Л № 9 тей на разрыв.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ НИТЕЙ
Цель работы: Изучение приборов и методов испытания одиночных нитей на разрыв.
Пояснения к работе
Прочность нити определяют испытанием на растяжение. При экспериментальном изучении растяжения чаще всего получают полуцикловые
характеристики, доводя образцы до разрушения. В лабораторной практике используют способ разрыва одиночной нити.
Рис 9.1. Схема разрывной машины РМ-3-1
а – вид спереди; б – вид слева
На рис. 9.1 показана схема основных узлов 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 и свободно сидят на оси 1. Шестерня 5 вхо53
дит 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 15, который перемещается на угол, пропорциональный ходу
верхнего зажима. Такое устройство позволяет по шкале 2 отсчитывать
разность хода нижнего и 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.
В качестве разрывных характеристик определяют:
– фактическую разрывную нагрузку,
– удельную разрывную нагрузку,
– абсолютное разрывное удлинение,
– относительное разрывное удлинение.
Фактическая разрывная нагрузка – это наибольшее усилие, которое
нить выдерживает до разрушения. Значение этой нагрузки снимается со
шкалы разрывной машины – Р ф (сН· гс).
Удельная разрывная нагрузка – это нагрузка, приходящаяся на единицу толщины нити:
Рф
( cН  гс )
(9.1)
текс
Абсолютное разрывное удлинение – это приращение длины нити к
моменту ее разрыва. Значение этого удлинения снимается со шкалы разрывной машины – La (мм).
Относительное разрывное удлинение – отношение абсолютного
удлинения к расстоянию между зажимами разрывной машины, выраженное в процентах:
Ру 
Lo 
Т
La
 100 % .
LЌ
54
(9.2)
Для оценки неравномерности нитей по разрывной нагрузке применяют среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации.
На основании полученных физико-механических характеристик согласно отраслевого стандарта определяют сорт пряжи.
Разрывная нагрузка и удлинение при разрыве дают лишь конечную
оценку сопротивления материала растяжению в момент его разрушения.
Полной характеристикой деформационных свойств материала при однократном растяжении является диаграмма растяжения. Современные разрывные машины для испытания волокон, нитей и полотен с электрическими датчиками нагрузки обычно выпускаются с механизмом, позволяющим записывать диаграмму растяжения в удобных для работы прямоугольных осях координат. В тех же осях могут быть записаны диаграммы
растяжения нитей и полотен на маятниковых разрывных машинах.
Механизм диаграммного прибора маятникового динамометра состоит из
двух узлов: движения пера и движения барабанчика с диаграммной бумагой.
Диаграмма записывается на миллиметровой бумаге, закрепленной на
барабанчике.
На рис. 9.2 показана диаграмма растяжения, записанная на приборе.
Рис. 9.2. Диаграмма растяжения
а – диаграмма, записанная на приборе; б – диаграмма в осях ε – σ
(цифрами обозначены типичные точки, по которым строится диаграмма).
55
Задание:
1. Подготовить разрывную машину к работе.
2. Выполнить испытания установленного количества нитей.
3. Результаты испытаний занести в таблицу.
4. Определить фактическую и удельную разрывную нагрузку, абсолютное и относительное удлинение, коэффициент вариации по разрывной
нагрузке и показатель качества.
5. На основании полученных физико-механических характеристик
определить сорт пряжи согласно отраслевому стандарту.
Работа в лаборатории
Работу на разрывной машине проводят в следующей последовательности:
1) проверяют, чтобы указатели нагрузок и удлинения находились
против нулевых делений шкал, груз на силоизмерителе соответствовал
выбранному поясу шкалы нагрузок, нижний зажим находился в верхнем
положении;
2) устанавливают необходимую фактическую скорость нижнего зажима;
3) заправляют нить в зажимы;
4) включают электродвигатель и сообщают нижнему зажиму рабочий ход (вниз);
5) после разрыва нити записывают разрывную нагрузку и разрывное удлинение и возвращают нижний зажим в начальное положение;
6) острым ножом (лезвием безопасной бритвы) вырезают вровень с
зажимами концы нити; два обрывка, соответствующие одной разорванной нити, следует свернуть вместе колечком (намотав на концы пинцета
или на палец) и поместить на штифт специальной доски (боронки) или
положить между страницами книг, чтобы в дальнейшем знать, каким испытаниям соответствуют данные срезы;
7) по окончании всех испытаний каждый срез взвешивают на пружинных весах для определения коэффициента вариации нити.
Содержание отчета:
Отчет должен содержать:
– результаты испытаний, снятые со шкалы разрывной машины и расчеты,
произведенные по формулам (9.1), (9.2) и (9.3). Коэффициент вариации
определяется методом сумм (см, лабораторную работу № 3). Результаты
испытаний заносят в табл. 9.1.
56
Таблица 9.1
Результаты испытаний
Паковки
Масса 10 срезов
Разрвыное удлинение, мм
10-я
Разрывная нагрузка, гс
Разрывная нагрузка, гс
9-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
8-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
7-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
6-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
5-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
4-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
3-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрывная нагрузка, гс
2-я
Разрвыное удлинение, мм
Разрвыное удлинение, мм
№ Испытаниий
Разрывная нагрузка, гс
1-я
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Контрольные вопросы
1. Назовите полуцикловые разрывные характеристики нитей.
