4.2. Определение гибкости и прочности чесаного льна

Цель работы. Изучение методики испытания чесаного льна.

Задание. 1. Изучить гибкомер, динамометр ДКВ, методику определе­ния гибкости.

2. Провести испытания чесаного льна на прочность и гибкость.

3. Оценить по ОСТ 17-255—73 сорт льна [4.5].

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Определение гибкости льна. Пробу для испытания волокна составляют из 30 горстей, отбираемых от партии чесаного льна. Для определения гибкости и прочности от каждой горсти отбирают прядки массой 3—4 г. Из середины прядок делают вырезку длиной 27 см и шириной 1 см. Прядку прочесывают редким гребнем для параллелизации и вычесывания коротких волокон, за­тем ее взвешивают на специальных квадратных весах, доводя массу прядки до 0,42 г. Взвешенные прядки укладывают в бумажные прокладки и на 6 — 8 ч помещают в пресс-кассету для стабилизации волокон в распрямленном состоянии.

Гибкость прядки определяют на гибкомере ГВ-2 (рис. 4.4). Прядку льна вынимают из-под пресса и кладут на полочки гибкомера /, прижимая сере­дину прядки зажимом 2. При этом полочки должны находиться в исходном горизонтальном положении.

Нажимая па стопорную кнопку, освобождают шток 4, который под дей­ствием собственной силы тяжести и силы тяжести полочек, соединенных с ним тягами 3, начинает опускаться. Плавное, медленное опускание этой си­стемы осуществляется за счет торможения. С этой целью шток имеет винто­вую нарезку, соединенную с зубчатым колесом 7, посаженным на одну ось с шестерней 5, которая зацепляется с шестерней 8. На оси последней укреп­лен храповик 9, на зубья которого опирается пружинная качалка 10, сидя­щая на оси 12. Качалка задерживает свободное вращение шестерен, благо­даря чему опускание штока 4 притормаживается. Скорость опускания поло­чек регулируют установкой качалки с помощью упорного винта 11. Нор­мальная скорость опускания штока 6,4 мм/с. При опускании полочек оба конца зажатой в зажиме прядки прогибаются под действием собственной си­лы тяжести. В момент отхода полочки от прядки по шкале 6 измеряют стре­лу прогиба каждого конца свисающей прядки. Чем больше стрела прогиба, тем больше гибкость и тем меньше жесткость льна. Величины стрелы прогиба записывают в таблицу, а прядку сразу же испытывают на разрыв.

Рис 4.4 Гибкомер ГВ-2 Рис. 4.5. Схема динамометра ти­па ДКВ

Испытание прядки льна на разрыв. Прочность прядки льна на разрыв определяют на динамометре ДКВ маятникового типа с ручным приводом (рис. 4.5). Прибор переносной, монтируется па доске, которая вместе с фут­ляром (на рис. 4.5 не показан) крепится на столе. Прядку волокна после ис­пытания на гибкомере закрепляют в зажимах 1 и 3 улиточного типа.

Зажим 3 установлен на гайке 7, сидящей на ходовом винте 6. Перед за­правкой прядки льна рукояткой 5 вращают винт 6, доводя зажим 3 до упо­ра 8, а затем винтом 9 фиксируют зажим 1 в исходном положении. При этом начальное расстояние между зажимами будет равно 100 мм. После заправки прядки винтом 9 освобождают зажим 1, а рукояткой 5 приводят во враще­ние ходовой винт 6. Гайка 7 с зажимом 3 начинает перемещаться вправо, натягивая прядку. Прядка тянет за собой зажим 1, который через тягу 10 действует на призму 12, сидящую на диске 14 маятника 11. Призма уста­новлена эксцентрично относительно оси 13 диска. Усилие Р, испытываемое прядкой, создает относительно оси 13 вращающий момент т — Рг (г — экс­центриситет, т. е. расстояние между призмой 12 и осью 13), в результате чего маятник отклоняется вправо и перемещает стрелку 2, укрепленную на одной оси с маятником с небольшим трением. В момент разрыва стрелка 2 фиксирует разрывную нагрузку на шкале 4.

