Лабораторна робота № 9

Визначення міцності бавовняних волокон.

Мета роботи: вивчення методів і пристроїв по визначенню розривного навантаження та подовження бавовняного волокна.

Матеріальне забезпечення:лабораторні пробибавовняного волокна, торсійні ваги, динамометр ДШ-3М.

Нормативні документи: ГОСТ 3274.9-98. Волокно хлопковое. Методы определения удельной разрывной нагрузки; ГОСТ 3274.1-72. Волокно хлопковое. Методы определения разрывной загрузки и линейной плотности.

9.1. Стислі теоретичні відомості

Механічні характеристики бавовняних волокон вважають основними, так як норми на ці показники увійшли в стандарти і визначають їх сорт. Вони багато в чому визначають умови переробки бавовняних волокон, дозволяють судити про те, яким чином буде вести себе волокно у процесах переробки та експлуатації. Найпоширенішою абсолютною характеристикою міцності, отриманою при розтягуванні до розриву волокон під впливом зростаючого навантаження, є розривне навантаження ( ).У системі СІ розривне навантаження виражається в ньютонах (Н), деканьютонах (даН), сантіньютонах (сН). Одночасно з розривним навантаженням визначають і розривне подовження. Воно виражається у відсотках до початкової довжини волокна.

, (9.1)

де - абсолютне розривне подовження, мм;

- початкова довжина проби, мм.

Абсолютне розривне подовження – це приріст довжини проби матеріалу до моменту розриву:

, (9.2)

де - довжина проби у момент розриву.

Відносне розривне навантаження волокна ( ) характеризується розривним навантаженням, яке припадає на одиницю лінійної щільності у текс, і виражається в гс/текс або Н/текс:

, (9.3)

де - дійсне розривне навантаження, гс, Н;

- лінійна щільність, текс.

Розривне навантаження і подовження волокна визначається на маятникових статистичних розривних пристроях – динамометрах. Вони поділяються на пневматичні, масляні та гідравлічні.

На масляному пневматичному динамометрі волокна випробуються в мокрому стані. Середня величина розривного навантаження у мокрому стані виражається у відсотках від розривного навантаження цього ж волокна у сухому стані:

, (9.4)

де - середнє показання шкали навантажень, %

- маса вантажу маятника.

Середнє розривне подовження розраховується у % за формулою:

(9.5)

де - середні показання шкали подовжень, мм;

- відстань між затисками

Розривна довжина визначається за формулою:

, (9.6)

де - середня розривна довжина одиночного волокна, гс, Н;

- номер волокна, м/г.

Випробування одиночних волокон на міцність за методом петлі широко використовується у міжнародній практиці для характеристики ламкості волокон. Суть його полягає в тому, що розтягуванню підлягають одночасно два волокна у вигляді петель, які входять одна в одну із закріпленими у затисках кінцями. Для випробування волокон за методом петлі застосовують такі ж самі пристрої, що й для визначення міцності одиночних волокон.

Міцність волокна за методом петлі визначається за формулою:

, (9.7)

де - середнє арифметичне зусилля під час розриву петлі, гс, Н.

Відносне розривне навантаження у петлі розраховується за формулою:

, (9.8)

де - розривне навантаження одиночного волокна, гс, Н.

Розривне навантаження бавовняного волокна за методом розриву штапелю визначають на динамометрі ДШ-3М (рис. 9.1).

Динамометр ДШ-3М має шкалу до 3000гс і ціну поділки 20гс. Пучок волокон закріплюють у затисках з рифленими губками. Верхній затиск 1 для зручності заправки знімається. Його навішують подвійним крючком 2 на шпильку, закріплену на кінці стальної гнучкої стрічки 3. Стрічка вільно огинає сектор 4 і закріплюється на ньому. Сектор закріплено на осі 5. На цю вісь закріплена також маятникова система, яка складається із шкали 6, закріпленої на тязі 7, маятника 8 з вантажем 9. На ній закріплено також сектор 10, зуби храповика 11 якого опираються на собачки 12. Собачки тягою 13 сполучені з важелем 14. Нижній затиск 21 укріплений гайкою на кінці вертикального штоку 19, який вільно ковзає в направляючій 20. Шток сполучений з важелем 16 за допомогою ролика, що входить у прорізь важеля.

