Кобляков А.И. (ред.) Лабораторный практикум по текстильному материаловедению

Подождите немного. Документ загружается.

тельного прибора, интегратором Б и записывающим устрой-

ством К• Колебания емкости преобразуются в изменения вели-

чины напряжения, питающего интегратор, который высчитывает

(в зависимости от его устройства) коэффициент неровноты U

(%) или коэффициент вариации С (%) линейной плотности

отрезков продукта определенной длины.

При равных частотах генераторов 1\ и Г

стрелка миллиам-

перметра А устанавливается на нулевом делении. Это свиде-

тельствует о том, что между обкладками конденсатора-датчика

Таблица 3.2

Номер

щели

Продукт

Линейная плотность испытуемого продукта

Номер

щели

Продукт

ктекс

текс

Лента

40-10

2 12,5-6,25

—

» 6,67-1,11

—

Ровница

1,25—0,25

—

286—83,4

Пряжа

—

100-74

—

33-10

—

Менее 10

/ продукт отсутствует. Когда между пластинами Г конденсатора-

датчика / помещен продукт, частоты генераторов Гi и Г

раз-

личны, т. е. возникает разбаланс частот и электронный преоб-

разователь прибора выдает при этом напряжение определенной

величины. Величину этого напряжения устанавливают регули-

ровочной рукояткой так, чтобы стрелка миллиамперметра А за-

няла нулевое положение. Теперь при перемещении между пла-

стинами Г конденсатора-датчика / неравномерного продукта из-

менения его линейной плотности будут указываться стрелкой по

шкале миллиамперметра Л не в абсолютных величинах, а в про-

центах отклонения от линейной плотности отрезка продукта, по-

мещенного между пластинами Г при установке стрелки милли-

амперметра на нуль. Колебания линейной плотности продукта

фиксируются интегратором и записывающим устройством на

диаграммной бумаге.

В том случае, когда помимо уровня необходимо знать и ха-

рактер неровноты, к установке подключают спектрограф, запи-

сывающий кривую распределения длин волн (спектрограмму).

На спектрограмме по оси абсцисс откладывается длина волн X,

а по оси ординат — частота, т. е. число гармоник п данной дли-

ны волн, или их амплитуда.

На рис. 3.12 приведены схемы лицевых панелей основного

измерительного прибора, интегратора и спектрографа.

Подготовка к испытаниям. Прежде чем начать

испытания, необходимо выбрать щель конденсатора-датчика,

102

И-

tor®

I I

<Ooo<>o

tPj <> 2-

9>,

. AN/

i o^Cb

К • у

У J

Рис. 3.12. Схемы лицевых панелей

основного измерительного прибора

(а), интегратора (б) и спектрографа

(в):

I, 20, 26 — переключатели основного изме-

рительного прибора, интегратора и спект-

рографа; 2, 19— выходные переключатели

основного прибора и интегратора; 3 — пе-

реключатель режима работы; 4—переклю-

чатель диапазона измерения; 5 — переклю-

чатель грубой настройки миллиампермет-

ра; 6 — рукоятка настройки миллиампер-

метра 14 на деление «—100%»; 7 — пере-

ключатель точной настройки миллиампер-

метра; 8 — конденсаторы-датчики; 9 —

транспортирующие валики, протягиваю-

щие испытуемый продукт или эталонную ленту со скоростью, устанавливаемой рукоят-

кой 10; 11 — метка для установки рукоятки 10 на скорость движения продукта 8 м/мин;

12, 13 — направляющие ролики для эталонной ленты; 15 — рукоятка для установки вре-

мени интегрирования; 16 — кнопка для установки на шкале спектрографа показания

шкалы интегратора 17; 18 — переключатель диапазона измерения интегратора; 21 — ру-

коятка для установки времени интегрирования и включения спектрографа; 22 — кнопка

для установки бумаги самописца спектра на метке 11\ 23 — кнопка для установки

спектрографа на запись копий спектрограмм; 24 — рукоятка для установки на шкале

спектрографа показания «А» шкалы интегратора 17; 25— рукоятка для включения

записи спектрограмм

О 0 ч

-Ч г -

О 10

- О

- О D

I 8 i

скорость движения продукта, длительность испытания. При этом

следует, учитывая линейную плотность продукта, руководство-

ваться рекомендациями, приведенными в табл. 3.2.

При «нормальном» режиме испытания скорость продукта

мало влияет на показания миллиамперметра и интегратора. При

«инерционном» же режиме от скорости движения продукта за-

висит длина отрезков, по которым регистрируется уровень не-

ровноты. По данным фирмы, при скорости продукта 1 м/мин

прибор показывает такой же коэффициент неровноты, который

получают взвешиванием отрезков продукта длиной 7, 2—14,

4—26, 8—50, 25—150, 50—285 и 100—550 см.

Длительность испытания выбирают в зависимости от ско-

рости подачи в прибор исследуемого продукта с учетом его во-

локнистого состава и вида (лента, ровница, пряжа и химиче-

ские нити). Она колеблется в пределах 5—10 мин.

юз

Рис. 3.13. Шкала основного измерительного прибора (миллиамперметра)

Диапазон измерения и режимы испытания выбирают с уче-

том уровня неровноты продукта. Если неровнота мала, откло-

нения стрелки миллиамперметра А (см. рис. 3.11) и пера запи-

сывающего устройства К от нулевого положения будут не-

значительными, поэтому шкала миллиамперметра и ширина

диаграммной бумаги будут использованы лишь частично. В этом

случае переключателем 4 (см. рис. 3.12, а) необходимо изменить

коэффициенты усиления выходных сигналов. Измерительный

прибор имеет четыре диапазона коэффициента усиления, при

которых полные отклонения стрелки миллиамперметра и пера

записывающего устройства будут соответствовать отклонениям

линейной плотности любых отрезков от среднего уровня на

±100, ±50, ±25 и ±12,5 %• Миллиамперметр и интегратор так-

же имеют по четыре шкалы, соответствующие этим диапазонам

измерения (рис. 3.13 и 3.14).

При исследовании продуктов с малым коэффициентом неров-

ноты (1 — 3,75 %) испытания следует вести в диапазоне ± 12,5 %.

В этом случае записывающее устройство дает максимально уве-

личенную запись колебаний линейной плотности продукта:

в диапазоне измерения ±25 % — с коэффициентами неровноты

от 2 до 7,5 %, в диапазоне ±50 % — от 4 до 15 % и в диапазоне

±100%—от 8 до 30%.

При «нормальном» режиме испытания регистрируются коле-

бания линейной плотности продукта на коротких отрезках (дли-

ной 9 мм). В этом случае переключатель 3 (см. рис. 3.12, а)

следует установить в среднее положение N. При таком режиме

скорость продукта мало влияет на показания миллиамперметра

и интегратора, поэтому следует выбирать скорость 4—8 м/мин.

Рекомендуемый диапазон измерения: ±100%—при испытании

пряжи, ±50%—ровницы, ±25%—ленты и ±12,5%—хими-

ческих комплексных нитей.

При «инерционном» режиме испытания переключатель 3

устанавливают в крайнее правое положение /. В этом случае

104

прибор регистрирует колебания линейной плотности продукта

и подсчитывает коэффициент неровноты по отрезкам, длина ко-

торых равна aTv (а — коэффициент пропорциональности, зави-

сящий от характера неровноты; Т — постоянная времени инте-

грирующего контура; v — скорость подачи продукта в прибор).

Изменяя скорость подачи продукта рукояткой 10, можно полу-

чить показатель коэффициента неровноты или коэффициента

вариации линейной плотности продукта на разных длинах. По

данным фирмы «Цельвегер-Устер», при скорости продукта

100 м/мин интегратор показывает коэффициент неровноты по

линейной плотности продукта с длиной отрезков 5,5; 50—2,85;

25-1,5; 8-0,5; 4—0,26 и 1-0,07 м.

Скорость диаграммной записи выбирают в зависимости от

целей исследования. Например, устанавливая скорость подачи

продукта 4 м/мин и диаграммной бумаги 50 см/мин, получаем

запись колебаний линейной плотности продукта на длине 8 см

на 1 см диаграммной бумаги. Аналогично при скорости про-

дукта 100 м/мин и диаграммной бумаги 1 см/мин получаем

запись колебаний линейной плотности продукта на длине 100 м

на 1 см диаграммной бумаги.

