Выбор способа определения величины давления
Основными критериями качества чулочно-носочных изделий являются следующие: соответствие их линейных размеров требованиям ГОСТа; хорошая растяжимость в длину и ширину в сочетании с плотным облеганием ноги; равномерная петельная структура - без резких переходов на отдельных участках, без полос, не деформированная, максимально устойчивая к роспуску и др.
Для лечебных чулок к этим общим требованиям добавляется следующее главное положение: они должны обеспечить заданное давление на ногу в области голени с постепенным его уменьшением в направлении бедра ноги. О величине давления косвенно можно судить по растяжимости чулок.
Обычно показатели растяжимости борта, паголенка и шейки при эксплуатационных нагрузках определяют на приборе в соответствии с ГОСТ 9175-64 «Методы определения прочности и растяжимости».
Как указывалось ранее, линейные размеры изделия, его усадка, а также давление, оказываемое им на ногу, зависят от предварительного натяжения эластомерной нити. Чем оно больше, тем значительнее ее упругое удлинение, а следовательно, больше последующая усадка по ширине, если речь идет о прокладываемой эластомерной нити, и больше плотность вязания основного переплетения при увеличении натяжения грунтовой нити.
Поэтому при разработке нового метода проектирования исходили из заданного давления, величины опорной поверхности и оптимального предварительного натяжения эластомерной нити для каждого участка чулка.
Функциональные свойства последнего делают необходимой разработку способа комплексной оценки качества, учитывающей также основные требования, предъявляемые к изделию.
Очевидно, объективными показателями могут быть давление, оказываемое чулком на ногу, в сочетании с растяжимостью при конкретных нагрузках. Эти показатели, а также величину предварительного натяжения резиновой нити можно принять и для экспериментального контролирования теоретического расчета чулок.
Давление, оказываемое лечебным чулком на ногу, находится в прямой зависимости от его растяжения. Следовательно, терапевтический эффект от ношения чулок является функцией их правильного подбора, т. е. соответствия антропометрическим данным, стадии заболевания, степени отечности конечности и т. п., а также технологических параметров изготовления чулок. Существует мнение, что при соответствии растяжимости чулка полноте ноги давление на всех участках, за исключением пятки и подъема, где оно вдвое больше, примерно одинаково. Определять его предполагается «отрыванием» с регистрацией необходимой для этого силы пружинным динамометром.
Однако этот способ не обеспечивает достаточной точности. Для оценки качества тонких капроновых чулок был предложен показатель его давления на подъеме и пятке, который должен характеризовать плотность облегания ноги (без образования складок на подъеме). Конкретным объективным показателем качества пяточного кармана предлагается коэффициент увеличения площади его поверхности в момент перехода из плоского состояния в объемное (растянутое) при допустимой величине давления. Следует, однако, заметить, что с анатомо-физиологической точки зрения измерение давления на участке пятки не целесообразно. При опоре стопы наибольшее давление, действительно, приходится на область пятки, но здесь нет нервов, крупных артериальных сосудов и подкожных вен. Очевидно, целесообразно переделать этот прибор так, чтобы его можно было использовать для определения давления на цилиндрических участках чулка.
Итак, оба варианта определения давления для лечебных чулок не подходят.
В обувной и швейной промышленности давление, оказываемое изделием на тело человека, измеряют при помощи тензодатчиков, закрепляемых непосредственно на изделии.
Однако известные способы их крепления для испытания чулочных изделий не пригодны, так как они нарушают петельную структуру и препятствуют перетяжке нити, возникающей при растяжении чулка. Измерение давления непосредственно на ноге больного является сложной задачей. Для определения качества лечебных чулок может быть использован специальный прибор, принцип действия которого основан на регистрации разности давлений, возникающих за счет вытеснения воздуха из специального резервуара, располагающегося между чулком и ногой. Этот способ измерения также имеет погрешности чувствительности, но сравнительная его простота позволила произвести с его помощью ряд измерений.
Итак, ориентировочно величину давления можно определять либо экспериментально непосредственно на ноге, либо расчетным путем через опорную поверхность, а также предварительное натяжение и растяжимость эластомерной нити при заданной нагрузке. Для теоретического расчета был принят второй вариант, а для сравнения различных типов импортных и отечественных лечебных чулок может быть использован принцип разности давлений.
Для контроля качества лечебных чулок при изменениях технологического режима, заправочных параметров и т. п. целесообразно определять величину давления непосредственно на макете - «условной ноге» или измерять величину растяжения при заданной нагрузке.
Измерение натяжения эластомерной нити в трикотажных изделиях
Колебания размеров и массы трикотажных изделий и полотен, а также разнодлинность чулочных изделий сопровождаются значительными потерями в производстве. Проблема их уменьшения и автоматического нивелирования является весьма актуальной. Причин, вызывающих указанные колебания, чрезвычайно много, но главной является изменение длины нити в петле. Обеспечить стабильную величину последней можно, создав постоянное натяжение нити, например, за счет ее принудительной, порционной подачи для данного участка изделия или путем автоматического регулирования плотности вязания. При изготовлении лечебных чулок, предусматривающих использование эластомерных нитей, целесообразно обеспечить постоянное и вполне определенное натяжение для каждого конкретного участка.