2. Что называется фактической разрывной нагрузкой нитей?
3. Что называется удельной разрывной нагрузкой нитей?
4. Что называется абсолютным разрывным удлинением нитей?
5. Что называется относительным абсолютным разрывным удлинением нитей?
6. Методы определения полуцикловых разрывных характеристик нитей.
7. Устройство разрывной машины для испытания одиночных нитей.
8. Какой показатель характеризует неравномерность нитей по разрывной нагрузке?
Литература
1. Кукин Г. Н. Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. – М.: Легпромбытиздат,
1989. – С. 123–133.
2. Кобляков А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. – М.:
Легпромбытиздат, 1986. – С. 121–125.
3. Монастырский А. Г. Испытание текстильных материалов. – М.: Легкая индустрия,
1970. – С.179–193.
Иванов С. С. Технический контроль в хлопкопрядении. – М.: Легкая индустрия, 1978.
– С. 116–120.
5. Механические свойства волокон и нитей: Метод. указания / Сост. С. Н. Ерофеева;
ВолгГТУ. Волгоград, 2001. – 44 с.
6. ОСТ 17–362–85 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная одиночная с
пневмомеханических прядильных машин для ткацкого производства. ТУ».
7. ОСТ 17–96–86 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная и гребенная
одиночная для ткацкого производства. ТУ».
4.
57
Лабораторная работа № 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТКИ И УКРУТКИ НИТЕЙ
Цель работы: Научиться определять крутку методом удвоенного кручения.
Пояснения к работе
Нити скручивают для прочности. Крутка К нитей характеризуется
числом кручений на 1 м длины и направлением крутки: S – левое, Z –
правое. При левой крутке витки направлены снизу вверх и справа налево,
при правой – снизу вверх и слева направо. Показатель крутки используют
для сравнения интенсивности скрученности нитей одинаковой линейной
плотности и одинаковой средней плотности. В процессе кручения волокна в нити располагаются примерно по винтовым линиям; при этом натягиваются, изгибаются, искручиваются. Под действием сил упругости
натянутых волокон внешние волокна давят на внутренние, сжимая нити
и создавая силы трения между волокнами, что повышает прочность нити.
Крутка – это число кручений, приходящихся на 1м длины нити:
К=
α Т  100
(кр/м),
T
(10.1)
где К – крутка, кр/м; Т – коэффициент крутки; Т – линейная плотность
нити, текс.
Величина крутки зависит от назначения и линейной плотности нитей. Интенсивность кручения характеризует коэффициент крутки Т.
Крутку определяют с помощью круткомера. При определении крутки
пользуются двумя методами:
1) метод удвоенного кручения;
2) метод непосредственного раскручивания.
Для определения крутки и укрутки нитей применяют круткомеры со
скользящим (рис. 10.1,а) или качающимся (рис. 10.1,б) левым зажимом.
Рис. 10.1. Схемы круткомеров, применяемых при определении крутки:
а — методом непосредственного раскручивания;
б — методом удвоенного кручения
Отрезок нити 2 определенной длины под предварительным натяжением закрепляют в зажимах 1 и 3 круткомера и в зависимости от метода
определения крутки его подвергают либо процессу раскручивания до
58
полной параллелизации волокон или составляющих нитей, либо процессу
раскручивания и закручивания на такое же число кручений. Показания
числа кручений снимают со счетчика 4 круткомера, состоящего из двух
шестерен, верхняя из которых имеет циферблат с двумя поясами шкал:
по верхнему поясу снимают единицы и десятки оборотов, по внутреннему – сотни оборотов правого зажима.
Метод удвоенного кручения применяют для одиночных нитей. По
этому методу нить зажимают между зажимами круткомера, раскручивают, а зажим снова скручивают. Со счетчика круткомера снимают показания. Вследствие неравномерности нитей производят не менее 30 испытаний. Среднее показание счетчика определяют по формуле:
n
nср =
(кр)
(10.2)
30
Крутку определяют по формуле:
К = 2· nср (кр/м)
(10.3)
Метод непосредственного раскручивания применяют для крученых
нитей. По этому методу нить также зажимают между зажимами круткомера и раскручивают до полной параллелизации нитей, составляющих
крученую нить. Крутку определяют по формуле:
К = 4 · nср (кр/м)
(10.4)
При скручивании нитей происходит изменение их длины. Это явление
называется укруткой. Различают укрутку абсолютную иа в мм и относительную Ио %. Укрутку при раскручивании нити показывает указатель на
шкале круткомера. Относительную укрутку определяют по формуле:
иа
(10.5)
 100 %,
Ио =
250 + иа
где иа – абсолютная укрутка, мм; 250 – расстояние между зажимами, мм.
Укрутка нитей составляет примерно 2–6 %.
