3.2. Определение длины волокон рассортировкой штапеля на группы

Цель работы. Изучение метода измерения длины волокон путем рассор­тировки (разделения) штапеля (пучка волокон) на группы волокон в опре­деленных интервалах длин и оценки количества волокон в отдельных груп­пах по их массе.

Задание. 1. Изучить методику определения сводных характеристик длины волокон и их равномерности по длине на приборах МШУ-1 и МПРШ-1 [3.3].

2. Рассчитать для выборки модальную массодлину Ь_т, штапельную дли­ну Ь_ш, среднюю массодлину Л_д и базу В$ (равномерность).

3. Построить диаграмму распределения волокон по длине и показать на ней значения Ь_т, Ь_ш и Ь_я.

4. Ознакомиться с методикой рассортировки и определения длины во­локон на гребенном анализаторе и приборе системы В. Н. Жукова и кратко описать ее [3.2].

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Сводные характеристики длины и равномерности по длине.

Каждую группу рассортированного волокна характеризуют ее массой или массовой долей в процентах от общей массы рас­сортированных волокон. Обычно определяют среднюю массо­длину, модальную массодлину, штапельную длину, базу и рав­номерность.

Средняя массодлина — это отношение суммы произ­ведений средних длин каждой группы волокон на их массу к об­щей массе волокон всех групп:

где — средняя длина группы волокон, мм; т, — масса группы волокон, мг.

Среднюю массодлину и характеристики неравномерности также подсчитывают, используя метод произведений.

Модальная массодлина L_т — это средняя длина группы волокон с наибольшей массой. Она всегда несколько больше модальной длины L_м, соответствующей длине наиболее многочисленных волокон, так как массовая доля более длинных волокон всегда превышает числовую

-где 1_п — средняя длина группы волокон с максимальной массой, мм; к — классовый промежуток, т. е. разница по длине между смежными группа волокон, мм (для волокон хлопка к = 2 мм); т_п — максимальная масса группы волокон, мг; т_п — масса смежной группы волокон с длиной (l_n— 2), мг; т_п+1 — масса смежной группы волокон с длиной (l_n + 2), мг.

Штапельная массодлина L_ш — это средняя массо­длина волокон, длина которых больше модальной. Для подсчета Ь_ш находят среднюю длину группы волокон, в которой находится значение модальной длины, и определяют долю массы группы волокон, длина которых превышает модальную длину:

У = [(l_n+ 0,5к) - L_m]m_n/к.

Затем подсчитывают штапельную длину по формуле

где iI — коэффициент, значение которого для массы т_п+1 — i= 1, для массы m_n+2 — i = 2, для массы m_п+3 — i = 3 и т. д.; т_п+₁ — масса группы волокон с длиной, большей модальной, мг.

База В_s является условной характеристикой волокон по длине. Она определяется суммированием двух наибольших масс и 0,55 массы группы волокон, смежной с максимальной. Найден­ную сумму выражают в процентах от общей массы рассортиро­ванных волокон.

Равномерность R_L вычисляют при оценке волокон хлоп­ка по формуле

R_L=L_mB_s

Для равномерных по длине волокон хлопка R_L ≥1000.

Содержание коротких волокон хлопка в штапеле. Для опреде­ления массовой доли коротких хлопковых волокон в штапеле (%) массу группы волокон, оставшихся после рассортировки штапеля в подающем зажиме, делят на общую массу штапеля:

R_L=

где тi — масса коротких волокон, оставшихся после рассортировки, мг; — суммарная масса всех групп штапеля, мг.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Приборы МШУ-1 и МПРШ-1 обеспечивают механическую укладку волокон в штапель с ровным краем, а также рассортировку волокон по группам длин. На приборах, кроме того, можно производить переукладку штапеля.

Механический штапелеукладчик МШУ-1 (рис. 3.2) предназначен для об­разования из окончательной ленточки хлопкового волокна штапеля с ровным краем. На корпусе штапелеукладчика расположены привод, механизм подачи /, прижимное устройство и приемный зажим 7, 8. Механизм подачи состоит из стола с прикрепленным к нему с помощью щек 2 конвейером 3 для по­дачи ленточки хлопкового волокна. Прижим конвейера к столу механизма подачи обеспечивается пружинами 4 и регулируется винтами. Конвейер оснащен щеткой 5, 6 для приглаживания штапеля и может перемещаться на 0,5 мм за один ход механизма подачи.

