводят в зону тканеформирования ранее выведенные .разрываемые основные нити и совместно с неразрываемыми основными и уточными нитями ткут очередной каркасный участок,отводя из зоны. тканеформиррвания предыдущий каркасный участок, На фиг.1 изображен внешний вид ленты, соответствующей реализации одного из вариантов настоящего изобретения. Для получения изображенной .на фиг.1 петельной структуры ленты часть нитей основы — неразрываемые основные нити — имеют переплетение, приведенное на фиг.2,Эти нити основы, переплетаясь с уточными нитями,образуют петли, служащие для восприятия нагрузки после разрушения разрываемых учас ков; Другая часть нитей основы имеет переплетение приведенное на фиг.З. Эти нити основы в месте стыков 1 (фиг.1,3) образуют участки 2 (фиг.1,3 ), разрываемые при приложении нагрузки.

Изготовление подобных лент можно разделить на следующие стадии.

I-ая стадия — изготовление межпетельного каркасного участка 3 (фиг.1,2;3 ). Эта часть ленты изготовляется обычным способом ткачества.

При этом в работе участвуют все нити основы

II-ая стадия — изготовление тканого участка ленты (фиг. 1. 2. 4 ), служащего для образования петли 4, воспринимающей нагрузку после разрушения разываемого участка 2 в месте стыка 1. фиг.1,3 ). Причем ткачество произво- дится при отключенном товароотводящем

860565 устройстве и выведении из зоны тканеформирования нитей, входящих в участ-, ки, разрываемые при приложении нагрузки (фиг.4).

ТП-я стадия — формирование пет« ли из наработанного во 11-ой стадии тканого участка ленты и формирование разрываемого участка, состоящего из основных нитей, входящих в этот участок, совпадающее с началом изготовле ния очередного межпетельного участка. Изготовление этого участка ленты производится обычным способом ткачест ва, т.е. при включенном товароотводящем механизме и участии в работе всех нитей основы. 15

Изготовление тканого участ ка во второй стадии и формирование из него петли в третьей стадии обеспечивается только в том случае, когда суммар- ное натяжение основных нитей, входящих в разрываемый участок, превышает суммарное натяжение неразрываемых основных нитей. Кроме того, длина межпетельного участка 3 (фиг.1,2,3) или количество повторений раппорта 25 в первой стадии (фиг.4 ) должны обеспечивать прочную заработку основных нитей, входящих в разрываемый участок, и исключать перетягивание их из одной петли в другую при разрушении одного из разрываемых участков.

Длина межпетельного участка зависит от выбранного переплетения (оно может быть любым ), а также от плотности нитей по основе и чередования в проборке по ремизам неразрываемых основных нитей и основных нитей, входящих в разрываемый участок. Очевидно, например, что для получения минимального межпетельного участка целеоообразнее выбрать полотняное переплете- 4Q ,ние 1/1, а не атласное, и плотность нитей по основе при этом должна быть максимальной.

Выбор переплетения всех, участков ленты зависит от задаваемых показате -45 лей разрывной нагрузки разрываемых элементов и петель, воспринимающих нагрузку после разрушения разрываемых участков, ширины ленты, ко личества разрываемых участков, необходимых для гашения заданной удерной кинетической энергии.

Когда к такой ленте прикладывают .нагрузку, превышающую заданную проч ность разрываемых участков, разрываемые участки начинают рваться один за другим, обеспечивая постепенное удлинение ленты за счет неразрываемых основных нитей, образующих, петли. Суммарная прочность неразры.ваемых основных нитей должна быть 60 больше суммарной прочности основных нитей, входящих в разрываемый участок

Если количества разрываемых участков достаточно для поглощения ударной кинетической энергии, то кривая на" грузки ленты будет иметь вид, приведенный на фиг.5. Из фиг.5, видно, что восстановление первоначальнойо длины вследствие упругости незначительно.