Среди электрических круткомеров наибольшее распространение получил круткомер КУ-500 (рис. 10.2), имеющий два зажимных устройства
– А и Б. Устройство Б используют при определении крутки методом
непосредственного раскручивания, а устройство А – при методах удвоенного кручения и сбалансированной крутки. Качающиеся устройства А
и Б являются трехплечими рычагами и предназначены для крепления нити 3 в зажимах 2 и 4 (2 и 10 – позиции при работе с балансиром Б). Они
состоят из плеча 6 (14) установки предварительного натяжения нити путем перемещения по шкале 5 (13) грузика с риской и стрелки 18 (11), на
которой укреплен левый зажим 4 (10). Величину зажимного расстояния
устанавливают по шкале 7 перемещением по направляющим пазовых
втулок 15 (8) с указателями.
59
Рис. 10.2. Универсальный круткомер КУ-500.
Задание:
1. Подготовить круткомер к работе.
2. Заправить нить между зажимами круткомера.
3. Провести необходимое количество испытаний методом удвоенного
кручения.
4. Результаты испытаний занести в табл. 10.1.
5. Определить среднее показание счетчика круткомера, крутку, коэффициент крутки.
Работа в лаборатории
При определении крутки методом непосредственного раскручивания
на круткомере КУ-500 используют устройство Б (см. рис. 10.2). При этом
заправку нити в зажимы осуществляют в приведенной ниже последовательности: протягивают нить из глазков нитеводителей и закрепляют ее
сначала в правом зажиме 2, а затем в левом качающемся зажиме 10,
предварительно освободив балансир шпилькой 9; открывают правый зажим и протягивают нить до тех пор, пока указатель левого зажима не
установится на нулевом делении шкалы 12 (17); нить вновь закрепляют в
правом зажиме, а балансир запирают шпилькой; справа на корпусе оттягивают рукоятку 1 вправо до отказа и поворачивают ее в направлении
кручения нити Z или S. Препарировальную иглу помещают в нить у левого зажима и по мере раскручивания ведут ее к правому зажиму. Перед
достижением полного раскручивания нити поворотом рукоятки в обратную сторону плавно уменьшают частоту вращения зажима до его останова и снимают показание счетчика. Раскрученный участок нити вырезают
из зажимов для взвешивания. Отрезки нитей взвешивают вместе на тор60
сионных весах. Пользуясь формулами, рассчитывают характеристики
скрученности нити.
Для определения крутки методом удвоенного кручения используют
устройство А (см. рис. 10.2). Заправку нити в зажимы производят следующим образом: нить 3 заправляют в правый зажим 2 так, чтобы ее конец
свисал из прорези зажима; распрямленную, но без натяжения нить закрепляют в левом пружинном зажиме 4, расположенном на стрелке; открывают
правый зажим и подтягивают нить до тех пор, пока указатель стрелки не
установится на нулевом делении шкалы балансира; во избежание обрыва
нити при раскручивании упор 16 устанавливают не более чем на 3 деления
от нулевой отметки шкалы. Включив прибор, как было описано выше, правый зажим вращают до тех пор, пока указатель стрелки, отклонившись
влево и дойдя до упора, вновь не вернется в начальное (нулевое) положение. В этот момент отключают счетчик и останавливают прибор.
Крутку пневмомеханической пряжи определяют методом сбалансированной крутки на круткомере КУ-500 с использованием зажимного
устройства А по методике удвоенного кручения. Отрезок пряжи сначала
полностью раскручивают, а затем закручивают до начальной зажимной
длины и снимают показание счетчика n1. Не сбрасывая со счетчика это показание, тот же отрезок пряжи раскручивают в обратном направлении, а
затем снова скручивают до исходной длины и снимают показание счетчика
n2. Не сбрасывая и этого показания, но изменив направление вращения, в
третий раз повторяют операцию раскручивание – закручивание и снимают
показание счетчика n3. После испытания нить вырезают из зажимов для
взвешивания. Характеристики скрученности определяют по формулам.
Содержание отчета:
Отчет должен содержать:
– результаты испытаний (табл. 10.1);
– расчеты, произведенные по формулам (10.1), (10.2), (10.3);
Таблица 10.1
Результаты испытаний
Номер
паковки
1
2
3
1
2
3
4
Номер испытаний
5
6
7
Сумма
8
9
10
n=
Контрольные вопросы
1. Что такое крутка, на что она влияет?
2. Как различают пряжу по направлению крутки?
3. Для чего нужно разное направление крутки?
61
4. Почему основные нити скручивают сильнее?
5. Что характеризует интенсивность кручения?
6. Что называется укруткой пряжи?
7. Каким методом определяют крутку одиночных нитей?
8. Каким методом определяют крутку крученных нитей? В чем сущность этого метода?
9. Показание счетчика круткомера при определении крутки крученной пряжи 240. Определить крутку пряжи.
10. Показание счетчика крутки при определении крутки одиночной
пряжи 300. Определить крутку пряжи.
Литература
1. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. – М.: Легпромбытиздат,
1989. – С. 36–44.
2. Кобляков А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. – М.:
Легпромбытиздат, 1986. – С. 60–65.
3. Монастырский А. Г. Испытание текстильных материалов. – М.: Легкая индустрия,
1970. – С.164–189.
4. Иванов С. С. Технический контроль в хлопкопрядении. – М.: Легкая индустрия, 1978.
– С. 139–145.
5. ГОСТ 6611–2003 Методы определения числа кручений, укрутки и направления крутки.
62
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ, РАЗМЕРНЫХ И СТРУКТУРНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНИ
Цель работы: Научиться определять размерные, весовые и структурные
характеристики ткани.
