Будова та принцип дії розривної машини РМ-3-1

На рис. 5.2 наведена кінематична схема маятникової розривної машини РМ-3-1, яка дозволяє визначити розривне зусилля від 0 до 3000 сН. Машина має 3 робочих діапазони вимірювання: 0-500 сН з ціною ділення 2 сН; 0-1000 сН з ціною ділення 5 сН; 0-3000 сН з ціною ділення 10сН. Припустима похибка показань силовимірювача, що визначається безпосереднім навантаженням, в межах робочого діапазону кожного поясу шкали становить ±1% сили, яка вимірюється. Похибка найменшого ділення шкали подовження ±1мм. Відстань між затисками від 0 до 500 з інтервалом 50мм. Максимальний хід нижнього затиску 350мм. Швидкість опускання нижнього затиску можна варіювати від 80 до 800 мм/мин.

Машина РМ-3-1 має наступні основні вузли: маятниковий силовимірювач 13, верхній затиск 12, нижній затиск 2, механізм приводу, який складається з електродвигуна 1 та редуктора 19.

Маятник силовимірювача 13 установлений на осі в 2 кулькопідшипниках. Положення маятника в момент розривання нитки, що випробується, фіксується собачками 8, які зчіплюються з рейкою 9, укріпленою на маятнику. Зусилля від верхнього затиску 12 до силовимірювача передається за допомогою ланцюга 10, укріпленого на маятнику. Кругова шкала видовження 5 встановлена на втулці осі маятника. Рух від нижнього затиску 2 до шкали подовження 5 передається за допомогою рейки 11, яка зчіплюється з циліндричним зубчастим колесом 6 і тягою рейки 14, жорстко з'єднаною зі шкалою подовження 5. Показання по шкалі подовження відраховуються покажчиком 4, укріпленим на штанзі маятника 13. Верхній затиск 13 підвішений на ланцюзі до маятника. Нитконаправлювачі, що установлені на машині, дають можливість зручно заправляти нитку в губки затиску. Після заправлення нитки у верхній затиск, її закріплюють у нижньому затиску, на якому встановлений пристрій для попереднього натягу нитки. Привод, що складається з електродвигуна 1 і редуктора 19, розміщується у нижній частині машини.

Для виміру сили застосовується маятник, що представляє собою важіль першого роду. Вісь маятнику є опорною точкою важеля. До обох плечей маятника прикладені сили. З боку верхнього затиску прикладена сила натягу нитки, з боку стрілки маятнику – сила, що створюється масою вантажу і штангою маятника 13. З ростом натягу випробуваної нитки збільшується кут повороту маятника, зміна якого фіксується по шкалі 15 навантажень. При розриві проби собачка 8 фіксує положення маятника, що реєструє значення розривального зусилля за допомогою покажчика 3.

Натяг нитки здійснюється за допомогою електродвигуна 1, редуктора 19 і гвинта 17. Обертання гвинта 17, по якому пересувається гайка 18, зв'язане з нижнім затиском 2 і штангою 16. Нижній затиск за допомогою тяги 17 зв'язаний з рейкою 11, що через зубчасте колесо 6 надає рух шкалі подовження 5. У момент розриву нитки маятник прагне опуститься і через рейку 9 штовхає собачку 8, яка натискає на контакти 7, розмикаючи електричний ланцюг; машина зупиняється, фіксуючи подовження. Включення і вимикання машини здійснюється кнопками “Вгору”, “Вниз”, «Стоп».

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Перед випробуванням на машині встановлюють затискну відстань та швидкість опускання нижнього затиску. Стандартами на текстильні нитки передбачається затискна довжина 500, 200 та 250мм. Для пряжі розтягнення триває 10±1с. Швидкість опускання нижнього затиску перевіряють секундоміром та лінійкою.

Швидкість опускання нижнього затиску розривальної машини визначається за формулою:

, (5.10)

де S_н – шлях нижнього затиску, мм; t – час розтягання проби до моменту розриву, с.

Шлях нижнього затиску визначають за формулою:

(5.11)

де S_н – путь нижнього затиску, т.б. відстань, на яку опускається верхній затиск до розривання нитки, мм; l – подовження нитки, мм.

Крім цього, необхідно перевірити надійність зчеплення собачок 8 з рейкою 9 та роботу механізму підйому собачок.

Нитки витримують у стандартних кліматичних умовах (ГОСТ 10681), потім надягають на веретено або на спеціальний пристрій. Заздалегідь з кожного пакунку відмотують та видаляють до 10м нитки, а між випробуваннями відмотують 1-3м. Слід пам’ятати, що не можна торкатися руками до робочої ділянки нитки у процесі заправлення.

Нитки, що змотуються, протягають послідовно через нитконаправлювачи та заправляють у затиски розривної машини. Зусилля попереднього навантаження вибирають за даними, що наводяться нижче:

 

Номінальна лінійна густина нитки, текс	Зусилля попереднього навантаження, сН
До 3 включно
Більше 3 до 5 включно
Більше 5 до 14 включно
Більше 14 до 30 включно
Більше 30 до 50 включно
Більше 80 до 120 включно
Більше 120 до 180 включно
Більше 180 до 300 включно
Більше 300до 500 включно

 

Припускається застосування прокладок товщиною 1мм у затисках або спеціальних затисків. Випробування вважається проведеним правильно, якщо розрив відбувається на відстані 5мм від затиску. Після розривання нитки результати випробувань записують у вигляді таблиці 5.1.

