Сопротивление, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, находящихся под действием нормальной нагрузки, называется трением скольжения. В текстильных материалах, у которых на поверхности имеются неровности, извитки, чешуйки, торчащие кончики волоконец, возникает еще цепкость, т. е. сопротивление относительному перемещению двух соприкасающихся тел при нулевой нагрузке. Совместное проявление трения и цепкости называется тангенциальным сопротивлением.
Молекулярно-механическая теория, объясняющая природу трения. Согласно этой теории, трение обуславливается как молекулярным, так и механическим воздействием, которое может возникать лишь в точках фактически соприкасающихся или тесно сближенных поверхностей. Наложенные друг на друга поверхности соприкасаются лишь микроскопическими выступами, имеющимися на этих поверхностях, в результате чего образуются единичные фрикционные связи. Площадь этих выступов обычно меньше 1 % от общей площади всех соприкасающихся тел.
Площадь контакта возрастает при увеличении нормального, т. е. перпендикулярного площади касания давления. Под влиянием давления выступы поверхностей взаимно внедряются и на прижатых друг к другу элементах поверхностей возникают силы молекулярного взаимодействия. Внедрившиеся выступы соприкасающихся поверхностей взаимно зацепляются. Преодоление механического зацепления и молекулярного взаимодействия называется трением.
Единичные фрикционные связи могут осуществляться тремя способами: взаимным внедрением поверхностей соприкасающихся тел (рис. 11-47, а), молекулярным сцеплением поверхностей (рис- 11-47, б) и взаимным зацеплением макронеровностей (рис. 11-47, в). Суммируя все элементарные силы, получаем силу тангенциального сопротивления на всей площади фактического контакта:
где Т — элементарная сила тангенциального сопротивления;
а и β — параметры, зависящие от механических и молекулярных свойств соприкасающихся поверхностей; N — сила нормального давления. Произведение β N выражает трение скольжения, а аSф — цепкость.
Основной характеристикой, определяющей тангенциальное сопротивление, является коэффициент тангенциального сопротивления f, являющийся отношением сил тангенциального сопротивления (или трения) Т к нормальному давлению N, т. е.:
Подставив в формулу значение:
Рис. II-47. Способы осуществления единичных фрикционных связей; а — взаимное внедрение поверхностей; 6 — молекулярное сцепление поверхностей; в — взаимное зацепление макронеровностей.
которое называется обобщенным законом трения.
Из приведенного соотношения следует, что с увеличением нормального давления N коэффициент тангенциального сопротивления уменьшается. Это положение может быть подтверждено данными (рис. 11-48) о зависимости коэффициентов тангенциального сопротивления различных искусственных волокон от величины нормального давления.
Рис. 11-48. Зависимость коэффициента тангенциального сопротивления искусственных волокон от нормального давления: 1 —- ацетатного; 2 — медно-аммйачного; 3 — полинозного; 4 — вискозного.
Рис. I1-49. Наклонная плоскость.
Усилие, необходимое для разрушения связи взаимно внедрившихся элементов двух соприкасающихся поверхностей, зависит от скорости приложения нагрузки и скорости скольжения. Зависимость коэффициента тангенциального сопротивления от скорости скольжения v выражается формулой:
где, а, b, с и d — параметры, зависящие от свойств соприкасающихся тел и от величины давления; е — основание натурального логарифма.
Трение скольжения всегда сопровождается выделением тепла. Многочисленными исследованиями доказано, что чем больше скорость перемещения соприкасающихся тел, тем меньше коэффициент тангенциального сопротивления. Коэффициент трения покоя, как правило, больше коэффициента трения движения. Коэффициент трения также увеличивается в зависимости от времени контакта соприкасающихся поверхностей и влажности.
Для определения коэффициента тангенциального сопротивления (трения) имеется большое количество приборов. Наиболее простым и широко применяемым для тканей, трикотажа и других материалов является наклонная плоскость (рис. 11-49), угол наклона которой можно изменять. На плоскости доски укрепляют испытуемую ткань. Такой же тканью или другой, в зависимости от условий опыта, обтягивают колодку, которую укладывают на наклонную плоскость. Изменяя угол наклона а наклонной плоскости отмечают, при каком его значении колодка начинает перемещаться по плоскости. При этом возникают силы тангенциального сопротивления Т, представляющие собой реакцию силы 6, заставляющей перемещаться колодку. Из разложения сил следует, что:
Сила нормального давления на плоскость равна:
Коэффициент тангенциального сопротивления определяют так:
Недостатком этого метода является непостоянная величина давления и различная продолжительность неподвижного контакта между исследуемыми материалами. Роль трения и цепкости в текстильных материалах очень велика как в процессе их получения, так и при использовании. Благодаря трению, возникающему между волокнами при их скручивании в пряжу, можно получить нити непрерывной длины из коротких волокон. Силы тангенциального сопротивления удерживают нити в тканях в занятом ими положении и препятствуют их смещению.