Вначале укрепляют приемный зажим в зажимном устройстве, а оконча­тельную ленточку массой 175—180 мг заправляют между конвейером и по­лированной металлической пластиной механизма подачи. Вращая рукоятку конвейера против часовой стрелки, добиваются, чтобы ленточка выступала из-под прижимной планки на 0,5—1 мм. Откинув конвейер, подправляют лен­точку и заправляют ее конец под прижимную планку, а затем, опустив кон­вейер, плоскими пружинами прижимают его валик. Для выравнивания края ленточки нарабатывают штапелек в течение 1 мин и после останова прибора открывают вручную приемный зажим, а наработанный штапелек отбрасывают со столика. Приемный зажим 7, находящийся в поднятом состоянии, при под­ходе стола подачи с концом ленточки, выходящей из-под конвейера, опуска­ется. Концы волокон зажимаются между губками с усилием 3—5 Н. Для определения длины волокон штапель нарабатывается в течение 4 мин неза­висимо от длины волокна, что соответствует массе штапеля 30 ± 5 мг. Время, необходимое для наработки штапеля, устанавливают па реле времени. Приемный зажим вместе со штапелем вынимают из прибора, отвертывая винты зажимодержателя и снимая траверсы с боковин зажима. Прибор при­водят в нерабочее положение, для чего снимают плоские пружины и заво­дят их под валики конвейера. После этого с прибора МШУ-1 зажим со штапельком переносят на прибор МПРШ-1.

Механический переукладчик — рассортировщик штапеля МПРШ-1 (рис. 3.3) — предназначен для рассортировки волокон по группам длин с ин­тервалом 2 мм. На корпусе прибора 5 размещены механизм подачи /, при­жимное устройство 2, приемный зажим 3 и механизм лентопротяжки.

Прибор работает следующим образом. Приемный зажим 3 устанавли­вают в зажимодержатель прижимного устройства 2 и включают рукоятку механизма лентопротяжки. Подающий зажим вставляют в зажимодержа­тель механизма подачи и перемещают рейку с подающим зажимом до тех пор, пока концы штапеля не выступят из-под прижимной планки на 0,5— 1 мм, а риска не будет находиться против четного деления шкалы рейки. На лимбе механизма подачи устанавливают деление, соответствующее делению шкалы рейки, и вводят рейку в зацепление с шестерней. Деление шкалы бу­дет соответствовать группе волокон с максимальной длиной. Для среднево-локнистого хлопка ручку микровыключателя устанавливают в положение, со­ответствующее 16-му делению шкалы прибора, для тонковолокнистого — 20-му делению. Затем заправляют бархатную ленту механизма лентопро­тяжки.

После включения прибора механизм подачи / начинает перемещаться к приемному зажиму 3, который опускается и прижимает выступающие конЦЫ волокон Штапелька к бархатной ленте. Линейное перемещение зажимо­держателя с подающим зажимом составляет 0,5 мм за каждый ход меха­низма подачи. Для периодического перемещения бархатной ленты, па которой укладывают рассортированные по группам длин волокна, служит механизм лентопротяжки. Прибор отключается автоматически, когда в подающем за­жиме остаются волокна короче 16 мм при рассортировке штапеля из средне-волокнистого хлопка и волокна короче 20 мм — при рассортировке штапеля из тонковолокнистого хлопка. Бархатную ленту вынимают из прибора, при­подняв верхню часть приемного зажима и прижимную скобу. После этого собирают каждую в отдельности группу волокон, выдерживают в течение 1 ч в климатических условиях и взвешивают на торсионных весах ВТ-200 с погрешностью до 0,1 мг, а результаты записывают в таблицу (форма 3.3).

Форма 3.3

Номер группы волокон	Деление шкалы прибора		Средняя длина волокон группы li мм	Масса группы волокон mj, мг /		imjb
1 16		11*
2 18 17
3 20 19
4 22 21

…

10	34	33
11	36	35
12	38	37
13	40	39

* Средняя длина группы коротких волокон (до 16 мм) для срсдневолокнистого хлопка равна 11 мм, для тонковолокнистого —13 мм.

Волокна, оставшиеся в зажиме после рассортировки штапеля, также взве­шивают и полученный результат записывают в строку, соответствующую 16-му или 20-му делению шкалы.

В комплект прибора системы В. Н. Жукова входят основной прибор — сортировщик, вытяжной (ленточный) прибор, столик-укладчик, два зажима, доска для рассортировки волокон по группам длин и счетный круг. Сорти­ровщик служит для рассортировки волокон по группам длин с интер­валами 1; 2 мм и т. д. Разница в длине волокон зависит от классового про­межутка, с учетом которого требуется рассортировать волокна па группы.

Сначала с помощью вытяжного прибора готовят окончательную лен­точку, от которой отделяют часть, необходимую для приготовления шта­пеля. На столике-укладчике вручную готовят штапель с ровным краем, который затем переукладывают в штапель с ровным краем и послойным расположением волокон. После этого на приборе поднимают крышку / (рис. 3.4) и приготовленный штапель 5, зажатый в специальном зажиме 2,-укладывают между валиком 9 и цилиндром 8. Ровный край штапеля 5 дол­жен находиться на растоянии А (9 мм для хлопка и 15 мм для штапель­ного волокна) от оси цилиндра, что обеспечивается фиксированным положе­нием упорной планки 3 зажима 2. Следовательно, после опускания крышки / с валиком 9 волокна длиной А и короче окажутся незажатымп.

