3.6. Определение уровня неровноты

НИТЕЙ ПО ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ

НА ЭЛЕКТРОЕМКОСТНОМ ПРИБОРЕ «УСТЕР»

Цель работы. Изучение методики оценки уровня неровноты нитей по ли­нейной плотности на электроемкостном приборе «Устер».

Задание. 1. Изучить методику определения уровня неровноты нитей по линейной плотности на электроемкостном приборе «Устер».

2. Определить коэффициент неровноты нити по линейной плотности на коротких отрезках.

3. Сравнить показатели коэффициента неровноты, полученные по пока­заниям интегратора и обработкой диаграммной записи.

4. Построить график зависимости коэффициента неровноты от длины отрезков нити.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Отклонения линейной плотности продуктов прядения (ленты, ровницы, пряжи) или химических комплексных нитей на от­дельных участках в ту или иную сторону от средней определяют неровноту их по линейной плотности. Большое значение помимо уровня неровноты имеет и характер неровноты, выражающий последовательность изменения линейной плотности продукта длинами волн с выраженной частотой или амплитудой. Поэтому неровнота по линейной плотности учитывается при оценке ка­чества нитей.

Приборы с емкостными датчиками, например прибор «Устер» швейцарской фирмы «Цельвегер-Устер» и др., обеспечивают вы­сокую точность и быстроту измерений, но требуют выдержива­ния образцов перед испытаниями в стандартных климатических условиях не менее 48 ч.

В прибор «Устер» входят: основной измерительный прибор, фиксирующий колебания линейной плотности вдоль длины про­дукта, интегратор, спектрограф и два самописца [3.8].

Принципиальная схема электроемкостных приборов (рис. 3.11) включает емкостные конденсаторы-датчики / и //, которые вхо­дят в состав колебательных контуров генераторов Г\ и Г₂, выра­батывающих переменные напряжения и подобранных так, что первоначальные частоты колебательных контуров их одинаковы, т. е. разность частот равна 0.

При введении продукта 1 между пластинами Г емкость кон­денсатора-датчика 7, а следовательно, и частота колебательного контура генератора Г] будут изменяться и тем больше, чем больше будет масса введенного в датчик отрезка продукта. При движении продукта изменения линейной плотности отрезков длиной Ь₀, равной длине пла­стин Г конденсатора-датчика /, создают переменную разность частот генераторов Г\ и Г2, которая через частотомер 2 регистрируется миллиампер­метром А основного измерительного прибора, интегратором Б и записывающим устрой­ством К. Колебания емкости преобразуются в изменения вели­чины напряжения, питающего, интегратор, который высчитывает (в зависимости от его устройства) коэффициент неровноты и (%) или коэффициент вариации С (%) линейной плотности отрезков продукта определенной длины.

Рис. 3.11. Схема прибора с емкост­ными датчиками для измерения не­ровноты нитей по линейной плотно­сти

При равных частотах генераторов /"1 и Г₂ стрелка миллиам­перметра А устанавливается на нулевом делении. Это свиде­тельствует о том, что между обкладками конденсатора-датчика / продукт отсутствует. Когда между пластинами Г конденсатора-датчика / помещен продукт, частоты генераторов Г\ и Г₂ раз­личны, т. е. возникает разбаланс частот и электронный преоб­разователь прибора выдает при этом напряжение определенной величины. Величину этого напряжения устанавливают регули­ровочной рукояткой так, чтобы стрелка миллиамперметра А за­няла нулевое положение. Теперь при перемещении между пла­стинами Г конденсатора-датчика / неравномерного продукта из­менения его линейной плотности будут указываться стрелкой по шкале миллиамперметра Л не в абсолютных величинах, а в про­центах отклонения от линейной плотности отрезка продукта, по­мещенного между пластинами Г при установке стрелки милли­амперметра на нуль. Колебания линейной плотности продукта фиксируются интегратором и записывающим устройством на диаграммной бумаге.

Таблица 3.2

Номер щели		Продукт		Линейная плотность испытуемого продукта
				ктекс	текс
1	Лента		40—10			-
2	»		12,5-6,25			-
3	»		6,67—1,11			-
4	Ровница		1,25—0,25			-
5	»		-			286—83,4
6	Пряжа		-			100-74
7	»		-			33—10
8	»		-			Менее 10

В том случае, когда помимо уровня необходимо знать и ха­рактер неровноты, к установке подключают спектрограф, запи­сывающий кривую распределения длин волн (спектрограмму). На спектрограмме по оси абсцисс откладывается длина волн Я, а по оси ординат — частота, т. е. число гармоник п данной дли­ны волн, или их амплитуда.

На рис. 3.12 приведены схемы лицевых панелей основного измерительного прибора, интегратора и спектрографа.

Подготовка к испытаниям. Прежде чем начать испытания, необходимо выбрать щель конденсатора-датчика, скорость движения продукта, длительность испытания. При этом следует, учитывая линейную плотность продукта, руководство­ваться рекомендациями, приведенными в табл. 3.2.