При образовании трикотажа нить, изогнутая в петлю, благодаря трению между нитями, волокнами и внутри волокон сохраняет приданную ей форму. В нетканых материалах, чем выше трение между волокнами, тем меньше возможность сдвига и лучше их закрепление в общей структуре материала. Трение между волокнами в нетканых материалах может быть увеличено путем повышения их шероховатости при обработке дисперсиями кремниевой кислоты и веществами, полученными на основе абиетиновой кислоты.
Характер поверхности нитей, определяющий величину коэффициента тангенциального сопротивления, зависит от цепкости волокон, степени их изогнутости или распрямляемости, беспорядочного или параллельного расположения волокон в нитях, наличия коротких торчащих волоконцев, делающих нити пушистыми, а также компактности и жесткости нитей, обуславливаемых круткой.
Если силы тангенциального сопротивления недостаточны и не могут противостоять механическим усилиям, испытываемым тканью в процессе ее эксплуатации в одежде, происходит раздвижка нитей в швах изделия и осыпание ткани, т. е. скольжение нитей по ее обрезаемому краю. Устойчивость нитей к раздвижке обуславливается структурой ткани и силами трения и взаимного сцепления, возникающего между нитями основы и утка в процессе изготовления и отделки ткани.
Читайте также: Ткань оранжевая с рисунком
При раскрое ткани и трикотажа, имеющих небольшой коэффициент тангенциального сопротивления, происходит смещение слоев в настиле. Поэтому настилы выполняются с небольшим числом слоев и перед разрезанием слои настила укрепляются специальными зажимами. В процессе пошива эти ткани могут также смещаться один слой относительно другого. При проколе материалов иглой, имеющих небольшой коэффициент тангенциального сопротивления, разрушение нитей материала иглой возникает редко. Истирание тканей трикотажа и нетканых материалов в одежде в процессе носки и образование пиллинга связано с трением. Для удобства надевания и снимания верхней одежды, а также для обеспечения свободы движений человека необходимо, чтобы подкладочные ткани обладали незначительным коэффициентом тангенциального сопротивления.
ДЛЯ ПОДНЯТИЯ ПАЦИЕНТА И ПОДЪЕМНЫЕ
УСТРОЙСТВА ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ПАЦИЕНТА
 |
 |
 |
 |
 |
Травмы спины медработников могут быть результатом силового напряжения при поднятии тяжести, в том числе при перемещении больных.
Если есть возможность, следует воздержаться от подъема пациентов вручную. Для этого можно использовать вспомогательные средства или подъемные устройства.
1. «Рукав» из ткани с очень низким коэффициентом трения (easyslide) — простейшее устройство для перемещения больного.
Показания к применению: позволяет без особых усилий перемещать пациента с кровати на каталку, с каталки на кровать, на операционный, рентгеновский, массажный столы.
- легкое скольжение с одной поверхности на другую по «рукаву», изготовленному из материала с очень низким коэффициентом трения;
- можно перемещать пациентов с любой массой тела;
- многоразовый чехол может стираться или дезинфицироваться любым дезинфекционным средством.
Существует несколько разновидностей этого приспособления:
· стандартный — для перемещения с одной поверхности на другую (фото а и б);
· маленький (minislide) предназначен для пациентов, обладающих некоторой подвижностью, позволяет им самостоятель-но переместиться с кровати в кресло, на стул, из автомобиля на кресло-каталку.
 |
2. Коврик,который не дает скользить плечам и бедрам пациента (turnslide),благодаря этой модели пациента можно регулярно поворачивать в постели
3. Пластиковая доска (easyglide) — приспособление, размером 75 х 25 сантиметров, позволяющее плавно перемещаться из одного положения в другое.
Показания к применению: обеспечивает плавное передвижение, или скольжение с кровати в кресло, на унитаз, сидение автомобиля.
· незаменима при различной высоте поверхностей;
· выдерживает массу до 120 килограммов;
· обрабатывается любыми дезинфицирующими средствами.
 |
 |
Удобный пояс (easybelt).
Показания к применению: перемещение пациента с кровати на кресло-каталку, с кресла на унитаз или в машину; поддержание пациента во время ходьбы; помощь пациенту при подъеме с кровати или пола.
