7.4. Исследование зависимости толщины трикотажного полотна от давления

Цель работы. Ознакомиться с прибором и изучить методику измерения толщины трикотажного полотна.

Задание. 1. Определить толщину трикотажного полотна при разных давлениях на толщиномере эластичных материалов (ТЭМ-1).

2. Построить график зависимости толщины трикотажного полотна от дав­ления b = f(х),

3. Рассчитать постоянные уравнения для определения градиента толщины трикотажного полотна.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Толщина текстильных полотен влияет на их теплоизолирующие свойства, проницаемость, жесткость, драпируемость и др. Этот показатель необходимо учитывать при конструировании изде­лий, технологии их производства, проектировании готовой про­дукции с определенными свойствами. Трикотажное полотно легко поддается сжатию, поэтому целесообразно определять его толщину при разных давлениях. Данная зависимость может быть либо определена путем построения графика Ь = 1(х) по экспериментальным точкам, либо выражена аналитически по формуле А. Н. Соловьева:

b = b_р + (р-х)1(А + Вх), (7.13)

где b_р — толщина изделия при давлении р, мм; р — условное давление, рав­ное 100 Па; А — коэффициент, характеризующий начальную сопротивляе­мость изделия сжатию при малых давлениях х = 0 ... р; В — коэффициент, характеризующий конечную несжимаемость изделия при больших давлениях х > р.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Прибор ТЭМ-1, разработанный в ЦНИХБИ, предназначен для измерения тол-шины различных эластичных материалов: текстильных тканей технического и бытового назначения, трикотажных и нетканых полотен, войлоков и т. п. Он построен по принципу крутильных весов. На этом приборе можно измерить толщину полотна как при очень малых, так и при очень больших нагрузках па образец. Измерение толщины производится при заданной удельной на­грузке на образец, который расположен между двумя плоскостями измери­тельных столиков.

Прибор (рис. 7.8) состоит из двух основных узлов: узла иагружения и узла замера толщины. Основным элементом узла нагружения является ме­таллическая нить /, на которой закреплено коромысло 7 с верхним измери­тельным столиком 13 на одном конце и пластиной 5 датчика 4 на другом. Нагружение измерительного столика в том случае, когда нагрузка не пречы-

Рис. 7.8. Схема тол­щиномера ТЭМ-1

определяется по шкале нагрузок //, которая жестко связана с рукояткой 10. Нагрузка, превышающая 0,3 Н, обеспечивается с помощью дополнительных грузов, помещаемых на площадку над верхним измерительным столиком. Ве­личина дополнительных нагрузок колеблется от 0,2 до 2 Н. Верхний столик съемный и изготовляется двух размеров по площади — 2 и 5 см². Движение коромысла в вертикальном направлении ограничено упорами корректирую­щего устройства 12.

Контроль за положением равновесия весовой системы осуществляется с помощью подвижного указателя 8, закрепленного на коромысле 7, и непо­движного указателя нуля 9 в виде нити, укрепленной на корпусе прибора. При нарушении равновесия весовой системы происходит смещение подвиж­ного указателя 8 относительно нулевого деления шкалы нагрузок 11 и не­подвижного указателя пуля 9. Регулировку положения равновесия весовой системы производят с помощью механизма корректировки нуля 2.

Нижний измерительный столик 14 снабжен съемными платформами раз­личной высоты для измерения материалов толщиной от 0 до 40 мм, посколь­ку индикатор толлины 20 может обеспечить измерение толщины только в пре­делах 10 мм. Перемещение нижнего столика в вертикальном направлении осуществляется подъемным механизмом, состоящим из червячной пары 16, рейки 17 и рукоятки 15. Индикатор толщины 20 связан с подъемным меха­низмом хвостовиком 19, опирающимся па кронштейн 18, который соединен с рейкой. Для определения момента снятия показаний с индикатора служит микроамперметр 6, который включается в электрическую цепь с датчиком 4. Перемещение коромысла приводит к изменению положения пластины 5 и со­ответственно изменению электрических колебаний в датчике, что фиксируется микроамперметром. Чувствительность датчика можно изменять путем переме­щения его с помощью специального механизма 3 относительно коромысла. Показания индикатора снимают в тот момент, когда стрелка микроампер­метра совпадает с центральной риской шкалы.

Перед испытаниями выполняют следующее:

убрав упоры арретирующего устройства, проверяют равновесие весовой

системы;

специальным тумблером включают прибор в сеть;

устанавливают выбранный верхний измерительный столик 13 и закреп­ляют его стопорным винтом;

устанавливают выбранную съемную платформу для нижнего измеритель­ного столика 14, где высота съемной платформы А зависит от толщины Ь из­меряемого образца: при b = 0 .. 10 мм Н = 30 мм, при b = 10,1 ... 20 мм 1г = 20 мм, при b = 20,1 ... 30 мм Л = 10 мм, а при b = 30,1 ... 40 мм ра­ботают без платформы;

устанавливают задаваемую нагрузку и совмещают деления шкалы на­грузок // с нитью неподвижного указателя нуля 9 (если требуется дать на­грузку более 0,3 Н, то на площадку над верхним столиком 13 укладывают дополнительные грузики из приложенного комплекта);

устанавливают нулевое положение при заданной нагрузке. Для этого поднимают нижний столик 14 вращением рукоятки 15 до такого положения, когда стрелка индикатора совпадет с нулевым делением шкалы. После этого вращением рукоятки добиваются совпадения стрелки микроамперметра с цен­тральной риской шкалы силы тока.

Испытания проводят следующим образом. Опустив нижний столик 14, укладывают на него • исследуемый образец и рукояткой 15 поднимают столик до тех пор, пока стрелка микроамперметра не совпадет с центральной риской шкалы силы тока. После этого по индикатору определяют толщину образца. Толщину измеряют в 10 местах образца, затем рассчитывают среднее значе­ние.

По окончании работы на приборе снимают дополнительные грузы, уста­навливают шкалу нагрузок на деление 0,15 Н против неподвижного указа­теля нуля, загружая таким образом металлическую нить, опускают рукоятку арретирующего устройства и включают тумблер. Чтобы определить градиент то л щ и н ы, необходимо рассчитать по­стоянные уравнения. Для этого проф. А. Н. Соловьев предложил следующую методику. Экспериментально на толщиномере определяют толщину образца при заданных давлениях: х = 10; 100 и 5000 Па. Результаты первичных из­мерений при заданных давлениях записывают в таблицу по форме 7.6. При х = 100 Па 6 = 6_Р, так как Р = 100 Па. Таким образом, толщина образца при давлении х= 100 Па — величина постоянная (6р). При х = оо, исполь­зуя формулу (7.13), получим

b_оа = b_p-1/В, (7.14)

откуда

В = 1/(b_р - b) (7.15)

По А. Н. Соловьеву [см. формулу (7.13)], при давлении к = 5000 Па и выше толщина практически не изменяется, поэтому можно принять Ъ = 65000-Подставляя в формулу (7.15) значения Ь_р = Ь₁₀₀ и Ь — &бооо, определяем ко­эффициент В.

По формуле (7.13) после преобразований находим коэффициент А:

A = [Р + (Вb_р-Вb-1)x]/(b-b_р). (7.16)

Подставляя в формулу (7.16) значения толщины b = b₁₀ при давлении х = 10 Па и значения постоянных В, Ь_р и Р при давлении х = 10 Па, рас­считываем коэффициент А.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: методику испытаний на толщиномере ТЭМ-1; схему прибора; результаты экспериментальных измерений толщины (см. форму 7.6) ; расчеты постоянных уравнений; график зависимости толщины от давления.

Список литературы

/.1. ГОСТ 3811—72 (СТ СЭВ 2674—80). Ткани и штучные изделия текстиль­ные. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей.

7.2. ГОСТ 3812 — 72. Ткани и штучные изделия текстильные. Методы опре-деления плотностей нитей и пучков ворса.

7.3. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. М., 1967. Ч. 3.

7.4. Кобляков А. И. Структура и механические свойства трикотажа. М., 1973.

7.5. ГОСТ 8844—75. Полотна трикотажные. Правила приемки и метод отбора проб.

7.6. ГОСТ 15902.1—80. Полотна текстильные нетканые. Методы определе­ния линейных размеров и поверхностной плотности.

7.7. ГОСТ 15902.2—79. Полотна текстильные нетканые. Методы опреде­ления структурных характеристик.

7.8. ГОСТ 13578—77. Полотна текстильные нетканые. Правила приемки и методы отбора проб.