Пояснения к работе
Лабораторный анализ тканей производят по образцам, отобранным
от партии тканей.
Образец представляет собой отрезок ткани во всю её ширину. Длину
образца берут в зависимости от ширины ткани и видов испытаний [4].
Общий анализ ткани состоит из определения: массы 1м 2 и 1пог. м,
плотности по основе и утку, разрывной нагрузки и разрывного удлинения, контрольной проверки массы 1м2 и плотности ткани.
Таблица 11.1
Ориентировочные размеры (в мм) образца для общего анализа ткани
Ткани
Хлопчатобумажные
Ширина, не менее
700
Длина
350
Для вырезанного образца по трем замерам (по краям и посередине)
определяется длина и ширина в мм:
l1  l 2  l3
(мм)
(11.1)
3
b  b  b 3 (мм)
Ширина образца:
(11.2)
b 1 2
3
Взвешивание образца производится на технических весах.
Масса 1м2 определяется по формуле:
m  106 , г/м2
(11.3)
M
l b
где m – масса образца, г; l – длина образца, мм; b – ширина образца, мм.
Масса 1пог. м ткани определяется по формуле:
m 10 3 , г/м
(11.4)
M1 
l
Плотность ткани по основе So и по утку Sу характеризуют числом
основных или уточных нитей на длине ткани 100 мм.
Для определения плотности применяют основные полоски О1, О2, О3,
и уточные У1, У2, У3, У4. Плотность определяют подсчетом числа нитей на
длине 50 мм и умножают полученное число нитей на 2. За плотность по
основе So принимают среднее из трех, а по утку Sу – из четырех измере63
Длина образца:
l
ний. Чаще всего для определения плотности применяют непосредственный подсчет нитей. Этот метод можно осуществлять невооруженным
глазом (при толстых нитях и для тканей с малой плотностью) или с помощью ткацкой лупы.
Рис. 11.1. Схема раскроя образца.
Ткацкая лупа имеет линзу 1, помещающуюся в оправе 2, которая
шарнирно соединена со стойкой 3. Последняя также шарнирно соединена
со счетной рамкой 4. В рамке имеется квадратное отверстие 5 размером
10 × 10 мм (рис. 11.2,а). Хранят лупу в сложенном виде (рис. 11.2,б).
Рис. 11.2. Ткацкая лупа:
а – в рабочем положении; б – в сложенном виде
На определенном участке ткани, в котором необходимо сосчитать
нити, ставят лупу стойкой к себе так, чтобы левая сторона отверстия рамки находилась у левой стороны первой нити. Иглу ставят в промежуток
64
между этой нитью и второй (считая при этом «один»). Затем передвигают
иглу через вторую нить и помещают ее конец между второй и третьей
нитями (считая «два»). Просчитав таким образом слева направо все нити,
поместившиеся в отверстии рамки, и не вынимая иглы из ткани, перемещают лупу так, чтобы последняя сосчитанная нить была закрыта рамкой,
а игла поместилась в нижнем левом углу квадратного отверстия рамки.
Затем продолжают счет нитей дальше, повторяя перемещение лупы до
тех пор, пока не будут пересчитаны все нити на заданном участке.
Для контрольной проверки массы 1м2 и плотности ткани из каждой
полоски No и Nу с двух сторон выщипывают по 25 продольных нитей. Из
нитей одной полоски составляют пучок в 50 нитей, который завязывают
одним узлом (основные нити) и двумя узлами (уточные нити). После этого пучки взвешивают на торсионных весах с точностью до 0,001г.
Контрольную массу М находят по формуле:
М = 2 (mo So + mу Sу), г/м
(11.5)
где mo – средняя масса двух пучков основных нитей, г; mу – средняя масса трех пучков уточных нитей, г; So – плотность по основе; Sу – плотность по утку.
Отклонение  массы М от М определяют по формуле:
М  М
(11.6)
Δ
100 %
М
Величина  не должна превышать 5 %. При этом условии, масса
1м2 ткани и плотность So и Sу определены правильно. При отклонении,
превышающем 5 %, плотность пересчитывают и повторно взвешивают
основные и уточные пучки нитей. Если повторное М опять даст отклонение, превышающее 5 %, то вырезают новый образец.
Задание:
1. Разметить и вырезать образец ткани, установить его размеры.
2. Определить линейные размеры и массу образца.
3. Разметить образец по схеме раскроя.
4. Раскроить образец на пробные полоски.
5. Определить массу 1м2 и плотность по основе и утку, произвести
контрольную проверку массы 1м2 и плотность ткани.
6. Сделать вывод по результатам проведенной работы.
Работа в лаборатории
Для измерения длины и ширины образца необходимо:
– поместить образец на гладкой поверхности в расправленном виде и
прочертить линии начала и конца образца перпендикулярно кромкам;
– обрезать по этим линиям образец, придав ему прямоугольную форму;
65
– измерить длину образца и ширину ткани в трех местах в каждом
направлении нескладывающейся линейкой и найти длину образца и ширину ткани как среднее из трех измерений.
Один раз образец измеряют посередине и два раза на расстоянии
примерно 100 мм от кромок или концов.
Вычисляют среднюю длину образца и ширину ткани с точностью до
0,1 мм и округляют до 1 мм.