· наличие большого количества ручек;
· нескользкая внутренняя поверхность пояса;
· удобная конструкция пряжки позволяет легко застегивать и хорошо фиксировать пояс;
· не открывая застежки, пояс можно затянуть потуже или расслабить;
· пояс имеет мягкую внутреннюю прокладку, поэтому пациент чувствует себя комфортно, надевая его.
Пояс выпускается трех размеров:
- маленький — имеет три ручки для поддержания пациента;
- средний — имеет четыре ручки для поддержания пациента;
- большой — имеет пять ручек для поддержания пациента.
Тангенциальное сопротивление (трение)
Многие показатели свойств текстильных материалов, такие, как сопротивление истиранию, устойчивость нитей к раздвиганию в швах, осыпаемость нитей из срезов ткани, прочность и растяжимость, распускаемость трикотажа, и др. в значительной степени определяются силами внешнего трения при контактном взаимодействии материалов, нитей и волокон, формирующих эти материалы. От трения зависят условия выполнения и параметры многих технологических операций изготовления швейных изделий (настилания материалов и их разрезания, стачивания на швейных машинах), а также выбор конструкций швов, методов обработки открытых срезов материалов и т. д. В зависимости от трения определяется назначение материала. Например, в качестве подкладки используют материалы с малым тангенциальным сопротивлением. / Таким образом, трение текстильных материалов играет важную ‘роль в технологии швейного производства и оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики этих материалов, i’ Сила, противодействующая относительному перемещению одного тела по поверхности другого в плоскости их соприкосновения,
Lзывaeтcя силой трения скольжения. Основной количественной рактеристикой трения является коэффициент трения скольжения = F/N, где F — сила трения; N — сила нормального давления. Существенное влияние на проявление сил трения скольжения :азывают состояние поверхности материалов, давление между ни — 1, скорость приложения нагрузки, время контакта, температу- , влажность и т. д. Кроме того, трение скольжения вссгда сопро — Ждается выделением теплоты, явлениями трибоэлектричества. Природа трения при контактных взаимодействиях твердых тел ень сложна. Большинство материалов имеет неровную шерохо — тую поверхность. При соприкосновении такие поверхности кон — Ктируютв основном выступающими участками. При увеличении
давления эти участки сплющиваются и и зависимости от природы материала, характера поверхности возможно межатомное или межмолекулярное взаимодей — Рис. 2.38. Соприкосновение ствие, сваривание в точках контакта, двух шероховатых поверх- Согласно современным представле — ностеи ниям (И. В. Крагельский, Г. М. Бартенеи
Читайте также: Игрушки из ткани своими руками для домашних
И др.) возникновение сил трения обусловливается проявлением фактического контакта двух соприкасающихся поверхностей и нарушением этого контакта при скольжении. Внешнее трение твердых тел имеет двойственную (молеку- лярно-механическую и адгезионно-деформационную) природу.
И. В. Крагельский предложил молекулярно-механическую теорию, согласно которой проявление сил трения есть результат механического и молекулярного взаимодействий соприкасающихся поверхностей. При соприкосновении материалов, имеющих микронеровности, выступы и углубления, возникают фрикционные связи, обусловленные взаимным сцеплением неровносгей, молекулярным взаимодействием на участках совпадающих микроскопических выступов или поверхностным взаимодействием (рис. 2.38). Природа этих связей зависит от вида материала и носит вязкоупругий характер. Площадь контактов, обусловленных этими связями, обычно очень мала, значительно меньше площади соприкосновения материалов.
Таким образом, суммарные силы трения определяются двумя основными факторами: силами межмолекулярного взаимодействия и силами механического сцепления материалов, действующими не по всей поверхности соприкосновения материалов, а только на площади их фактического контакта. При условии действия сил сцепления наряду с силами трения скольжения суммарная сила представляет собой силу тангенциального сопротивления. Так как текстильные материалы характеризуются крайне неровной шероховатой поверхностью, имеющей глубокие впадины и выступы, то во всех случаях соприкосновения этих материалов будет проявляться сила тангенциального сопротивления.
Связями, действующими в зоне контакта, определяется элементарная сила тангенциального сопротивления т, которая можег быть представлена следующим образом:
Где аир — коэффициенты, зависящие от природы соприкасающихся поверхностей; п — элементарная нормальная сила.
Суммируя все элементарные силы тангенциального сопротивления на всей поверхности фактического контакта площадью S]i,. Получаем
£де а5ф — сила сцепления; (ЗУУ — сила трения скольжения; N — Общая величина нормального давления.
Основная характеристика, определяющая тангенциальное сопротивление, — коэффициент тангенциального сопротивления /0 представляющий собой отношение сил тангенциального сопротивления (или трения) Та к величине нормального давления N, т. е.