Рис. 9.1. Схема динамометра ДШ-3М

При звільнені засову 22 важіль 16 під впливом вантажу 17 повернеться відносно осі 15 і , натиснувши на шток 19, поведе вниз затиск 21. Для плавного опускання затиску важіль 16 сполучений зі штоком масляного демпфера 23. Налагодженням демпфера можна регулювати швидкість опускання нижнього затиску. Нижній затиск, опускаючись, потягне за собою пучок волокон 24, а через нього – верхній затиск. При цьому на осі 5 виникає обертальний момент, який буде врівноважуватись моментом, який виникає внаслідок відхилення маятникової системи від вертикального положення. Під час обриву пучка волокон положення маятникової системи фіксується храповиком 11 і собачками 12. Нерухомий показник служить для відліку навантаження за шкалою 6. Для підрахунку середнього розривного навантаження штапелю бавовняного волокна для кожного із десяти розірваних штапелів обчислюють розривне навантаження у перерахунку на одне волокно у гс, Н за формулами:

, (9.9)

де - розривне навантаження окремих штапелів, гс, Н;

- відповідно маса цих штапелів, мг;

- кількість волокон в 1мг.

Середнє розривне навантаження бавовняного волокна обчислюють за формулою:

, (9.10)

Дійсне розривне навантаження бавовняного волокна обчислюють за формулою:

, (9.11)

де - постійний коефіцієнт, який характеризує частку волокон, які одночасно розриваються на динамометрі ДШ-3М.

На підприємствах широко використовується органолептичний метод визначення сорту волокна за його міцністю. Метод базується на багаторазовому одноманітному приготуванні і розриві штапельного волокна руками і порівнянні міцності бавовни, яка аналізується з міцністю спеціальних еталонів бавовняного волокна.

Метод прискореного визначення розривного навантаження ґрунтується на використанні пристроїв МШУ-1, МРВ-1 і ПСВ-1. За цим методом середнє дійсне розривне навантаження бавовняного волокна визначають за формулою:

, (9.12)

де - сума розривних навантажень окремих штапелів, гс, Н;

- сума волокон в окремих штапелях;

0,692 – постійний коефіцієнт, який характеризує частку волокон, які одночасно розриваються у штапелі.

Сучасний ринок випробувального обладнання для бавовняного волокна має широкий спектр. Наведемо деякі пристрої для випробування волокна на міцність, які можна використовувати для бавовняного волокна (рис. 9.2, 9.3).

Рис. 9.2. Пристрій для визначення міцності моноволокна UM-331A

Сучасний, надійний та зручний у роботі пристрій для визначення міцності моноволокна UM-331A відрізняється зручним захопленням волокна, має професійне програмне забезпечення, зручний інтерфейс і панель введення даних.

Одноколонна напівавтоматична машина для розтягування та визначення міцності волокон UM-LАВ 3 (рис. 9.3) розроблена для випробування міцності волокон, тканин на розтягування. Ідеально підходить для випробування різних волокон, міцністю до 100кг (1000Н), має регульовану відстань між затисками, регульовану швидкість випробувань, керується з комп’ютера, проводить статистичну обробку результатів, відповідає міжнародним стандартам, похибка вимірювань становить 0,05%.

Нерівномірність бавовняних волокон за розривним навантаженням обчислюють за формулами:

, (9.13)

де - коефіцієнт нерівномірності %,

- середнє арифметичне із всіх показань, гс, Н;

- середнє арифметичне із показань, менших , гс, Н;

- загальна кількість показань;

- кількість показань менших .

Рис. 9.3. Одноколонна напівавтоматична машина для розтягування та визначення міцності волокон UM-LАВ 3

, (9.14)

де - коефіцієнт варіації, %;

- середнє арифметичне із всіх показань, гс, Н;

- середнє квадратичне відхилення, гс, Н.

, (9.15)

Поиск по сайту: