Лабораторная работа № 9 Определение полуцикловых характеристик механических свойств нитей и полотен при растяжении.

Цель работы - изучение и применение стандартного метода и прибо­ра для испытания нитей и полотен на разрыв.

9.1. Краткие теоретические сведения.

Полуцикловые характеристики текстильных нитей определяют тремя способами: разрывом одиночных нитей, разрывом мотков (пасм) и реже - пучков. Для разрыва одиночных нитей используют разрывные машины (динамометры) различных типов и конструкций, позволяющие измерять разрывную нагрузку и разрывное удлинение.

Некоторые машины снабжены приборами для записи диаграммы рас­тяжения в осях деформация-нагрузка; на отдельных современных маши­нах имеются устройства для измерения работы разрыва, а также клас­сификаторы для распределения измеряемых величин по классам. При ис­пытании мотков нитей применяют специальные разрывные машины, позво­ляющие измерять только разрывную нагрузку.

Для оценки свойств нитей используют в основном те же характе­ристики, что и для оценки свойств текстильных волокон (см. ЛР № 8).

На рис. 9.1. приведена кинематическая схема маятниковой разрывной машины (динамометра) РП-100. Моток пряжи надевают на крючок 5 и 11. Нижний крючок 11 установлен на штоке машины 12, который приводится в движение электродвигателем через реверсивный механизм, размещенный в корпусе 13. Управление движением нижнего крючка II осуществляется рычагом 14, имеющим три фиксированных положения. Для пуска штока рычаг 14 надо подать на себя, для останова - перевести в среднее положение, для возврата - перевести в заднее положение. При ходе штока с крючком вверх он автоматически останавливается для заправки в исходном положении.

Н а рис. 9.1. приведена кинематическая схема маятниковой разрывной машины (динамометра) РП-100. Моток пряжи надевают на крючок 5 и 11. Нижний крючок 11 установлен на штоке машины 12, который приводится в движение электродвигателем через реверсивный механизм, размещенный в корпусе 13. Управление движением нижнего крючка II осуществляется рычагом 14, имеющим три фиксированных положения. Для пуска штока рычаг 14 надо подать на себя, для останова - перевести в среднее положение, для возврата - перевести в заднее положение. При ходе штока с крючком вверх он автоматически останавливается для заправки в исходном положении.

Рис. 9.1. Кинематическая схема маятниковой разрывной машины РП-100.

При движении вниз нижний крючок 11 тянет за собой моток. Моток действует на верхний крючок 5, серьга 4 которого подвешена на приз­ме 3, установеленной на рычаге 2, жестко закрепленном на оси 1. На этой же оси жестко закреплены рычаг 25 и грузовой рычаг 6, в нижней части которого навешивают сменные грузы 9 и 10. Комплекс деталей 1, 2, б, 9, 10, 25 образует узел силоизмерительного устройства ма­ятникового типа.

Под действием растягивающегося мотка силоизмеритель отклоня­ется от вертикального положения и через ролик 8 и кулису 7 переме­щает зубчатую рейку 15. Рейка сцеплена шестерней 22, на которой жестко сидит стрелка 20. Поворот шестерни и стрелки позволяет вести отсчет нагрузки по шкале 23. Контрольная стрелка 21 перемещается выступом стрелки 20 и в момент обрыва мотка останавливается, фикси­руя разрывную нагрузку. Ролики 16, 18, 19 обеспечивают горизонтальное положение рейки 15. На рычаге 25 подвешены шток и поршень, помещен­ный в цилиндр 24 с жидким маслом. Это устройство, называемое демп­фером, необходимо для плавного, безударного возврата маятника в исходное положение после разрыва мотка. Для контакта ролика 8 и кулисы 7 на оси шестерни 22 насажен блок. В канавке блока закреплен шнур, на котором подвешен груз 17. Груз создает вращающий момент, прижимающий кулису к ролику.

При испытаниях на разрыв одиночных нитей определяют в основном те же характеристики свойств, что и для волокон (см. ЛР № 8). 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.

У нас в стране для испытания одиночных нитей на разрыв чаще всего применяют маятниковые разрывные машины РМ-3-1 и РМ-30-1 ана­логичной конструкции. Принципиальная схема маятниковой разрывной машины представлена на рис.8.2.

При исследовании прочностных свойств полотен определяют также комплексные характеристики:

Абсолютная работа разрыва R_р (Дж) – работа, совершаемая внешними силами при растяжении пробной полоски ткани до разрыва:

где η – коэффициент полноты диаграммы растяжения

Р_р- наибольшее усилие, выдерживаемое пробной полоской до разрыва

l_p-абсолютное удлинение при разрыве

Удельная работа разрыва (Дж/г):

где М_р – масса рабочей части пробной полоски, г.

Объемная работа разрыва (Дж/см³):

где V_p – объем рабочей части пробной полоски, см³.

Неразрывные полуцикловые характеристики жесткости показывают сопротивление структуры полотен изменению формы. Жесткость материала при растяжении обычно оценивают усилием Р, которое необходимо приложить к пробной полоске, чтобы растянуть ее на величину деформации Е₁. В качестве характеристик жесткости текстильных полотен используют начальный и текущий модули жесткости.

Начальный модуль жесткости Е₁ (Па, мкПа) – характеризует напряжение, которое необходимо для растяжения пробной полоски ткани на 1%

где σ_р, ε_р – соответственно напряжение и удлинение при разрыве;

k- показатель жесткости.

Текущий модуль жесткости (Па)