После Tого, как разрушатся все разрываемые участки способность ленты к удлинению будет определяться в соответствии с кривой нагрузки неразрываемых основных нитей. Если количество разрываемых участков недостаточно для поглощения ударной кинетической энергии, то кривая нагрузки будет иметь вид, приведенный на фиг.б. Для сравнения на фиг.7. приведена кривая нагрузки обычной тканой ленты, Сравнение фиг.5,6,7 показывает, что способность поглощать ударную кинетическую энергию у лент, изготовленных в соответствии с изобретением

-(фиг.5.6 ) значительно выше аналогичной способности лент, изготовленных обычным ткацким способом (фиг.7 ). Характер кривой нагруэки, показанный на фиг.5.6, близок к идеальной кривой нагрузки лент, применяемых в качестве поглотителей ударной кинетической энергии. Эта кривая, видимо должна иметь вид, приведенный на фиг.8. В идеальной ленте снятие нагрузки после поглощения всей ударной кинетической энергии должно происходить без стремления ленты к сокращению и восстановлению своей первоначальной длины.

Выше был приведен пример петельной структуры ленты, изготовленной на базе однослойной ленты полотняного переплетения 1/1. Как уже говорилось, переплетение межпетельного участка и петли может быть любым. Большое коли-. чество вариантов лент петельной структуры можно получать, например, на базе многослойных переплетений. На фиг.9а приведена схема структуры ленты на базе двухслойного переплетения с перевязочной основой. В такой структуре роль разрываемых участков 2 могут выполнять, например, перевязочные нити основы, а неразрываемые нити основы переплетаются обычным мешковым переплетением. Заправочный рисунок такого переплетения приведен на фиг. 9(б ). Повторяя нужное количество раз раппорт в первой стадии, изготовляют межпетельный участок. Затем, отключая во второй стадии товароотводящий механизм, нарабатывают необходимую длину тканого участка ленты иэ неразрываемых основных нитей, выводя при этом из зоны тканоформиро. вания перевязочные основные нити, входящие в разрываемый участок.

В третьей стадии, которая совпадает с началом изготовления очередного межпетельного участка в первой стэ1

860565

Технико-экономическая эффективность использования изобретения состоит в следующем.

В предохранительных поясах типа

ВМ для нефтяников со страховьм фалом, изготовленным из ленты ЛТКкр-36-2000 дии, формируется петля из неразрываемых основных петель и разрываемый участок. Для лучшего формирования петли иногда целесообразно товароотводящий механизм включить с запаздыванием на несколько уточных прокидок, как показано на фиг.9в.

Расположение петель может быть самым разнообразным (фиг.10 ). Их рас.положение зависит от того, где располагаются во второй стадии основные 10 нити, входящие в разрываемый участок. Если они выводятся -иэ эоны тканеформирования вниз, то петля будет формироваться сверху, если они выводятся вверх, то петля формируется 15 снизу. Последовательность формирования петель зависит от узорообраэующих возможностей ткацкого станка.

Длина разрываемых участков может изменяться. Это может достигаться путем включения товароотводящего механизма во второй стадии. Причем включение товароотводящего механизма можно производить в любой момент и любой последовательности. Схе- 25 матичный вид такой ленты и варианты заправочного рисунка приведены на фиг.11. Длина разрываемого участка 1 (фиг.11а,в ) будет зависеть от количества уточных прокидок во второй стадии, сделанных при включенном .товароотводящем механизме (фиг.11,б, . г), Длина разрываемых участков может регулироваться также сочетанием натяжения неразрываемых основных нитей и основных нитей, входящих в разрываемый участок. При сохранении общей закономерности сочетания натяжения этих групп нитей, указанной вы-4() ше, увеличение натяжения нераэрывае- мых основных нитей или ослабление .натяжения разрываемых основных нитей приводит к увеличению длины разрывае-мых участков. . 45

Для повышения энергоемкости ленты разрываемые участки 2 могут.закрепляться на определенных участках 5, как показано на схеме фиг.14, с та- 5) ким расчетом, чтобы после разрушения одного из разрываемых участков 2 удлинение ленты происходило при протаскивании нитей, входящих в разрываемый участок, через закрепляющие участки 5 (фиг.14 ). Величина закреп- Я, ляющего участка, его переплетение должны обеспечивать усилие протаскивания основных нитей, входящих в разрываемый участок, не превышающее прочности разрываемого участка. Ес 60 тественно, что количество закрепляю, щих участков, их расположение в разрываемом участке может быть любым и зависит от уэорообраэующих воэмож костей ткацкого станка. 65