Повернув рукоятку 4 на один оборот, с помощью червячной передачи 6 перемещают шестерню 7 на один зуб, что соответствует повороту цилиндра на 1 мм по окружности. Это обеспечивает выход из зажимов волокон длиной (А + 1) и короче. С помощью другого специального зажима, имею­щего определенную силу прижима губок, незажатые волокна извлекают из штапеля и укладывают па доску для рассортировки. Затем поворачивают рукоятку 4 на 2 оборота, в резуль­тате чего из линии зажима выходят . волокна длиной более (A + 1) и короче (А + 3) . Их также извлекают из штапеля и повторяют операцию до полной рассортировки штапеля. Постоянную силу прижима валика 9 к цилиндру 8 (≈7 даН) создает специальная пружина.

Рис. 3.4. Схема прибора В. Н. Жуко­ва

Следует учитывать, что в каж­дой собранной группе волокон хлоп-ка в действительности содержится только 46 % волокон длиной 1 мм, соответствующей данной группе.

Остальные волокна распределены следующим образом: 17 % в группе дли­ной (L— 2) и 37 % в группе длиной (L+ 2). Следовательно, истинная мас­са iМ_L (мг) группы волокон со средней длиной определится по формуле

где М_L-2, M_L. и М_L+2 — масса групп волокон длиной соответственно (L — 2), L и (L + 2).

В целях удобства и ускорения подсчетов используют счетный круг.

Для определения длины волокон шерсти применяют гребенной анализа­тор с одним нижним гребенным полем (рис. 3,5, а). Гребенной анализатор состоит из нескольких металлических гребней 1, которые расположены па­раллельно друг другу и закреплены в специальных роликах держателей. Рас­стояние между гребнями равно 10 мм.

Из отобранного в соответствии с правилами отбора проб пучка волокон, расположенных произвольно, с помощью специального зажима 2 берут концы отдельных волокон и укладывают их в гребенном поле по линии гребня О — 0 (рис. 3.5,6). Специальным приспособлением волокна опускают к осно­ванию гребней. В результате получают штапель с одним ровным концом, совпадающим с иглами заднего гребня 0 — 0.

Для получения штапеля с более ровным краем и послойным располо­жением волокон (длинные волокна в нижнем слое, более короткие — послой­но наверху) или для непосредственной рассортировки волокон опускают сна­чала передний гребень п — п, а затем последовательно гребни 7 — 7, 6 — 6, 5 — 5 до того момента, пока за иглами одного из гребней (например, 4 — 4) не покажутся концы самых длинных волокон. При переукладке эти волокна захватывают специальным зажимом и переносят на другой аналогичный ана­лизатор, где укладывают, так же как и в первом случае, на линию заднего гребня 0 — 0. При сортировке по длине волокна собирают в одну группу и взвешивают. После опускания гребня 4 — 4 вынимают волокна следующие группы, которые короче, чем предыдущие, и так вплоть до гребня / — /, т. е. пока все волокна не будут рассортированы по группам длин или переложены на другой анализатор.

При обработке результатов испытаний определяют следующие характе­ристики.

1. Модальная массодлина

где 1_п — средняя длина группы волокон с максимальной массой, мм; b — раз­ница по длине между смежными группами волокон, мм; m_n — максимальная масса, кг; _ m_{n -1} т_п+1 — масса смежной группы волокон длиной соответственно (l_n— 2), (l_n + 2), мг.

2. Штапельная массодлина

При j = п + 1 i =1, при j = п + 2 i= 2 и т. д.

3. Массовая доля коротких волокон в штапеле (%)

R = m_i*100/

где m_i - масса коротких волокон, оставшихся после рассортировки в подающем зажиме, мг;

т, — суммарная масса всех групп штапеля, мг. R определяют с погрешностью до 0,1 %.

Для расчета средней массодлины, среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации данные по массе групп рассортированных воло­кон заносят в таблицу (форма 3.4), а обработку результатов производят по методу произведений.

Форма 3.4

Номер группы волокон	Предел групп, мм	Средняя длина li, мм	Масса группы волокон ту, мг	а	аmj;	а2mj
1 0-16 11
2 16-18 17
3 18—20 19

п 40—42 41

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: вид испытуемого волокна; краткое описание принци­па рассортировки волокон по группам длин на приборах МШУ-1 и МПРШ-1; определение сводных характеристик длины, базы и неравномерности по длине; таблицы результатов рассортировки волокон (см. формы 3.3 и 3.4); подсчет характеристик: модальной массодлины 1_т, доли массы волокон с дли-пой, превышающей модальную длину, в максимальной по массе группе х, штапельной массодлине L_щ, базы В_s1, равномерности по длине R_L