Пробу, яка була вирізана між затисками, зважують на торсійних вагах та результат зважування заносять у таблицю 5.1. Решту показників визначають за формулами (5.1)-(5.9). Студент повинен провести статистичну обробку результатів дослідження.

Виходячи з результатів випробувань, встановлюють сорт нитки за стандартом.

 

Таблиця 5.1

Вид нитки	№ випробування	Рр, сН	l р, мм	εр, %	Маса проби, m, г	Лінійна густина нитки, текс	Коефіцієнт С варіації (Рр), %	Питоме розривальне зусилля, Ро сН/текс

 

При розриванні швейних ниток визначають напівциклові характеристики на розривній машині РМ-30-1, яка має максимальне випробувальне зусилля 300Н з трьома діапазонами вимірювання зусиль:

· 0-50 Н з ціною ділення 0,2Н;

· 0-100 Н з ціною ділення 0,5 Н;

· 0-300 Н з ціною ділення 1 Н.

Діапазон вимірювання деформації: у міліметрах (від 0 до 300мм) з ціною ділення 1мм у процентах (від 0 до 60%), відносно затискної довжини 500мм. Діапазон варіювання швидкостей руху активного захвату 80-800мм/хв.

Слід зазначити, що методика випробування швейних ниток майже співпадає з методикою випробування текстильних ниток. Зусилля попереднього навантаження для швейних ниток береться у відповідності з даними, які наведені нижче:

 

Результуюча лінійна густина швейної нитки, текс	Зусилля попереднього навантаження, сН
До 50 включно	9,8
Більше 50 до 100 включно	19,6
Більше 100 до 150 включно	29,4

Зусилля попереднього навантаження швейних ниток, які мають лінійну густину більшу, ніж 150 текс, встановлюють з розрахунку 0,2 сН/текс.

Випробування ниток на розривання пасмами виконують на машині РП-100 маятникового типу. Замість верхнього та нижнього затисків в машині встановлені гачки, на які надягають пасми при виконанні випробувань. Нижній гачок встановлено на ходовому гвинті, якій приводить до руху електродвигун, що розташовується у корпусі машини. Зусилля, які прикладаються при розтягуванні пасми, передаються на гачок та сергу, що підвішені на призмі, яка жорстко закріплена на важелі та осі.

Довжину пасми обирають в залежності від лінійної густини нитки: 5, 10, 25, 50, 100, 200м. Кінцівки ниток у пасмі обов’язково зв’язують. Після намотування ниток на мотовило пасми знімають і в розправленому стані надягають на гачки машини. Для випробування ниток пасмами застосовується постійна швидкість опускання нижнього гачка, вона дорівнює 600±30мм/хв. Після розривання пасми на шкалі машини фіксують розривне зусилля. Одночасно з визначенням розривного зусилля можна встановити лінійну густину ниток, зваживши пасми на ваговому квадранті. Фактичну лінійну густину нитки визначають за формулою:

, (5.12)

де – загальна маса усіх пасм, г; – довжина нитки в одній пасмі, м; – число пасм.

Питоме розривне зусиллянитки, сН/текс, розраховують за формулою:

(5.13)

де – розривальне зусилля пасми, даН, – число витків ниток у пасмі, що розривалася.

Результати випробувань обробляють за допомогою методів математичної статистики. За результатами випробувань встановлюють сорт текстильних ниток, використовуючи показники , та . Результати випробувань заносять у таблицю 5.2.

Для визначення сорту суворої бавовняної пряжі при випробуваннях на розрив пасмами розраховують показник якості:

, (5.14)

де – питоме розривальне зусилля нитки, сН/текс; – коефіцієнт варіації за лінійною густиною нитки, який дорівнює коефіцієнту варіації за масою пасм.

Звіт повинен містити: схему та опис будови машин; методику випробувань; результати випробувань та розрахунки характеристик; аналіз та оцінку сорту нитки за стандартом.

 

 

Таблиця 5.2

Вид нитки	Поряд-ковий номер пасми	Розривне зусилля	Маса пасми	Показник якості К
Рр, даН	Відхилен-ня від середньо-го , %	Коефіцієнт варіацій Ср, %	, г	Відхилен-ня від середньо-го , %	Коефіцієнт варіацій Ст, %

 

Контрольні запитання

1. Наведіть класифікацію характеристик механічних властивостей текстильних та швейних ниток.

2. Які показники напівциклових характеристик вам відомі?

3. В чому полягає методика проведення випробувань ниток для отримання показників напівциклових характеристик?

4. За яким показником оцінюється якість ниток, які досліджувались?

 

 

Практична робота № 6

Визначення повної деформації та її компонентів при одноцикловому розтягуванні текстильних та швейних ниток

Мета роботи: Вивчити методики визначення компонентів повного подовження при розтягуванні текстильних та швейних ниток зусиллям менше розривного.