Результаты испытания каждой прядки па разрыв заносят в таблицу. За­тем подсчитывают среднюю стрелу прогиба I, среднюю разрывную нагрузку Р_Р, коэффициенты неровном по гибкости Н{ и по разрывной нагрузке Я_р [4.13, с. 372], а также общую неравномерность Н(Н = Я;Я_Р).

По результатам испытаний и расчетов, исходя из требований ОСТ 17-255—73, определяют сорт (номер) льна. В связи с огра­ниченностью времени на лабораторных занятиях содержание инкрустов, мецерационную способность и чистоту льна обычно не определяют. Названные характеристики для оценки сорта сообщает преподаватель.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет по работе должен содержать: схему и описание приборов; методику испытания; отчетную таблицу и обработку результатов испытания; оценку качества льна по стандарту.

4.1.3. Определение разрывных характеристик одиночных волокон

Цель работы. Изучение приборов и методов для испытания на разрыв одиночных волокон.

Задание. 1. Ознакомиться с устройством приборов и методами испы­тания, дать их схемы и описание.

2. Испытать волокна на разрыв и обработать результаты испытаний.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Стандартами предусматривается разрыв волокон с определе­нием только разрывной нагрузки и удлинения. Значительно бо­лее полную информацию о свойствах волокон можно получить при записи диаграммы растяжения. Для этой цели используют маятниковые динамометры типа Р 01 -С и динамометры с элек­трическими тензодатчиками— «Фафеграф», «Инстрон» и др.

Разрывная машина типа Р 01-С позволяет испытывать во­локна с разрывной нагрузкой до 98 сН (100 гс). Погрешность замера усилия составляет не более 1 % от проме­жуточных величин и 0,5 % от предельного значения шкалы нагрузки. Расстоя­ние между зажимами можно устанавливать следующим: 10, 20, 30, 40 и 50 мм. Шкала удлине­ний имеет деления от О до 25 мм с ценой деления 0,2 мм. Для записи кри­вой растяжения имеется диаграммное устройство. Привод па приборе гид­равлический.

Волокно закрепляют в верхнем 12 и нижнем 16 зажимах (рис. 4.6). Верхний зажим 12 под­вешен на призме грузово­го рычага 5, а нижний за­жим 16 закреплен н*: верхнем конце вертикального стержня. На другом конце стерж­ня имеется отросток, сцепляющийся со штоком 19 поршня ци­линдра, который служит для поднимания и опускания ниж­него зажима.

Нижний зажим 16 при движении вниз тянет волокно, за­ставляя его опускать зажим 12 и отклонять грузовой рычаг 5, на конце которого имеется рамка 3. При отклонениях рычага рамка с помощью проволочных отростков перемещает рейтер 18 по проволочной направляющей вдоль горизонтальной грузовой шкалы 4, закрепленной на вертикальной стойке машины. Груз 9 сменный; его подбирают так, чтобы при разрыве волокна маятник силоизмерителя и связанный с ним рейтер находились на шкале разрывной нагрузки в интервале 20—80%. Если бы волокно, закрепленное в зажимах 12 и 16, было нерастяжимо, то в процессе испытания грузовой рычаг 5 и двуплечий рычаг 7 отклонялись бы на одинаковый угол, так как оба зажима про­ходили бы одинаковый путь. Но так как волокно растягивается, то нижний зажим опережает верхний и расстояние между за­жимами возрастает на величину удлинения волокна. Поэтому рычаг 7 отклоняется на больший угол, чем рычаг 5. Конец ры­чага 7 толкает подвижную шкалу удлинений 20, перемещение которой влево позволяет фиксировать величину удлинения с по­мощью рейтера 18 на шкале 20.

В момент разрыва волокна шкала удлинений останавливает­ся автоматически с помощью электромагнитного механизма Легкий рычаг 8 этого механизма отклоняется вслед за грузовым рычагом 5, так как на него давит поворачивающийся вокруг своей оси кулачок 14. Последний поворачивается вследствие того, что его отросток закреплен в проушине 11, жестко связан­ной с нижним зажимом 16.