Pис. 3.12. Схемы лицевых панелей основного измерительного прибора (а), интегратора (б) и спектрографа (в):

1, 20, 26 — переключатели основного изме­рительного прибора, интегратора и спект­рографа; 2, 19 — выходные переключатели основного прибора и интегратора; 3 — пе­реключатель режима работы; 4 — переклю­чатель диапазона измерения; 5 — переклю­чатель грубой настройки миллиампермет­ра; 6 — рукоятка настройки миллиампер­метра 14 на деление «с—100%»; 7 — пере­ключатель точной настройки миллиампер­метра; 8 — конденсаторы-датчики; 9 — транспортирующие валики, протягиваю­щие испытуемый продукт или эталонную ленту со скоростью, устанавливаемой рукоят­кой 10; 11 —метка для установки рукоятки 10 на скорость движения продукта 8 м/мии; 12, 13 — направляющие ролики для эталонной ленты; 15 — рукоятка для установки вре­мени интегрирования; /6 — кнопка для установки на шкале спектрографа показания шкалы интегратора Л; 18 — переключатель диапазона измерения интегратора; 21 — ру­коятка для установки времени интегрирования и включения спектрографа; 22 — кнопка для установки бумаги самописца спектра на метке //; 23 — кнопка для установки спектрографа на запись копий спектрограмм; 24 — рукоятка для установки на шкале спектрографа показания «А» шкалы интегратора Я; 25 — рукоятка для включения записи спектрограмм

При «нормальном» режиме испытания скорость продукта мало влияет на показания миллиамперметра и интегратора. При «инерционном» же режиме от скорости движения продукта за­висит длина отрезков, по которым регистрируется уровень не­ровноты. По данным фирмы, при скорости продукта 1 м/мин прибор показывает такой же коэффициент неровноты, который получают взвешиванием отрезков продукта длиной 7, 2—14, 4—26, 8—50, 25—150, 50—285 и 100—550 см.

Длительность испытания выбирают в зависимости от ско­рости подачи в прибор исследуемого продукта с учетом его во­локнистого состава и вида (лента, ровница, пряжа и химиче­ские нити). Она колеблется в пределах 5—10 мин.

Диапазон измерения и режимы испытания выбирают с уче­том уровня неровноты продукта. Если неровнота мала, откло­нения стрелки миллиамперметра А (см. рис. 3.11) и пера запи­сывающего устройства К. от нулевого положения будут не­значительными, поэтому шкала миллиамперметра и ширина диаграммной бумаги будут использованы лишь частично. В этом случае переключателем 4 (см. рис. 3.12, а) необходимо изменить коэффициенты усиления выходных сигналов. Измерительный прибор имеет четыре диапазона коэффициента усиления, при которых полные отклонения стрелки миллиамперметра и пера записывающего устройства будут соответствовать отклонениям линейной плотности любых отрезков от среднего уровня на ±100, ±50, ±25 и ±12,5 %• Миллиамперметр и интегратор так­же имеют по четыре шкалы, соответствующие этим диапазонам измерения (рис. 3.13 и 3.14).

При исследовании продуктов с малым коэффициентом неров­ноты (1 — 3,75 %) испытания следует вести в диапазоне ± 12,5 %. В этом случае записывающее устройство дает максимально уве­личенную запись колебаний линейной плотности продукта: в диапазоне измерения ±25 % — с коэффициентами неровноты от 2 до 7,5 %, в диапазоне ±50 % — от 4 до 15 % и в диапазоне ±100%—от 8 до 30 %.

При «нормальном» режиме испытания регистрируются коле­бания линейной плотности продукта на коротких отрезках (дли­ной 9 мм). В этом случае переключатель 5 (см. рис. 3.12,я) следует установить в среднее положение N. При таком режиме скорость продукта мало влияет на показания миллиамперметра и интегратора, поэтому следует выбирать скорость 4—8 м/мин. Рекомендуемый диапазон измерения: ±100%—при испытании пряжи, ±50%—ровницы, ±25%—ленты и ±12,5%—хими­ческих комплексных нитей.

При «инерционном» режиме испытания переключатель 3 устанавливают в крайнее правое положение /. В этом случае прибор регистрирует колебания линейной плотности продукта и подсчитывает коэффициент неровноты по отрезкам, длина ко­торых равна аТу (а — коэффициент пропорциональности, зави­сящий от характера неровноты; Т — постоянная времени инте­грирующего контура; v — скорость подачи продукта в прибор). Изменяя скорость подачи продукта рукояткой 10, можно полу­чить показатель коэффициента неровноты или коэффициента вариации линейной плотности продукта на разных длинах. По данным фирмы «Цельвегер-Устер», при скорости продукта 100 м/мин интегратор показывает коэффициент неровноты по линейной плотности продукта с длиной отрезков 5,5; 50—2,85; 25—1,5; 8—0,5; 4—0,26 и 1—0,07 м.