Подставив в формулу значение Т0 = а5ф + (3/N, получим соотношение
Расчеты силы тангенциального сопротивления для реальных условий представляют большие сложности. Поэтому в практике принято значение коэффициента тангенциального сопротивления определять экспериментально. Существует несколько методов определения этого коэффициента. Наиболее простым и широко применяемым для текстильных материалов является метод наклонной плоскости, при котором трение поверхности материала определяЮт следующим образом.
На наклонной плоскости (рис. 2.39) укрепляют испытываемый материал. Колодку обтягивают таким же материалом. Изменяя угол У, фиксируют его величину, при которой колодка весом /нк начинает перемещаться. Сила тангенциального сопротивления Т0 и сила нормального давления УУ соответственно равны:
Коэффициент тангенциального сопротивления для различных! Тканей 0,3—1. Он зависит от многих из указанных выше факторов, |а также от волокнистого состава и вида нитей, переплетения и Плотности материала и т. д.
! На графиках (рис. 2.40) показана зависимость коэффициента [Тангенциального сопротивления некоторых тканей от величины Нормального давления.
Для определения силы тангенциального сопротивления текстильных материалов в КТИЛПе разработано приспособление к разрывной машине, в котором использован зажим Эдерлея для текстильных воло-
«Рис. 2.39. Определение коэффициента тангенциального сопротивления материала методом наклонной плоскости
Рис. 2.40. Кривые изменения коэффициента тангенциального сопротивления тканей:
А — при трении ткани о ткань: б — при трении ткани о стальную полированною поверхность; I — для сатина; 2 — для полушерстяного шевиота; 3 — для cepoum — цельного сукна; 4 — для бязи
Кон. При испытании материалов с применением этого приспособления показателем силы тангенциального сопротивления служит усилие, необходимое для смещения пробы относительно губок зажима.
Раздвигаемость и осыпаемость тканей. Силы тангенциального сопротивления удерживают нити в тканях, препятствуют их смещению. Если силы тангенциального сопротивления нитей недостаточны, чтобы противостоять механическим усилиям, испытываемым тканью, нити сдвигаются и осыпаются.
Степень закрепления нитей в ткани оценивается показателями ее раздвигаемости и осыпаемости. Раздвигаемостью ткани называют смещение нитей одной системы относительно нитей другой системы под действием внешних сил. Осыпаемость — это выпадение нитей из открытых срезов ткани.
Нити в ткани удерживаются силами трения и сцепления. Чем меньше коэффициент трения, тем легче нить выскальзывает из среза и легче смещается в ткани. Чем больше площадь поверхности контакта нитей основы с нитями утка, тем больше поверхность, на которой развивается трение. С увеличением числа нитей на 10 см и уменьшением длины перекрытий растет коэффициент связанности ткани и уменьшается возможность смещения и осыпания нитей. Так, в тканях полотняного переплетения возможность смешения и осыпания нитей меньше, чем в тканях сатинового переплетения.
Увеличение числа нитей на 10 см одной системы вызывает уменьшение длины волн другой, противоположной, системы, что, свою очередь, приводит к увеличению угла обхвата нитей ripoi’1′ воположной системы. В результате этого сцепление между нигям»
Увеличивается, смещение и отделение каждой крайней нити требуют вес большего усилия. Таким образом, с увеличением числа нитей одной системы осыпание нитей противоположной системы уменьшается.
Читайте также: Какая сминаемость льняных тканей
В тканях 1-й фазы строения больше осыпаются нити утка, а в тканях 9-й фазы — нити основы. Осыпание нитей в тканях 5-й фазы строения при одинаковом числе нитей на 10 см и толщине пряжи основы и утка примерно одинаковое в обоих направлениях.
Большой осыпаемостью и раздвигаем остью обладают ткани с резко различающимися толщинами нитей основы и утка. Существенно изменяют связанность нитей в ткани отделочные операции. Опаливание, стрижка, ширение увеличивают обособленность нитей в ткани, повышая возможность их раздвигания и осыпания. Аппретирование и валка закрепляют нити и, наоборот, уменьшают раздвигаемость и осыпаемость тканей.
Существует ряд признаков, характерных и для раздвигаемости, и для осыпаемости тканей, тем не менее нельзя считать причины ‘этих двух явлений полностью одинаковыми. Если раздвигаемость швов зависит прежде всего от возможности смещения нитей по причине малого числа нитей на 10 см и слабого закрепления нитей в структуре ткани, то на осыпаемость швов большое влияние оказывает жесткость нитей, определяющая их стремление распрямиться и, освободившись от искусственно изогнутого положения, выскользнуть из ткани. Жесткость нитей затрудняет их взаимную связь и, следовательно, увеличивает осыпаемость тканей.