Прочность разрываемых участков может быть различной. На фиг.12 показанг схема и заправочный рисунок ленты, у которой разрываемые участки имеют разную прочность. Это достигается тем, что часть основных нитей, входящих в разрываемый участок в.петлях

6 (фиг.12) переходит в,группу неразрываемых основных нитей, а в петлях

7 (фиг.12 ) входит в разрываемый участок. Количество разрываемых участков, имеющих разную прочность, а также их сочетание может быть любым ч зависит от уэорообразующих возможностей ткацкого станка. Кривая нагрузки лент показанная на фиг.12, имеет вид, приведенный на фиг.13.

Для улучшения технологического процесса ткачества и обеспечения регулируемой плотности по утку при изготовлении тканого участка ленты во 11-ой стадии можно испольэовать способ постепенного уменьшения маха батана в сторону опушки ткани.

При этом описанные выше три стадии -. изготовления ленты будут иметь-следующий вид.

I-ая стадия — изготовлЕние межпетельного участка 3 (фиг.1,2,3). Эта часть ленты изготовляется обычным способом ткачества. При этом в работе участвуют все нити основы.

11-ая:стадия — изготовление тканого участка ленты (фиг.1,2,4), служащего для образования летли 4, воспринимающей нагрузку после разрушения разрываемого участка 2 в месте стыка

1 (фиг.1.3). Причем ткачество произ— водится при отключенном товароотвбдящем устройстве, выведении из зоны тканеформирования нитей, входящих в участки, разрываемые при приложении нагрузки (фиг.4) и постепенном уменьшении маха батана в сторону опушки ленты, заменяющем скорость отвода наработанной ленты товароотводящим устройством при заданной плотности ни. тей по утку.

111-я стадия — формирование петли из наработанного во 11-ой стадии тканого участка ленты и 4>ормирование раз. рываемого участка, состо щего иэ, . основных нитей, входящих в этот участок, совпадающее с началом изготовле ния очередного межпетельного участка.

Изготовление этого участка ленты IIpoизводится обь|чным способом ткачества, т.е. при включенном товароотводящем механизме, участии в работе всех нитей основы и восстановлении полного маха батана.

860565

10 ОО,о

1

4u3$

I !31 1

I фцг. Л

3птпюмнае тварного мианимиа

Программа Ил юооаро мелипма

Тстаоая я стадю о

Ротация

gpnuHeHue

Pun. Х, gA7uHtHue (лента изготовлена обычным ткацким способом, ширина ленты 36 мм, прочность 2000 кгс ), динамическая нагрузка на пояс при сбрасывании манекена

secoM 85 кг с высоты двух метров составляет 800 кгс. Использование в качестве страхового фала лейты предлагаемой петельной структуры позволит снизить динамическую нагрузку в 2-3 раза.

Выпускаемая в настоящее время лента типа ЛКР-65, работающая на раздирание при нагрузке 65,кгс, Программа Фря осноониа ншпв, и аУщих

I разры5аеиый ткем

П югааииа Йя í ðàçрьйаемых псно5ньи нимед офиующах

aumeu имеет удлинение 100%. Для получения усилия при раздирании 250 кгс лента

ЛКР-65 смешивается в четыре сложения. При этом вес одного метра такой композиции составляет 148 r. Как показывают расчеты, использование изобретения позволит получить ленту с усилием при раздирании (разрыве ) разрываемых элементов 250 кгс, удлинением ленты при разрыве 100% при весе одного метра не более 40 r, что в 3,7 раза легче композиции ленты ЛКР-65.

РАПИ г Петля 1

Тстабию Хстодия тстав Епу

ПраЗ и и

ЩгрщРуя ЖЯ66ия

Риг. 1р

36тнение

Фиг. gg

Put. g

Составитель В. Джермакян

Редактор H. Аристова Техред T.Ôàíòà . Корректор В. Гнрняк

Заказ, 6600/3 . . Тираж 923 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Рауыская наб., д. 4/5 ,« -д « «

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4