У шерстяных и ворсовых тканей ширину измеряют с кромками и без
кромок, а у всех остальных – только с кромками.
Разметку образца производят достаточно мягким черным или цветным заостренным карандашом следующим образом.
На расстоянии 50 мм от правой кромки по линейке проводят параллельную кромке черту, по которой отрезают кромочную полоску К, не
используемую при испытаниях.
Обрезанный край образца зачищают до отделения цельной основной
нити по всей длине образца.
Шаблон накладывают на образец длинной стороной по зачищенному
краю образца. Край шаблона должен по всей его длине совпадать с крайней основной нитью. Для этого образец подтягивают под шаблон и вытягивают из-под него в несовпадающих участках до совмещения края шаблона с крайней основной нитью.
По другому краю шаблона проводят линию разметки первой основной полоски.
Далее шаблон накладывают для разметки второй основной полоски,
совмещая край шаблона с линией разметки первой полоски. Так же размечают и третью основную полоску.
Повернув шаблон на 90о подобным же образом, согласно принятой
схеме раскроя, размечают четыре уточные полоски. При этом следят,
чтобы длинный край шаблона всегда совпадал с какой-нибудь уточной
нитью по всей длине.
Основные полоски обозначают – О1, О2 и О3, а уточные – У1, У2, У3 и
У4 и вырезают их по линиям разметки.
Вырезанные полоски зачищают с обеих сторон до отделения первой
целой нити и, выщипывая целые нити, доводят полоску точно до ширины
50 мм. У готовой пробной полоски ширина боковой бахромки должна
быть не менее 3 мм, а крайние продольные не должны быть повреждены.
Для разметки образца обычно применяют шаблон (металлическую
пластинку) шириной 58–60 мм и длиной около 400 мм.
При испытании тканей весом более 350 г/м2 применяют шаблон, ширина которого должна быть около 68 мм. В этом случае пробные полоски
приготовляют так, чтобы сверх 50 мм с каждой стороны были оставлены
две-четыре нити. Эти нити с концов отделяют, чтобы они не зажимались
в тисках разрывной машины.
66
Содержание отчета:
Отчет должен содержать:
– состав общего анализа ткани, последовательность его проведения, результаты испытаний, схему раскроя образца, расчеты, определенные по
формулам (11.1), (11.2), (11.3), (11.4), (11.5) и (11.6). В заключение производится вывод о правильности проведения анализа.
Контрольные вопросы
1. Что входит в общий лабораторный анализ тканей?
2. Что представляет собой образец ткани для общего лабораторного
анализа?
3. Как определяют длину и ширину образца ткани?
4. Как определяют массу 1м2 и 1 пог. м ткани?
5. Что называют плотностью ткани?
6. Методы определения плотности ткани?
7. Как производится контрольная проверка массы 1м 2 и плотности
ткани?
Литература
1. Кукин Г. Н. и др. Текстильное материаловедение / Кукин Г. Н., Соловьев А. Н., Кобляков А. И. – М.: Легпромбытиздат, 1992. – С. 55–61.
2. Кобляков А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. – М.:
Легпромбытиздат, 1986. – С. 217–223.
3. Монастырский А. Г. Испытание текстильных материалов. – М.: Легкая индустрия,
1970. – С. 223–233.
4. Шашкова Т. М. и др. Методы и приборы для оценки качества хлопчатобумажных тканей / Шашкова Т. М., Резникова Т. М., Воробьева В. Ф. – М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. –
С. 12–18.
67
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНИ
ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ДО РАЗРЫВА
Цель работы: Научиться определять полуцикловые разрывные характеристики ткани.
Пояснения к работе
При растяжении ткани до разрыва можно определить полуцикловые
разрывные характеристики, разрывную нагрузку и разрывное удлинение,
а также комплексные характеристики – абсолютную, удельную и объемную работу разрыва. Для определения этих характеристик полоски ткани
шириной 50 мм подвергают растяжению на разрывной машине. Так как
ткань состоит из двух систем нитей – основных и уточных, то испытывают 3 основные и 4 уточные полоски и определяют средние результаты
испытаний.
Разрывная нагрузка Рр (н) – наибольшее усилие, выдерживаемое
пробной полоской до разрыва.
Разрывная нагрузка по основе:
о
о
Ρр 
о
Ρ р1  Ρ р2  Ρ р3
у
у

(12.1)
3
Разрывная нагрузка по утку:
Ρр
о
у
у
Ρ р1  Ρ р2  Ρ р3  Ρ р4
у
(12.2)
4
Приведенная прочность по основе и утку, сН:
о
2  103 Ρ р
о
Ρ пр 
Sо
о
Ρ пр 
2 10 3 Ρ р
(12.3)
о
,
(12.4)
Sо
где S – плотность нитей.
Относительная прочность:
о
Ρ отн. 
Ρр  Рр
М
у
,
сН
 м2 ,
г
(12.5)
где М – масса 1 м2 ткани.
Разрывное удлинение lр (мм) – приращение длины пробной полоски
к моменту разрыва.