В момент разрыва волокна грузовой рычаг падает и замы­кает контакт на рычаге 8. В результате этого включается элек­тромагнит, якорь которого, втянувшись в сердечник катушки, с помощью рычажной системы поворачивает отросток вертикаль­ного стержня и разъединяет стержень со штоком /9, а нижний зажим 16 и связанные с ним механизмы, отмечающие удлинение волокна, останавливаются.

Для замера удлинения с погрешностью 0,05 мм имеется устройство, состоящее из микроскопа 13. Для лучшего наблю­дения за волокном микроскоп снабжен малой электрической лампой 15.

Установка прибора производится с помощью двух установоч­ных винтов основной плиты 1 так, чтобы вершина 17 конуса отвеса находилась точно над вершиной нижнего конуса 18, жест­ко прикрепленного к станине. Положение маятника фиксируется вилкой 6. До начала испытаний необходимо установить требуе­мую зажимную длину (для стандартных испытаний натураль­ных и химических волокон она равна 10 мм). Вес грузика пред­варительного натяжения берут равным весу 500 м волокна. Время до разрыва волокна устанавливают равным 20±2 с. Ско­рость опускания нижнего зажима регулируют вентилем 21, ко­торый расположен на кране гидравлического привода.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Из подготовленного штапелька пинцетом захватывают один конец волокна, а к другому концу прикрепляют грузик предварительного натяжения. За­тем, держа один конец волокна пинцетом, заправляют его в снятый с призмы верхний зажим и закрепляют в нем. Верхний зажим с волокном подвеши­вают на призму, второй конец волокна заправляют в нижний зажим. На крю­чок 10 (см. рис. 4.6) левого плеча грузового рычага подвешивают контргру-ггак, равный по весу грузику предварительной нагрузки; поворачивают вправо рукоятку 22 и производят растяжение образца. После разрыва волокна по положению рейтера снимают показания разрывной нагрузки в процентах по шкале 4 и показания удлинения в миллиметрах по шкале 20.

Статистическую обработку результатов измерения нагрузки ведут обще­принятыми методами в единицах шкалы прибора, т. е. в процентах. Среднюю разрывную нагрузку Р_р (гс) рассчитывают по формуле

P_p=P_maxM/100+P_п

где Р_mах — максимальное показание шкалы _нагрузок, гс (указывается на сменном грузе, соответствует М=100%); М — среднее арифметическое по­казание шкалы нагрузок, %; Р_п — вес груза предварительной нагрузки, гс.

Среднее квадратическое отклонение σ_в (гс) и абсолютную ошибку раз­рывной нагрузки m_г (гс) рассчитывают по формулам

σ_B= σ_B`P_max/100K

m_г= m_г` P_max/100K

где σ_В`, m<sub>г</sub> `— среднее квадратическое отклонение и ошибка среднего, выра­женные в показаниях шкалы нагрузок, %; К — коэффициент, учитывающий предварительную нагрузку

K = Р_Р/(Р_Р — Р_п.)

Только после расчета сводных характеристик Р_р, σ_р и m_г в грамм-силах целесообразно осуществить расчет этих величин в единицах СИ, т. е. в сантиныотонах (сН).

Относительное разрывное удлинение ε_р (%) подсчитывают по формуле ε_Р = l_р • 100/L₀, где l_Р — среднее арифметическое из показаний шкалы удлинений, мм; L₀ — расстояние между зажимами, мм.

На приборе Р 01-С кривая растяжения записывается в косоугольных ко­ординатах на диаграммной бумаге 2. Механизм движения бумаги подает ее на величину, в 4 раза большую, чем абсолютное удлинение волокна. Перо перемещается на величину, равную перемещению рамки грузового рычага. При таком движении ось деформации расположена вдоль движения рулон­ной бумаги, а ось нагрузок — под углом 45° к пей. Записанные диаграммы неудобны для визуального сравнения: их приходится строить по параметрам точек кривой в прямоугольных осях, что весьма трудоемко и неточно. Прак­тически перестраивают лишь одну кривую из всей выборки в 100 — 300 воло­кон. Методика обработки таких диаграмм приведена в Лабораторном прак­тикуме по текстильному материаловедению (М., 1952) [4.6].

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет по работе должен содержать: методику испытаний; результаты испы­таний; расчет характеристик.