Лабораторна робота № 9 Визначення напівциклових характеристик механічних властивостей ниток і полотен при розтягуванні

Мета роботи – вивчення і застосування стандартного методу і приладу для випробування ниток і полотен на розрив.

9.1. Стислі теоретичні відомості

Напівциклові характеристики текстильних ниток визначають трьома способами: розривом одиночних ниток, розривом мотків (пасем) і рідше – пучків. Для розриву одиночних ниток використовують розривні машини (динамометри) різних типів і конструкцій, що дозволяють вимірювати розривне навантаження і розривне подовження.

Деякі машини забезпечені приладами для запису діаграми розтягування в осях деформація-навантаження; на окремих сучасних машинах є пристрої для вимірювання роботи розриву, а також класифікатори для розподілу вимірюваних величин за класами. При випробуванні мотків ниток застосовують спеціальні розривні машини, що дозволяють вимірювати тільки розривне навантаження.

Для оцінки властивостей ниток використовують в основному ті ж характеристики, що і для оцінки властивостей текстильних волокон (див. ЛР № 8).

На рис. 9.1. наведена кінематична схема маятникової розривної машини (динамометра) РП-100. Моток пряжі надягають на гачки 5 і 11. Нижній гачок 11 встановлений на штоку машини 12, який приводиться в рух електродвигуном через реверсивний механізм, розміщений в корпусі 13. Управління рухом нижнього гачка 11 здійснюється важелем 14, який має три фіксовані положення. Для пуску штока важіль 14 треба подати на себе, для зупинки – перевести в середнє положення, для повернення – перевести в заднє положення. При ході штока з гачком вгору він автоматично зупиняється для заправлення в початковому положенні.

При русі вниз нижній гачок 11 тягне за собою моток. Моток діє на верхній гачок 5, серга 4 якого підвішена на призмі 3, встановленій на важелі 2, жорстко закріпленому на осі 1. На цій же осі жорстко закріплені важіль 25 і вантажний важіль 6, у нижній частині якого навішують змінні тягарці 9 і 10. Комплекс деталей 1, 2, 6, 9, 10, 25 утворює вузол силовимірювального пристрою маятникового типу.

Під дією мотка, що розтягується, силовимірювач відхиляється від вертикального положення і через ролик 8 і кулісу 7 переміщує зубчасту рейку 15. Рейка зчеплена шестернею 22, на яку жорстко насаджена стрілка 20. Поворот шестерні та стрілки дозволяє здійснювати відлік навантаження за шкалою 23. Контрольна стрілка 21 переміщується виступом стрілки 20 і в момент обриву мотка зупиняється, фіксуючи розривне навантаження. Ролики 16, 18, 19 забезпечують горизонтальне положення рейки 15. На важелі 25 підвішені шток і поршень, поміщений в циліндр 24 з рідкою оливою. Цей пристрій, який називають демпфером, необхідний для повільного, безударного повернення маятника в початкове положення після розриву мотка. Для контакту ролика 8 і куліси 7 на осі шестерні 22 насаджений блок. У канавці блоку закріплений шнур, на якому підвішений тягарець 17. Тягарець створює обертальний момент, що притискує кулісу до ролика.

При випробуваннях на розрив одиночних ниток визначають в основному ті ж характеристики властивостей, що і для волокон (див. ЛР № 8). Випробування здійснюють за стандартними методиками. Звичайно розрив одиночних ниток поєднується з визначенням лінійної густини нитки короткими відрізками, для чого кінці розірваної нитки зрізають бритвою і зважують на торсійних вагах, визначаючи масу.

Рис. 9.1. Кінематична схема маятникової розривної машини РП-100

Для розриву одиночних ниток застосовують розривні машини різних типів і конструкцій. На машинах, забезпечених діаграмними приладами, здійснюють запис кривої розтягування в осях деформація-навантаження.

У нас в країні для випробування одиночних ниток на розрив найчастіше застосовують маятникові розривні машини РМ-3-1 і РМ-30-1 аналогічної конструкції. Принципова схема маятникової розривної машини наведена на рис. 8.2.

При дослідженні міцності полотен визначають також комплексні характеристики:

Абсолютна робота розриву Rр (Дж) – робота, здійснювана зовнішніми силами при розтягуванні пробної смужки тканини до розриву:

, (9.1)

де η – коефіцієнт повноти діаграми розтягування;

Р_р. – найбільше зусилля, яке витримує пробна смужка до розриву;

L_p – абсолютне подовження при розриві.

Питома робота розриву (Дж/г):

, (9.2)

де М_m – маса робочої частини пробної смужки, г.

Об'ємна робота розриву (Дж/см³):

, (9.3)

де Vp – об'єм робочої частини пробної смужки, см³.

Нерозривні напівциклові характеристики жорсткості показують опір структури полотен зміні форми. Жорсткість матеріалу при розтягуванні звичайно оцінюють зусиллям Р, яке необхідно прикласти до пробної смужки, щоб розтягнути її на величину деформації Е₁. Як характеристики жорсткості текстильних полотен використовують початковий і поточний модулі жорсткості.

Початковий модуль жорсткості Е₁ (Па, мкПа) – характеризує напруження, яке необхідне для розтягування пробної смужки тканини на 1%:

, (9.4)

де σ_р, ε_р – відповідно напруження і подовження при розриві;

k- показник жорсткості.

(9.5)

Поточний модуль жорсткості (Па)

(9.6)