Разрывное удлинение по основе:
о
о
lр 
о
lр1  lр2  lр3
3
68
о
(12.6)
Разрывное удлинение по утку:
у
у
у
у
lр1  lр2  lр3  lр4
у
(12.7)
lр 
4
Для определения разрывных характеристик текстильных полотен
обычно применяют разрывные машины с маятниковым силоизмерителем
(РТ-250), а также безынерционные разрывные машины с постоянной скоростью деформации единичной пробы [5].
Разрывная машина РТ-250 (рис. 12.1) состоит из следующих основных механизмов: электропривода, вариатора скоростей, маятникового
силоизмерителя, механизма выключения шкалы удлинений при разрыве
пробной полоски, диаграммного устройства.
Электропривод включает электродвигатель 37, на валу которого и на
оси 32 установлены двухступенчатые шкивы 33, 36 клиновидной ременной передачи. Диск 38 фрикционного вариатора скоростей имеет контакт
с другим фрикционным диском 29 вариатора. Контакт между дисками
обеспечивается пружиной 31, помещенной в полой оси 32. Пружина своими концами прикреплена к рукоятке 34 и пальцу 30, укрепленному во
втулке 35, которая помещена в подшипниках, ограничивающих ее осевое
смещение.
При повороте рукоятки 34 изменяется давление пружины, а следовательно, и давление диска 38 на диск 29. Диск 29 может перемещаться
вдоль своей оси 39 по скользящей шпонке. С осью 39 соединен червяк 27,
имеющий зацепление с червячной шестерней 26. Шестерня 26 укреплена
на втулке цилиндрической шестерни 25, причем втулка этой шестерни
свободно сидит на оси ходового винта 18. Шестерня 25 через промежуточную шестерню 24 приводит в движение шестерню 23, укрепленную на
вертикальной оси 22. На верхнем конце оси 22 размещена шестерня 20,
приводящая в движение шестерню 19, также свободно сидящую на оси
винта 18. Благодаря промежуточной шестерне 24 шестерни 25 и 19 вращаются в разных направлениях.
Между шестернями 25 и 19 по скользящей шпонке оси винта 18 может перемещаться муфта 21. На верхнем и нижнем концах муфты 21
имеется зубчатая нарезка, которая может входить в зацепление с такой
же нарезкой на нижней стороне шестерни 19 и верхней стороне шестерни
26. В нижнем конце трубы 16 запрессована гайка 17 ходового винта 18. В
верхний конец трубы 16 входит шток 13 с укрепленным на нем нижним
зажимом 8. Шток 13 укреплен в трубе 16 шпилькой 14 и имеет несколько
отверстий. Переставляя шпильку 14 в то или иное отверстие, можно
установить различные расстояния между зажимами.
69
Рис. 12.1. Схема разрывной машины РТ-250.
70
При зацеплении муфты 21 с шестерней 19 винт 18 будет вращаться в
одну сторону и гайка 17, труба 16 и шток 13 с нижним зажимом будут
опускаться (рабочий ход), а при зацеплении муфты 21 с шестерней 26
винт 18 будет вращаться в другую сторону и нижний зажим будет подниматься (холостой ход) со скоростью, втрое большей. Управление муфтой осуществляется рукояткой 51, которая прикреплена к сектору 47,
свободно поворачивающемуся на своей оси. Сектор имеет три зарубки, в
которые под действием пружины 48 может входить крючок 49, фиксируя
сектор в трех положениях. Сектор имеет также рычаг, шарнирно связанный с поводком 53. На нижнем конце последнего укреплена вилка 28,
входящая в кольцевой паз муфты 21. Поворотом рукоятки 51 на себя
муфту вводят в зацепление с шестерней 26, и нижний зажим 8 опускается. При повороте рукоятки от себя (по схеме вправо) нижний зажим поднимается. Среднее положение рукоятки соответствует нейтральному положению муфты 21, при котором нижний зажим неподвижен.
На поводке 53 укреплены два упорных кольца – нижнее 52 и верхнее
55, а на трубе 16 – рычаг 54. Последний имеет втулку, свободно перемещающуюся вдоль поводка 53. При крайних верхнем и нижнем положениях
втулка, нажимая снизу на кольцо 55 или сверху на кольцо 52, переводит
муфту 21 в среднее положение и движение нижнего зажима прекращается.
Фрикционный вариатор дает возможность установить любую скорость опускания нижнего зажима – от 20 до 200 мм/мин. Необходимая
скорость нижнего зажима достигается установкой указателя 46 с помощью рукоятки 44 на соответствующее деление круглой шкалы 45. Движение рукоятки 44 передается диску 29 через вертикальный валик 42, на
верхнем конце которого укреплена рукоятка 44, а на нижнем – шестерня
43, сцепляющаяся с зубчатым сектором 41. На одной оси с сектором
укреплен рычаг 40, конец которого входит в кольцевой паз втулки фрикционного диска 29. Верхний зажим 3 свободно подвешен на призме малого плеча 93 маятникового силоизмерителя, который укреплен на оси
92.
При опускании нижнего зажима 8 пробная полоска вызывает опускание верхнего зажима, в результате чего силоизмеритель отклоняется.
