Моделювання процесу тертя в текстильних матеріалах

Abstract

Мета роботи – створити модель визначення коефіцієнту тертя текстильних матеріалів для виявлення основних факторів, що впливають на процес тертя, з урахуванням структурних та механічних властивостей матеріалів. Шорсткість твердих тіл та основні параметри шорсткості, такі, як висота мікронерівностей, їх крок, загострення та ін. описані в багатьох стандартах і наукових працях. Однак моделювання процесу тертя в таких системах дуже ускладнюється у зв’язку з нерівномірністю розподілу мікрошорсткостей. Аналіз літературних даних засвідчив, що шорсткість поверхні текстильних матеріалів - важливий та ефективний фактор прогнозування тактильних властивостей виробів різного призначення. Оцінювання шорсткості поверхні, як правило, здійснюється з використанням суб'єктивних та об'єктивних методів, причому останні можуть бути контактними та безконтактними. В роботі розроблена модель визначення коефіцієнту тертя текстильних матеріалів для виявлення основних факторів, що впливають на процес тертя з врахуванням структурних і механічних властивостей матеріалів. Сила тертя представлена, як комбінація двох основних факторів. Перший – пружний опір деформуванню, другий – адгезійний опір при стисканні структурних елементів матеріалу. Встановлено основні параметри, що впливають на коефіцієнт тертя текстильних полотен – модулі пружності структурних елементів, їх геометричні параметри – поверхнева густина текстильного матеріалу, лінійна густина структурних елементів. Одержані результати дозволяють якісно передбачати зусилля тертя текстильного матеріалу з відомими параметрами його структурних елементів, а також нормувати ці параметри для створення матеріалів з заданими показниками тертя. Отримані результати надають можливість підбору ниток, що формують текстильний матеріал, за значеннями модуля пружності, товщини, щільності розташування для забезпечення мінімальної сили тертя.

Цель работы – создать модель определения коэффициента трения текстильных материалов для выявления основных факторов, влияющих на процесс трения, с учетом структурных и механических свойств. Шероховатость твердых тел и основные параметры шероховатости, такие, как высота микронеровностей, их шаг, острота и др. описаны во многих стандартах и научных трудах. Однако моделирование процесса трения в таких системах очень усложняется в связи с неравномерностью распределения микрошероховатостей. Анализ литературных данных показал, что шероховатость поверхности текстильных материалов - важный и эффективный фактор прогнозирования тактильных свойств изделий различного назначения. Оценка шероховатости поверхности, как правило, осуществляется с использованием субъективных и объективных методов, причем последние могут быть контактными и бесконтактными. В работе разработана модель определения коэффициента трения текстильных материалов для выявления основных факторов, влияющих на процесс трения с учетом структурных и механических свойств. Сила трения представлена как комбинация двух основных факторов. Первый - упругое сопротивление деформированию, второй - адгезионное сопротивление при сжатии структурных элементов материала. Установлены основные параметры, влияющие на коэффициент трения текстильных полотен - модули упругости структурных элементов, их геометрические параметры - поверхностная плотность текстильного материала, линейная плотность структурных элементов. Полученные результаты позволяют качественно предусматривать усилие трения текстильного материала с известными параметрами его структурных элементов, а также нормировать эти параметры для создания материалов с заданными показателями трения. Полученные результаты дают возможность подбора нитей, формирующих текстильный материал, по значениям модуля упругости, толщины, плотности расположения для обеспечения минимальной силы трения.

Create a model for determining the coefficient of friction of textile materials to identify the main factors influencing the process of friction, taking into account the structural and mechanical properties of materials. Roughness of solid bodies and the main parameters of roughness, such as the height of micro-irregularities, their pitch, sharpening, etc. described in many standards and scientific papers. However, the modeling of the friction process in such systems is very complicated due to the irregularity of distribution of microroughness. The analysis of literature data showed that the surface roughness of textile materials is an important and effective factor in predicting the tactile properties of products for various purposes. Estimation of surface roughness is usually carried out using subjective and objective methods, and the latter can be contact and non-contact. The paper develops a model for determining the coefficient of friction of textile materials to identify the main factors influencing the friction process, taking into account the structural and mechanical properties of materials. Friction force is presented as a combination of two main factors. The first is the elastic resistance to deformation, the second is the adhesive resistance to compression of the structural elements of the material. The main parameters influencing the coefficient of friction of textile fabrics - modulus of elasticity of structural elements, their geometrical parameters - surface density of textile material, linear density of structural elements are established. The obtained results allow to qualitatively predict the friction forces of a textile material with known parameters of its structural elements, as well as to normalize these parameters to create materials with specified friction indices. The obtained results make it possible to select the threads that form the textile material, according to the values of the modulus of elasticity, thickness, location density to ensure the minimum friction force.