4.2.2. Определение полуцикловых характеристик при разрыве одиночных нитей

Цель работы. Изучение приборов и методов испытания одиночных нитей на разрыв.

Задание. 1. Изучить разрывные машины РМ-3 и 2Т-4 и методику ис­пытания.

2. Провести испытание и обработку результатов.

3. Определить сорт нити по стандарту.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

При испытаниях на разрыв одиночных нитей определяют в основном те же характеристики свойств, что и для волокон (см. с. 115). Испытания проводят по стандартным методикам. Обычно разрыв одиночных нитей сочетается с определением ли­нейной плотности нити короткими отрезками, для чего концы разорванной нити срезают бритвой и взвешивают на торсионных весах, определяя массу.

Для разрыва одиночных нитей применяют разрывные маши­ны различных типов и конструкций. На машинах, снабженных диаграммными приборами, осуществляют запись кривой растя­жения в осях деформация — нагрузка (см. с. 130).

Рис. 4.8. Принципиальная схема раз­рывной машины 2Т-4 Рис. 4.9. Схема разрывной машины РМ-3-1: а — вид спереди; б — вид слева

Разрывная машина 2Т-4 завода «Веркштофпрюфмашинен» (ГДР) относится к типу машин, работающих по принципу по­стоянной скорости деформирования. На машине имеются сле­дующие шкалы для измерения усилия (сН или гс): 0—392 (0—400); 0—1961 (0—2000); 0—3922 (0—4000). Погрешность замера усилия составляет +0,5 % от верхнего предела, погреш­ность отсчета по шкале удлинений +0,1 %. Расстояние между зажимами можно устанавливать равным 10, 50, 100, 150, 180, 200, 300, 400, 500 мм. Максимальный ход нижнего зажима — 250 мм. Скорость опускания нижнего зажима можно изменять в пределах 3—100 мм/мин. Прибор снабжен устройством для записи диаграммы растяжения в осях удлинение — нагрузка и шкалами нагрузки, удлинения и работы разрыва.

На рис. 4.8 представлена принципиальная схема разрывной машины 2Т-4. Образец 2 закрепляют в неподвижном верхнем зажиме 3 и подвижном зажиме 1. Гайка 17 и расположенный на ней зажим 1 получают движение от червячного винта 16. Верхний зажим 3 подвешен на рычаге 15, закрепленном на тор­сионном валу 12. При возникновении усилия вал 12 начинает скручиваться, а закрепленная на оси 4 пластина 6, помещенная между обкладками 5 и 7 конденсатора, несколько смещается. При изменении расстояния между пластинами дифференциаль­ного измерительного конденсатора изменяется емкостное сопро­тивление. Возникающая при этом разность потенциалов посту­пает на вход усилителя 8 и передается на обмотку электродвиaгателя Феррариса 11, который начинает вращаться. На оси электродвигателя // посажена шестерня 10, которая с помощью зубчатого сектора 9, закрепленного на валу 12, передает послед­нему крутящий момент обратного знака, вследствие чего си­стема стремится вернуться к равновесию. По мере нарастания усилия растяжения увеличивается и момент, создаваемый элек­тродвигателем, что отмечает на шкале 13 стрелка 14, сидящая на валу электродвигателя. При разрыве образца нижний зажим автоматически возвращается в исходное положение. Показания разрывной нагрузки, удлинения при разрыве и работы разрыва снимают на соответствующих шкалах.

В Советском Союзе для испытания одиночных нитей на раз­рыв чаще всего применяют маятниковые разрывные машины РМ-3-1 и РМ-30-1 аналогичной конструкции. На рис. 4.9 пока­зана схема основных узлогз машины РМ-3-1. Нижний зажим 8 насажен на шток 9, получающий движение через редуктор и реверсивное устройство от электродвигателя. Верхний зажим 13 подвешен на гибкой цепи 14, огибающей диск 3 и закрепленной на нем своим концом. Диск 3 и храповик 4 жестко соединены п свободно сидят на оси /. Шестерня 5 входит в зацепление с зубчатой рейкой 6, закрепленной на штанге 7, которая кре­пится на штоке 9 машины. Шестерня 5 жестко соединена с кру­говой шкалой 2 и свободно сидит на оси 1.

При движении штока 9 и зажима 8 вниз рейка 6 поворачи­вает шестерню 5, а вместе с ней и шкалу 2 на угол, пропорцио­нальный перемещению нижнего зажима. На грузовом рычаге 12 укреплен указатель удлинения /5, который перемещается на угол, пропорциональный ходу верхнего зажима. Такое устрой­ство позволяет по шкале 2 отсчитывать разность хода нижнего п верхнего зажимов, т. е. определять удлинение нити. Отсчет нагрузки ведут по одной из трех угловых шкал 10 в зависимости от величины сменного груза 11. Динамометр подключают к сети 220 В тумблером; при этом загорается зеленая сигнальная лам­па. Кнопкой «вниз» включают двигатель. При обрыве нити дви­гатель с помощью реле автоматически отключается, а положе­ние грузового рычага 12 фиксируется собачками и храпови­ком 4.

После снятия показаний шкалы нагрузки и шкалы удлинения нажимают кнопку «вверх», в результате чего двигатель возвра­щает шток машины и нижний зажим в исходное положение. Затем, слегка отклонив маятник влево и придерживая его, воз­вращают последний в исходное положение для нового испыта­ния. Прибор имеет регулятор скорости движения нижнего за­жима в пределах 80—800 мм/с.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

При испытании устанавливают зажимное расстояние (обычно 500 или 200 мм) и такую скорость движения нижнего зажима, чтобы растяжение пряжи до разрыва проходило за 10 ± 1 с, а комплексных нитей — за 20 ± 2 с. Перед испытанием паковки с нитями выдерживают в нормальных климати­ческих условиях. Число паковок и число испытаний с каждой паковки регла­ментируется стандартом ГОСТ 6611.0—73—ГОСТ 6611.4—73. Перед испы­танием с каждой паковки отматывают и отбрасывают 1 —10 м нити, а между испытаниями отматывают 10—15 м льняной пряжи и шелка-сырца или 1 — 3 м всех других нитей. При испытании хлопчатобумажной пряжи такой от­мотки не делают.

Нить заправляют в зажимы разрывной машины под предварительной на­грузкой из расчета 0,5 ± 0,1 гс/текс (эту нагрузку обычно выбирают по таб­лице).

Во избежание проскальзывания или перекусывания нитей в зажимах до­пускается применять прокладки или пользоваться улиточными зажимами. При этом концы прокладок должны быть установлены заподлицо с торцами ще­чек зажимов. Испытание не учитывается, если пить оборвалась на расстоя­нии менее 5 мм от зажима. При заправке нити в зажим не допускается при­косновение руками к рабочему участку нити. Необходимо также следить за тем, чтобы при заправке нить не раскручивалась.

После разрыва нити в таблицу отчета записывают значения разрывной нагрузки Р_р и удлинения при разрыве /_Р или е_р. Для расчета линейной плот­ности и неровноты нити по линейной плотности и относительной разрывной нагрузке Р₀ или по разрывному напряжению сг_р лезвием срезают у зажимов оба конца разорванной нити и на торсионных весах определяют их массу т, которую также заносят в таблицу отчета для расчета по ней линейной плот­ности участков нити:

T = т/L,

где L — зажимная длина, м; т — масса пробы, мг.

Перед выполнением работы студентам следует подготовить таблицу для регистрации результатов измерений, в которой должно быть семь граф: пер­вая графа — порядковый номер испытания; в последующие графы записы­вают Р_р, /р, Ер, т (массу точечной пробы), Т, Р₀ с указанием единиц изме­рения в заголовке каждой из граф. Число строк таблицы должно быть равно числу испытаний плюс две строки.

Статистическая обработка результатов испытаний ведется по формулам, приведенным в гл. 1 (см. стр. 11).

По результатам испытаний оценивают сорт нити. Так, сорт хлопчатобу­мажной пряжи при разрыве одиночной нити согласно стандарту [7] опреде­ляют по показателю качества

К. = Ро/Ср,

где Ро— относительная разрывная нагрузка, гс/текс (сН/текс); С_р — коэффи­циент вариации по разрывной нагрузке одиночной нити, %.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет по работе должен содержать: схему и описание прибора; методику испытания; таблицу результатов измерений; статистическую обработку ре­зультатов; оценку качества нитей по стандарту [4.7].