4.8.1. Определение характеристик трения одиночных волокон по цилиндрической поверхности

Цель работы. Изучение прибора, метода измерения и расчета характе­ристик трения.

Задание. Провести испытание силы трения волокна по цилиндру и рассчитать характеристики трения.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Приборы с торсионным измерителем силы трения выпускаются венгерской фирмой «Метримпекс». При проведении испытаний на этом приборе (рис. 4.27) на концы испытуемого волокна 2 и 5 подвешивают одинаковые грузы-за­жимы 3 и 4 весом О (вес зажимов равен нескольким десяткам миллиграмм-сил). Волокно с зажимами навешивают на цилиндр /, который получает вра­щение от двигателя через редуктор и ременную передачу (на рисунке не по­казаны). Частоту вращения цилиндра можно регулировать в широких преде­лах. Чтобы предотвратить сбегание волокна с вращающегося цилиндра, груз-зажим 4 с помощью крючка 6 шарнирно соединен с рычагом 7 торсионного силоизмерителя, насаженного на ось 9. При вращении цилиндра рукояткой 10 закручивают пружину 8, конец которой укреплен на оси 9. Благодаря это­му создается вращающий момент, а следовательно, направленная вверх сила Р, приложенная к грузу-зажиму 4. Добиваясь равновесия волокна на вра­щающемся цилиндре, по указателю 11 па шкале 12 фиксируют силу Р, обес­печивающую равновесие волокна.

Таким образом, натяжение сбегающей ветви волокна 2 Р_с будет равно весу груза-зажима (Р_с = G), а натяжение набегающей ветви волокна 5 бу­дет равно Pн = G — Р. Измерение силы Р проводят многократно, меняя во­локна, а затем рассчитывают среднюю величину Р.

Как было указано выше, сила трения Т между нитью (волокном) и ци­линдром равна разности натяжения сбегающей и набегающей ветвей:

T=G-(G-P); T=P

Таким образом, шкала прибора пока­зывает силу трения между волокном и по­верхностью вращающегося цилиндра. Коэф­фициент трения движения волокна по ци­линдру рассчитывается на основе уравне­ния Эйлера (см. с. 153) по формуле

f =[lg G-lg(G-P^- )]/(π lg е).

Как видно на рис. 4.26, угол охвата волокном цилиндра се равен 180°, т.е. я ра­диан.

Рис. 4.27. Схема прибора для измерения коэффициента трения одиночного волокна по цилиндрической поверхности

При статистической обработке результатов измерения силы Р или, что то же самоё, силы трения Т следует рассчитать среднее квадратическое откло­нение σ_Р, коэффициент вариации С_р и ошибку среднего m_р (см. с. 13).

Прибор должен быть укомплектован цилиндрами, изготовленными из раз­личных материалов (металла, пластмассы, фарфора, стекла, дерева), исполь­зуемых в качестве поверхности рабочих органов текстильных машин.

указания по отчету

Отчет должен содержать: схему и описание прибора; методику работы; ре­зультаты измерения; расчеты сводных характеристик трения волокон.

4.8.2. Определение характеристик трения нитей по методу в. Крумме

Цель работы. Изучение методов определения характеристик трения ни­тей.

Задание. 1. Изучить методы определения характеристик трения ни­тей.

2. Провести испытания по определению характеристик трения нитей по ме­тоду В. Крумме с использованием разных пар трущихся поверхностей.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для определения характеристик трения нитей применяют ряд методов. Са­мым простым из них является метод В. Крумме, по которому измерения по­казателей трения можно проводить на любой разрывной машине для испы­тания нитей.

При испытании нитей по методу В. Крумме необходимо иметь устрой­ство, позволяющее устанавливать па штоке разрывной машины 6 (рис. 4.28) в нижнем зажиме или вместо зажима держатель 4 для крепления цилиндра 3. Испытуемую нить 2 зажимают в верхнем зажиме / разрывной машины. Далее нить огибают вокруг цилиндра 3 на один или, если окажется необхо­димым, на два оборота. К концу нити подвешивают груз 5, при этом должно быть исключено раскручивание свободного конца нити. При опускании штока 6 и цилиндра 3 натяжение верхней, сбегающей ветви нити на участке ци­линдр 3 — верхний зажим 1 будет постепенно расти; при достижении макси­мального натяжения Р_с нить начнет скользить по цилиндру. Величина Р_с из­меряется по силовой шкале динамометра; натяжение набегающей ветви Р_н равно весу груза 5.

При каждой величине груза 5 испытания проводят 10 раз и подсчитывают среднее_значение Р_с. Затем оп­ределяют силу трения покоя Т_п между цилиндром и нитью:

Т_п = Рс - Pн

Коэффициент трения покоя f_п рассчитывают по фор­муле Эйлера (см. с. 153).

Рис. 4.28. Схема определения коэффициента трения ни­ти по методу В. Крумме

Если нить огибает цилиндр на 1 оборот, то α = 2π рад. В том случае, если при 1 обороте нити относи­тельно цилиндра значения Р_с будут очень малы при данной величине груза 5, следует дать 2 или 3 оборота нити относительно цилиндра. Тогда угол α будет равен соответственно 4π или 6π рад. При испы­таниях надо следить, чтобы сбегающая и набегаю щая ветви нити не терлись друг о друга в местах их сближения на ци­линдре.

Очень важно, чтобы при установке цилиндра обеспечивалось строго вер­тикальное направление сбегающей ветви нити.

Если измерения проводят на безынерционной разрывной машине с элек­трическим или электромагнитным тензодатчиком, имеющей прибор для за­писи диаграммы, то следует записать диаграмму изменения натяжения сбе­гающей ветви и по ней рассчитать силу трения движения (скольжения) (см. рис. 4.25 и с. 153).

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: схему ц описание прибора и методики; таблицу первичных данных, их математическую обработку; числовые характеристики трения; диаграмму измерения силы трения покоя и скольжения.