Скорость диаграммной записи выбирают в зависимости от целей исследования. Например, устанавливая скорость подачи продукта 4 м/мин и диаграммной бумаги 50 см/мин, получаем запись колебаний линейной плотности продукта на длине 8 см на 1 см диаграммной бумаги. Аналогично при скорости про­дукта 100 м/мин и диаграммной бумаги 1 см/мин получаем запись колебаний линейной плотности продукта на длине 100 м на 1 см диаграммной бумаги.

Показатель коэффициента неровноты или коэффициента ва­риации считывается по одной из четырех шкал интегратора в со­ответствии с установленным диапазоном измерения (см, рис. 3.14).

Проведение испытаний. Перед пуском прибора тща­тельно очищают щели конденсатора-датчика специальной пла­стиной. Переключателями 1 и 2 (см. рис. 3.12, а) включают основной измерительный прибор (миллиамперметр) и выбирают скорость движения диаграммной бумаги для записи колебаний линейной плотности продукта. До начала испытаний прибор прогревают в течение 15—20 мин.

Переключатель 3 ставят в положение «А». Если при этом стрелка миллиамперметра не стоит на делении «—100 %», ее не­обходимо подрегулировать с помощью переключателя 7. После этого переключатель 3 устанавливают в положение «Ы» и за­правляют продукт в выбранную щель конденсатора-датчика. Переключателями 7 и 5 добиваются того, чтобы стрелка милли­амперметра 14 колебалась равномерно вправо и влево от нуле­вого деления шкалы.

Рукояткой 15 (см. рис. 3.12,6) устанавливают часовой ме­ханизм интегратора 17 на деление, соответствующее выбранному времени интегрирования, а рукояткой 10 — необходимую ско­рость подачи продукта в прибор. По истечении выбранного вре­мени наблюдения нажимают на кнопку 16 и снимают показания коэффициента неровноты 1} (%) или коэффициента вариации С (%) по шкале интегратора с учетом выбранного диапазона измерения.

Рис. 3.15. Схема определения харак­теристик иеровпоты по диаграмме методом «максимум — минимум»

Порядок выключе­ния приборов. Выключают выходные переключатели 2 и 19 (см. рис. 3.12, а и б) основного измерительного прибора и интегратора, а также переклю­чатели 1 и 20, отключают основной измерительный прибор, ин­тегратор и диаграммный прибор от сети; устанавливают пере­ключатели 7 на нуль, 5 — на единицу, 4 — на деление «±100 %» и 3 — на указатель «А».

Обработка диаграммной записи колебаний линейной плотности продукта. Обработка диаграмм линейной плотности продукта производится различными способами.

При применении метода «максимум — минимум» отрезок диа­граммы разбивают на 10 участков, отстоящих друг от друга на расстоянии АЬ и содержащих запись колебаний линейной плот­ности продукта длиной 1 м (рис. 3.15). От линии диаграммы — 100% производят отсчет максимальных и минимальных орди­нат на каждом из 10 участков с учетом диапазона измерения, принятого при записи диаграммы. Обозначая через М сумму 10 максимальных, а через т сумму 10 минимальных ординат, находят среднюю линию диаграммы

T = (М+т)20

После этого определяют величину Р, пропорциональную ко­эффициенту неровноты II (%) или коэффициенту вариации С (%) при обработке диаграмм, записанных при «нормальном» режиме испытаний:

T = (М-т)10/( +А),

где А — коэффициент, зависящий от принятого при записи диаграммы диапазона измерения. При диапазоне ± 100 % Л = 0, ± 50 % — 25, ± 25 % — 75 и ± 12,5% — 175.

Коэффициент неровн/ U (%) определяется по формуле

U=P/5.3

а коэффициент вариации С (%) — по формуле

C=P/4.2

где 5,3 и 4,2 — поправочные коэффициенты (рекомендуются фирмой, выпу­скающей приборы «Устер»).

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Вначале все студенты знакомятся с прибором, правилами его включения и

проведения испытаний.

На «нормальном» режиме испытаний снимают по шкале интегратора по­казания 1/ (%) и одновременно записывают па диаграммной бумаге колеба­ния линейной плотности продукта на протяжении не менее 10 м. Обработав полученные результаты указанным выше способом, сравнивают величины V (%), снятые по шкале интегратора и полученные обработкой диаграммы.

На «инерционном» режиме снимают не менее 10 показаний шкалы инте­гратора при разных скоростях продукта и строят кривую зависимости V (%) от длины отрезка.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: данные о виде испытуемого продукта и его линей­ной плотности; описание методики определения неровноты нити [при опреде­лении И на «нормальном» режиме по интегратору и диаграмме указать режим работы прибора, диапазон измерения и скорость подачи (м/мип) про­дукта в прибор; результаты определения П по показаниям интегратора и обработкой диаграммы методом «максимум — минимум» записать в таблицу отчета по форме 3.10]; результаты расчетов и выводы.

Форма 3.10

Ординаты кривой колебаний линейной плотности продукта °'-

Сумма

М=