При этом упор 5 будет перемещать зубчатую рейку 61, свободно лежащую на каточках 60 и 83. Шестерня 75 поворачивается, а укрепленная на
одной оси с ней ведущая стрелка 77 перемещает указатель 78. Грузики 50
и 82, подвешенные на шнуре и перекинутые через блочки 70 и 76, поднимаются. При возвращении маятникового силоизмерителя в начальное
положение грузики 50 и 82 опускаются, блочки 70 и 76 поворачиваются и
ведущая стрелка 77 возвращается в исходное положение.
Грузовая шкала 84 имеет два пояса: от 0 до 50 кгс с ценой деления
0,2 кгс и от 0 до 250 кгс с ценой деления 0,5 кгс. Для работы с поясом 071
250 кгс на силоизмеритель 4 навешивают грузы 6 и 15, а для работы со
шкалой 0-50 кгс груз 15 снимают, а груз 6 оставляют.
На разрывной машине имеется масляный тормоз (амортизатор). Он
работает следующим образом. При повороте силоизмерителя 4 в цилиндре 69 с маслом движение через шток 67, шарнирно соединенный с
большим плечом 87 силоизмерителя, передается поршню 71, и он начинает перемещаться в цилиндре. При этом масло проходит сквозь отверстия в поршне. При возвращении силоизмерителя в исходное положение
поршень 71 опускается, давление масла под поршнем увеличивается и
обратный клапан 72, поднимаясь, перекрывает отверстия в поршне. Масло постепенно переходит из нижней части цилиндра в верхнюю через отводную трубку 85, обеспечивая плавное опускание силоизмерителя.
В зависимости от выбранного пояса шкалы нагрузок рукоятку 73 поворачивают до совпадения с указателем, укрепленным на цилиндре и помеченным цифрами 50 или 250. Поворот рукоятки вызывает уменьшение
или увеличение сечения масляной струи, выходящей из цилиндра.
Шкала удлинений 2 расположена на тяге 62, в нижней части которой
винтом 59 укреплен захват 58. На этот захват может действовать крючок
7, укрепленный на оси 57, которая свободно поворачивается в своем
подшипнике, размещенном на полке нижнего зажима. На другом конце
оси 57 укреплен рычаг 56, конец которого шарнирно соединен с якорем 9
электромагнита 12. Обратный клапан 72 соединен с толкателем 86, который при перемещении клапана в верхнее положение также переместится и
замкнет пружинный контакт электрической цепи электромагнита 12. Обратный клапан 72 соединен с толкателем 86, который при перемещении
клапана в верхнее положение также переместится и замкнет пружинный
контакт электрической цепи электромагнита 12. Тогда якорь 9 будет втянут
в соленоид электромагнита, повернувшийся крючок 7 (по схеме направо)
отойдет от захвата 58 и шкала удлинений 2 с делениями 65 остановится.
Указатель удлинений 63 подвешен на тяге 64 к правому плечу коромысла 88 и уравновешивается грузиком 68 на левом плече коромысла.
Коромысло подвешено к левому плечу двуплечего рычажка 89, который
может поворачиваться на неподвижной оси 90. При опускании верхнего
зажима палец 9 силоизмерителя воздействует на правое плечо рычажка 89,
вследствие чего указатель 63 опускается на такую же величину, что и
верхний зажим, поэтому показываемое на шкале удлинение не искажается.
Разрывная машина РТ-250 имеет прибор для снятия диаграммы растяжения пробных полосок ткани. На основании этой диаграммы определяют комплексные характеристики.
Абсолютная работа разрыва Rp (дж) – работа, совершаемая внешними силами при растяжении пробной полоски до разрыва:
Rp =   Pp  lp (Дж ),
(12.8)
где  – коэффициент полноты диаграммы растяжения.
72

Sф
S
,
(12.9)
где Sф – фактическая интегральная площадь под кривой растяжения;
S – интегральная площадь прямоугольника с координатами Рр и lp.
Удельная работа разрыва
RM 
Rp
Mp
(Дж/г),
(12.10)
где Мр – масса рабочей части пробной полоски, г.
Объемная работа разрыва
R p (Дж/см3),
vp
где vp – объем рабочей части пробной полоски, см 3 .
Rv 
(12.11)
Задание:
1. Подготовить разрывную машину к работе.
2. Последовательно испытать 3 основные и 4 уточные полоски.
3. Результаты испытаний занести в таблицу.
4. Определить среднюю разрывную нагрузку и среднее разрывное
удлинение основы и утка.
5. Снять диаграмму растяжения и определить абсолютную, удельную и объемную работу разрыва.
6. Начертить принципиальную схему разрывной машины.
Работа в лаборатории
При определении характеристик механических свойств текстильных
полотен при растяжении до разрыва регламентируются такие параметры,
как зажимная длина и ширина пробных полосок, предварительное натяжение и число пробных полосок.
Зажимная длина и ширина пробных полосок обычно равны соответственно 100 и 50 мм. В случае арбитражных испытаний тканей (кроме
шерстяных) зажимную длину увеличивают до 200 мм, а при испытании
тканей из стекловолокон ширину полоски уменьшают до 25 мм.
Для трикотажных полотен рекомендуется проводить испытания на
пробных полосках профильной формы с рабочими размерами 50×25 мм. Такая форма обеспечивает разрыв образца в средней рабочей части, что позволяет более точно определить разрывную нагрузку и другие характеристики.