Завдання

1. Ознайомитись з будовою та принципом дії релаксометру РМ-5.

2. Вивчити методику визначення компонентів повної деформації при розтягуванні ниток.

3. Провести випробування текстильних та швейних ниток. Розрахувати компоненти та обробити результати випробувань.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

У більшості випадків у процесах переробки та експлуатації у виробах волокна та нитки піддаються натягові протягом деякого часу, а потім розвантажуються та відпочивають. Тому вважається за доцільне вивчати поведінку волокон та ниток у циклі навантаження – розвантаження – відпочинок.

Абсолютним повним подовженням називається приріст довжини нитки, під дією постійно заданого зусилля, менш ніж розривальне, протягом певного часу (рис. 6.1.). Абсолютне повне подовженняl, мм, як правило, складається з трьох компонентів (часток): швидкозворотнього l_шз, повільнозворотнього l_вз, та залишкового l_з, подовжень: Механізм пружного подовження полягає в збільшенні середніх відстаней між атомами та молекулами, а у випадку полімерів він зводиться до зміни довжин зв’язків та подовженню валентних кутів. Пружне подовження супроводжується зміною об’єму тіла під дією зовнішнього навантаження. Після розвантаження зразка пружне подовження зникає практично миттєво, оскільки воно розповсюджується зі швидкістю звука.

Абсолютне швидкооборотнє подовження (l_ш.з.) представляє собою компонент повного подовження, який миттєво зникає після розвантаження та який приблизно виражає пружнє подовження. Воно виникає під дією зовнішніх сил у наслідок невеликих збільшень середніх відстаней між сусідніми атомами та їх валентних кутів; розвивається зі швидкістю звуку у даній нитці, викликає збільшення її об’єму та зникає після зняття сил з тією ж швидкістю.

Визначається абсолютне швидкооборотнє подовження l_ш.з, мм, як різниця між довжиною нитки після розтягання під дією постійно заданого зусилля l₁ та довжиною нитки l₂, виміряної протягом 5 с після зняття докладеного зусилля:

. (6.1)

Абсолютне повільнооборотнє подовженняl_п.з – це компонент повного подовження, що зникає протягом тривалого відпочинку після розтягнення, яке продовжувалось до припинення помітного подовження довжини нитки; приблизно виражає високоеластичне подовження. Воно виникає під дією зовнішніх сил внаслідок зміни конфігурацій молекул, що проходили без зміни об’єму. Розвиток цього компоненту, також як й його зникнення після зняття сил, проходить повільно (протягом ряду діб), тобто ці процеси проходять як релаксаційні.

Абсолютне повільнооборотнє подовження l_п.з, мм, – це різниця між довжиною нитки l₂, виміряною протягом 5с після зняття навантаження та довжиною нитки l₃ після закінчення певного часу відпочинку:

. (6.2)

Абсолютне залишкове подовження – це компонент повного подовження, який не зникає після відпочинку та приблизно виражає пластичне подовження. Воно розвивається під дією зовнішніх сил дуже повільно та безперервно; є наслідком процесу течії та викликає незворотні зсуви окремих ланок або цілих молекул. У цей процес входять також незворотні зсуви недостатньо закріплених елементів текстильної структури (волокон, елементарних ниток).

Абсолютне залишкове подовження l_залз, мм, визначається за формулою:

. (6.3)

де – це затискна довжина проби.

Таким чином, абсолютне подовження (деформація) за час досліду складає :

(6.4)

 

Відношення абсолютних значень деформації до вихідної довжини випробуваної проби ниток дає можливість одержати відносні показники, виражені у %.

Відносне повне подовження ε – це відношення абсолютного повного подовження до початкової (затискної) довжині нитки, виражене у відсотках:

, (6.5)

або

(6.6)

Відносне швидкооборотнє подовженняε_ш.з – це відношення абсолютного швидкозворотнього подовження до початкової довжини нитки, виражене у відсотках:

. 100 (6.7)

Відносне повільнооборотнє подовженняε_п.з. – це відношення абсолютного повільнозворотнього подовження до початкової довжини нитки, виражене у відсотках:

. 100 (6.8)

Відносне залишкове подовженняε_зал. – це відношення абсолютного залишкового подовження до початкової довжини нитки, виражене у відсотках:

. (6.9)

Частки компонентів відносного подовження в повному подовженні визначаються за формулами:

. (6.10)

. (6.11)

. (6.12)

. (6.13)

 

Розподіл повного подовження на складові частини носить умовний характер, оскільки ці частини важко розмежувати. Співвідношення зворотних і незворотних компонентів подовження залежить від тривалості дії навантаження і відпочинку, а також температури. Як правило, релаксаційний процес не встигає за час проведення досліду завершитися і частина високоеластичного подовження з тривалим періодом релаксації приймається за незворотне подовження. Компоненти подовження визначаються на приладах, які називають релаксометрами.

Методика виконання роботи

Бобіни з нитками та котушки швейних ниток витримують у стандартних кліматичних умовах. Після цього відбирають проби з п'яти пакунків кожного асортименту і на розривній машині визначають середнє розривне зусилля.