Пашин Евгений Львович, доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в АПК»
Учебный городок, д. 34, пос. Караваево, Костромской р-н, Костромская обл., 156530
Evgenij L. Pashin, DSc in Engineering, professor, professor at the Department of Technical Systems in Argo-Industrial complex
Uchebnyy Gorodok, 34, Karavaevo, Kostroma Oblast, 156530
Орлов Александр Валерьевич, кандидат техн. наук, доцент кафедры «Информационные системы и технологии»
ул. Дзержинского, д. 17, г. Кострома, Костромская область, 156005
Alexander V. Orlov, PhD in Engineering, associate professor at the Department of Information Systems and Technologies
Str. Dzerzhinsky, 17, Kostroma, Kostroma Oblast, 156005
В статье представлены результаты исследований, связанных с разработкой метода оценки изгибной жесткости лубяных волокон в условиях скоростного изгиба, необходимого для решения задач по импортозамещению хлопка. В отличие от стандартных испытаний усовершенствованный метод должен обеспечивать имитацию реальных механических нагрузок, имеющих место при переработке волокон и эксплуатации получаемых материалов. Для оценки изгибной жесткости волокон при скоростном прогибе предложено применить схему нагружения (соответствующую положениям теории Эйлера-Бернулли) закрепленного консольным образом образца с последующим определением совершаемой при изгибе работы и деформации при взаимодействии с маятником копра. Величину деформации образца предложено определять на основе контроля моментов времени расхождения угловых скоростей, возникающих при рабочем (в процессе испытания) и холостом перемещениях маятника. Особенностью определения времени расхождения явились уточненные расчеты: угловой скорости маятника с учетом сил сопротивления его движению на холостом ходу; периодов колебаний маятника на разных этапах его перемещения в условиях взаимодействия с образцом; момента времени начала и окончания взаимодействия при изгибе образца с использованием метода дихотомии при аппроксимации значений угловой скорости; изменения угловой скорости на разных этапах его перемещения в условиях взаимодействия с образцом. Указанные уточненные расчеты явились основой обобщенного алгоритма определения деформации изгиба при взаимодействии с маятником копра, реализуемого на ЭВМ. Созданный программно-аппаратный комплекс для испытания по предложенному методу обеспечивает возможность определения затрат энергии и возникающей деформации волокон при скоростном изгибе. Обеспечивается также визуализация угловой скорости маятника. Сравнительные испытания лубяных волокон разной природы выявили различия по их изгибной жесткости. Испытывая волокна льна, крапивы и пеньки, установлены значения их изгибной жесткости, соответственно, 1,42, 2,53, 6,45 н‧мм2. Полученные данные согласуются с общепризнанными представлениями о свойствах испытанных лубяных волокон.
The article presents a method of measuring bending rigidity of flax fiber during high-speed bending. This method is an important part of the effort to reduce the dependency on imported cotton. Unlike the standardized testing methods, the suggested approach closer imitates the conditions present during fiber processing and exploitation of fiber products. For evaluation of bending rigidity of flax fiber during high-speed bending there was used the scheme of loading (meeting the factors of Eule – Bernoulli theory) of a sample fixed in a cantilevered way with the following determination of the work done by bending and deformation by interaction with impact pendulum. The value of sample deformation was determined on the basis of the control of moments of the time of angle velocities deformation which took place by operating movement (during the tests) and free movement of the pendulum. The specific feature of determining the time of deformation were more precise calculations: of angle velocity of the pendulum considering the force of resistance to its free movement; of pendulum motion periods at different stages of its movement during its interaction with the sample; of the time of starting and finishing the interaction by sample bending using the method of dichotomy by approximation of angle velocity values; of angle velocity variation at different stages of its movement during its interaction with the sample. These more precise calculations has become the basis of generalized algorithm for determining the bending deformation by interaction with impact pendulum, done by electronic calculator. A hardware-software complex has been created that employs this algorithm to measure and visualize both sample deformation and pendulum energy loss, as well as angular velocity of the pendulum. A comparison of different kinds of natural bast fibers has been performed – specifically, flax, nettle and hemp. The bending rigidity of these samples has been determined to be 1.42, 2.53 and 6.45 newton‧mm2 accordingly. These differences match the well-known properties of those materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.