Как известно, равномерное натяжение нити и оттягивание ее излишка являются необходимыми условиями для правильного выполнения процесса петлеобразования. Оно слагается из натяжения в петлеобразующих (рабочих) органах и того, которое получает нить до ее прокладывания. Натяжение, возникающее в рабочих органах в случае провязывания эластомерной нити, может быть рассмотрено при анализе процесса образования петли.
В разработанных вариантах лечебных чулок эластомерная нить только прокладывается, поэтому нас интересовало ее предварительное натяжение, которое она испытывает до входа в вязальную систему машины. Эластомерная нить получает значительные удлинения при малых нагрузках, соответствующих усилиям сматывания с бобины и катушки. Предварительное натяжение является переменной величиной и в общем виде зависит от многих факторов: диаметра, формы и величины паковки; вида и плотности намотки; высоты баллона; угла схода нити с паковки; коэффициента трения нити о нить; суммарного угла перегибов в нитепроводящей системе; величины натяжения, создаваемого специальными приспособлениями; чистоты обработки и степени износа рабочей поверхности приспособлений и т. д. Чем больше предварительное натяжение нити, тем больше ее упругое удлинение при кулировании, и, следовательно, больше последующая усадка и плотность вязания. С целью обеспечения нормального процесса петлеобразования применяют специальные нитенатяжные приспособления для торможения, оттягивания и направления нити. Для предупреждения самопроизвольного (инерционного) движения нити в процессе прокладывания, а также для преодоления неравномерности натяжения при сходе с бобины и распрямления (вытягивания) нити, подаваемой на иглы, применяют тормозные приспособления.
В рассматриваемом случае натяжение эластомерной нити зависит от специального электродвигателя, положения магнитного тормоза, вариатора скорости и программного барабана, а также характера оплетки и выбранного для нее сырья.
Натяжение нити измеряют при помощи консольно крепящихся упругих балочек, на поверхности которых располагаются тензодатчики, соединяемые в четырехплечую мостовую цепь. Измерение характеристики натяжения производилось электротензометрическим методом, позволяющим записать величину натяжения нити, подаваемой к иглам машины, на пленку осциллографа.
Основными характеристиками датчика являются статическая и динамическая.
Статическая характеристика - это функциональная зависимость между изменением входной величины и выходной.
Входная величина - сила натяжения нити, выходная - преобразованный электрический сигнал.
Для таких датчиков линейная зависимость имеет место только до определенного граничного значения.
В эксперименте применялись датчики, для каждого из которых была опытным путем определена граница линейности.
Динамическая характеристика датчика определяет его поведение при быстрых изменениях входной величины. Основные динамические характеристики консольной балочки следующие:
1) постоянная времени - характеризует период, в течение которого выходная величина достигает определенного процента установившегося значения после скачкообразного изменения выходной величины.
Она зависит от частотной характеристики датчика и его демпфирующей способности;
2) время запаздывания - характеризует промежуточный период от момента скачкообразного изменения входной величины до начала изменений выходной. Для датчиков данного типа она принимается равной нулю;
3) частотная характеристика - имеет очень важное значение для правильного измерения процессов, изменяющихся во времени.
При этом необходимо соблюдение следующего условия:
v = 5 v0,
где v - частота процесса;
v0 - собственная частота колебаний балочки.
При определении натяжения соблюдались следующие условия:
1) одну ветвь эластомерной нити располагали в плоскости, нейтральной по отношению к оси датчика, вторую - перпендикулярно его плоскости;
2) датчик устанавливали вместо последнего нитенаправителя, непосредственно перед иглами;
3) тарировку производили подвешиванием груза в плоскости, перпендикулярной датчику;
при этом фиксировалось положение последнего на экране, масштабный коэффициент учитывался при расшифровке пленки. Прямые соответствуют: нижняя - нулю, следующая за ней - 0,2 Н, далее 0,4 Н;
4) скорость записи равна 250 м/с, длина кадра - 500 мм;
5) запись натяжения производилась для всех сорока восьми ступеней программного барабана чулочного автомата. Установка на каждую ступень осуществлялась вручную, при этом счетная цепь была отключена.
На каждой ступени программного барабана вырабатывалась трубка длиной 500 мм.
Расшифровав осциллограммы и обработав полученные результаты методом математической статистики, исследователи получили значение величины натяжения резиновой нити на основных участках чулка (табл. 23).
Таблица 23. Результаты определения величины натяжения резиновой нити
Участок |
Натяжение, определенное экспериментом, Н |
Расчетное натяжение, Н |
Шейка |
0,41 |
0,45 |
Сужение |
0,32 |
0,33 |
От сужения до подколена |
0,16 |
0,17 |
От подколена до подбортника |
0,11 |
0,13 |
Подбортник |
0,07 |
0,08 |
Гарантийная ошибка во всех случаях не превышала 4,0%. Эксперимент подтверждает, что выполнено основное требование медицины относительно величины давления в области голеностопного сустава и постепенного уменьшения давления чулка на ногу в направлении от голени к бедру.
Располагая материалом, характеризующим величину натяжения резиновой нити, с помощью специальных механизмов, обеспечивающих ее подачу к вязальной системе, можно изменять в нужных пределах основные медико-технологические параметры чулок.