Нити осыпаются в различных направлениях ткани неодинаково. Нити основы осыпаются легче, чем нити утка, что объясняется их большей круткой, придающей нитям жесткость и гладкую поверхность. Наиболее интенсивно осыпаются нити при разрезании тка — !ни под углом около 15° к нитям основы, наименее интенсивно — £под углом 45°. Поэтому для уменьшения осыпаемости зубцы по (Краю тканей высекают под углом 45°. Для легкоосыпающихся тканей ширину шва увеличивают в 1,5—2 раза, усложняют его конструкцию.
‘ Таким образом, осыпаемость тканей вызывает необходимость Введения дополнительных операций в швейном производстве, увеличивает нормы расхода тканей из-за дополнительных припусков ра швы.
I Осыпаемость ткани определяется на разрывной машине с помощью несложного приспособления (рис. 2.41). Усилие, необходимое для сбрасывания иглами двухмиллиметрового слоя нитей из рреза пробы (полоски) ткани шириной 30 мм, служит показателем осыпаемости. Различают ткани: легкоосыпающиеся, выдерживающие усилие до 2,9 даН; средней осыпаемости, выдерживаю — РШе усилие 3 — 6 даН; неосыпающиеся, выдерживающие усилие Ролее 6 даН. Хлопчатобумажные ткани ситец и бязь имеют пока-
Рис. 2.41. Схема приспособления ЦНИХБИ для определения осыпаемости ткани: 1 — игла; 2 — проба
Затель осыпаемости 10—12 даН, шерстяная ткань бостон — более 7 даН, шелковая подкладочная — около 2 даН.
Исследуя осыпаемость тканей, А. М. Рыжникона (ЦНИИШП) установила, что главным фактором, вызывающим осыпание нитей, является трение, а существенное влияние на осыпаемость оказывает влага. А. М. Рыжникова предложила осыпаемость стираемых тканей определять в мокром виде, а нестираемых — в сухом виде на приборе ПООН (рис. 2.42). Показателем осыпаемости в этом случае служит ширина, мм, образовавшейся бахромы нитей (с точностью до 0,1 мм).
Во ВНИИПХВ разработаны метод и прибор ПООТ для определения осыпаемости тканей (ГОСТ 3814— 81). Пробу (на приборе возможно одновременно испытывать 20 проб) размером 30 х 40 мм закрепляют в зажим прибора так, чтобы длина свободно провисающего конца пробы составляла 20 мм. За каждый цикл движения абразива (щетки) пробы подвергаются воздействию с двух сторон, испытывая комплексное действие удара, трения, изгиба и встряхивания. За показатель осыпаемости принимается размер бахромы, образующейся в результате выпадения нитей из пробы ткани после 5000 циклов воздействия абразива на пробу.
Раздвигаемость ткани определяется на разрывных машинах с помощью приспособления (рис. 2.43). Усилие, которое необходимо приложить, чтобы вызвать смещение нитей ткани, служит показателем раздвигаемое™. Различают легкораздвигающиеся ткани, для которых усилие составляет 8 — 9 даН, ткани средней раздвигаемо — сти, для которых усилие равно 9— 11 даН, и нераздвигающиеся, для которых усилие составляет более 11 даН.
Раздвигаемость тканей определяется на приборе РТ-2, разработанном во ВНИИПХВ (рис. 2.44). При испытании тканей на этом приборе по ГОСТ 22730—87 устанавливают величину усилия, вызывающего сдвиг одной системы нитей относительно другой и характеризующего устойчивость ткани к раздвигаемости. Приняты следующие показатели раздвигаемости шелковых и полушелковых тканей (кроме ворсовых), креповых из натурального шелка и тканей для вечерней одежды (табл. 2.11).
В ЦНИИШП для оценки раздвигаемости нитей в швах разработана специальная методика испытаний (подробно рассмотрена 1!
Рис. 2.42. Схема прибора ПООН для. определения осыпаемости ткани: 1 1 — зажим; 2 — проба ткани
Рис. 2.44. Схема прибора РТ-2 для определения раздви гае мости шелко — | вой ткани:
Рис. 2.43. Схема приспособления для определения раздвигаемости ткани: 1 — проба ткани; 2 — зажим
Усилие раздвигания тканей, даН
I— груз массой 120 г; 2— полоска ткани; 3 — резиновые губки; 4— барабан для Наматывания при испытании полоски ткани; 5— механизм нагружения; б — шкала нагрузок
Поверхностная плотность ткани, г/м3
Блузочные, платьевые, костюмные, сорочечные