Предварительное натяжение пробных полосок для тканей в зависимости от их ширины составляет 5 Н (ширина 50 мм) или 2,5 Н (ширина
25 мм). Для тканей из нитей линейной плотности 10 текс предварительное натяжение полосок следует устанавливать равным 1 Н.
73
Рекомендуемое предварительное натяжение пробных полосок трикотажных полотен: 0,25 Н – по длине и 0,15 Н – по ширине (при ширине
пробных полосок 50 мм). При испытании образцов профильной формы
предварительное натяжение должно быть равно 0,05 – 0,1 Н.
Число пробных полосок при испытании тканей по основе и по утку –
соответственно 3 и 4, при испытании трикотажных полотен – 5.
Содержание отчета:
Отчет должен содержать:
– результаты испытаний, занесенные в таблицу; диаграмму растяжения; расчеты разрывной нагрузки, разрывного удлинения, абсолютной, удельной,
объемной работы разрыва; принципиальную схему разрывной машины.
Таблица 12.1
Результаты испытаний
№
п/п
1
2
3
4

Наименование
ткани
Разрывная нагрузка
по основе
по утку
Разрывное удлинение
по основе
по утку
Контрольные вопросы
Назовите полуцикловые разрывные характеристики ткани.
Что называется разрывной нагрузкой ткани?
Что называется разрывным удлинением ткани?
Основные части разрывной машины РТ-250.
Как определяют разрывную нагрузку и разрывное удлинение
1.
2.
3.
4.
5.
ткани?
6. В чем особенность заправки испытываемых полосок ткани на
разрывной машине?
7. Назначение диаграммного прибора на разрывной машине.
8. Какие характеристики определяют с помощью диаграммы растяжения?
Литература
1. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. – М.: Легпромбытиздат,
1989. – С. 65–69.
2. Кобляков А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. – М.:
Легпромбытиздат, 1986. – С. 238–245.
3. Механические свойства волокон и нитей: Метод. указания / Сост. С. Н. Ерофеева;
ВолгГТУ. – Волгоград, 2001. – 44 с.
4. Монастырский А. Г. Испытание текстильных материалов. – М.: Легкая индустрия,
1970. – С. 233–243.
74
5. Шашкова Т. М. и др. Методы и приборы для оценки качества хлопчатобумажных тканей / Шашкова Т. М., Резникова Т. М., Воробьева В. Ф. – М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. – С.
12–18.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 352 с.
2. Кобляков А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. –
М.: Легпромбытиздат, 1986. – 344 с.
3. Определение длины волокон хлопка: Метод. указания / Сост. С. Н Ерофеева;
ВолгГТУ. – Волгоград, 1998. – 22 с.
4. Монастырский А. Г. Испытание текстильных материалов. – М.: Легкая индустрия,
1970. – 280 с.
5. Панкратов М. А. Текстильные волокна. – М.: Легпромбытиздат, 1986. – 272 с.
6. Грачева Г. Г. Методы и приборы для оценки количества волокна. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 22 с.
7. Механические свойства волокон и нитей: Метод. указания / Сост. С. Н Ерофеева;
ВолгГТУ. – Волгоград, 2001. – 44 с.
8. Шашкова Т. М. и др. Методы и приборы для оценки качества хлопчатобумажных
тканей / Шашкова Т. М., Резникова Т. М., Воробьева В. Ф. – М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. –
48 с.
9. Иванов С. С. Технический контроль в хлопкопрядении. – М.: Легкая индустрия,
1978. – 240 с.
10. ГОСТ 6611–2003 Методы определения числа кручений, укрутки и направления
крутки.
11. Кукин Г. Н. и др. Текстильное материаловедение / Кукин Г. Н., Соловьев А. Н.,
Кобляков А. И. – М.: Легпромбытиздат, 1992. – 272 с.
12. ОСТ 17–362–85 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная одиночная с пневмомеханических прядильных машин для ткацкого производства. ТУ».
13. ОСТ 17–96–86 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная и гребенная одиночная для ткацкого производства. ТУ».
75
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие…………………………………………….......…………..
Правила выполнения лабораторных работ…………..............…… …
Лабораторная работа № 1. Микроскопия текстильных волокон........
Лабораторная работа № 2. Определение влажности волокна.............
Лабораторная работа № 3. Обработка и анализ результатов испытаний……...…..………....………………………................……………
Лабораторная работа № 4. Определение длины волокон хлопка.......
Лабораторная работа № 5. Определение зрелости хлопка сравнительным методом..…….………… ……….......................…………….
Лабораторная работа № 6. Определение зрелости хлопка поляризационным методом……..….……………........................ ……………
Лабораторная работа № 7. Распознавание волокон различными методами………………………………………..………...............………..
Лабораторная работа № 8. Определение линейной плотности нитей
длинными отрезками……….........…….…...........………..... …………
Лабораторная работа № 9. Определение прочности нитей...…..........
Лабораторная работа №. 10. Определение крутки и укрутки нитей........
Лабораторная работа № 11. Определение массы, размерных и структурных характеристик ткани……… ......……....……………….
Лабораторная работа № 12. Определение характеристик ткани при растяжении до разрыва……...…………………….................……...…
Список рекомендуемой литературы......................................................
76
3
4
5
14
20
26
34
38
43
48
53
58
63
68
75