Показатель коэффициента неровноты или коэффициента ва-

риации считывается по одной из четырех шкал интегратора в со-

ответствии с установленным диапазоном измерения (см,

рис. 3.14).

Проведение испытаний. Перед пуском прибора тща-

тельно очищают щели конденсатора-датчика специальной пла-

стиной. Переключателями 1 и 2 (см. рис. 3.12, а) включают

основной измерительный прибор (миллиамперметр) и выбирают

скорость движения диаграммной бумаги для записи колебаний

линейной плотности продукта. До начала испытаний прибор

прогревают в течение 15—20 мин.

Переключатель 3 ставят в положение «А». Если при этом

стрелка миллиамперметра не стоит на делении «—100 %», ее не-

обходимо подрегулировать с помощью переключателя 7. После

этого переключатель 3 устанавливают в положение «N» и за-

правляют продукт в выбранную щель конденсатора-датчика.

Переключателями 7 и 5 добиваются того, чтобы стрелка милли-

амперметра 14 колебалась равномерно вправо и влево от нуле-

вого деления шкалы.

Рукояткой 15 (см. рис. 3.12,6) устанавливают часовой ме-

ханизм интегратора 17 на деление, соответствующее выбранному

времени интегрирования, а рукояткой 10 — необходимую ско-

рость подачи продукта в прибор. По истечении выбранного вре-

мени наблюдения нажимают на кнопку 16 и снимают показания

коэффициента неровноты U (%) или коэффициента вариации

С (%) по шкале интегратора с учетом выбранного диапазона

измерения.

105

Рис. 3.15. Схема определения харак-

теристик неровноты по диаграмме

методом «максимум — минимум»

Порядок выключе-

ния п р и б о р о в. Выключают

выходные переключатели 2 и

19 (см. рис. 3.12, а и б) основ-

ного измерительного прибора и интегратора, а также переклю-

чатели 1 и 20, отключают основной измерительный прибор, ин-

тегратор и диаграммный прибор от сети; устанавливают пере-

ключатели 7 на нуль, 5 — на единицу, 4 — на деление «±100 %»

и 3 — на указатель «А».

Обработка диаграммной записи колебаний

линейной плотности продукта. Обработка диаграмм

линейной плотности продукта производится различными спо-

собами.

При применении метода «максимум—минимум» отрезок диа-

граммы разбивают на 10 участков, отстоящих друг от друга на

расстоянии AL и содержащих запись колебаний линейной плот-

ности продукта длиной 1 м (рис. 3.15). От линии диаграммы

—

100% производят отсчет максимальных и минимальных орди-

нат на каждом из 10 участков с учетом диапазона измерения,

принятого при записи диаграммы. Обозначая через М сумму

10 максимальных, а через т сумму 10 минимальных ординат,

находят среднюю линию диаграммы

Т=(М + т)/20.

После этого определяют величину Р, пропорциональную ко-

эффициенту неровноты U (%) или коэффициенту вариации

С (%) при обработке диаграмм, записанных при «нормальном»

режиме испытаний:

Р = (М-т)10/{Т+А),

где А — коэффициент, зависящий от принятого при записи диаграммы диа-

пазона измерения. При диапазоне ± 100 % А = 0, ±50 % — 25, ± 25 % — 75

и ± 12,5 % — 175.

Коэффициент неровноты U (%) определяется по формуле

U = P/ 5,3,

а коэффициент вариации С (%)—по формуле

С = Р/ 4,2,

где 5,3 и 4,2 — поправочные коэффициенты (рекомендуются фирмой, выпу-

скающей приборы «Устер»).

Я.А Л_._ А.Ллг

Л/"

Ч-

1.V

У V

-I/W

100% 1м

1м 1м

2 J

1М-

5 В 7 8 9 10

106

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Вначале все студенты знакомятся с прибором, правилами его включения и

проведения испытаний.

На «нормальном» режиме испытаний снимают по шкале интегратора по-

казания U (%) и одновременно записывают на диаграммной бумаге колеба-

ния линейной плотности продукта на протяжении не менее 10 м. Обработав

полученные результаты указанным выше способом, сравнивают величины U

(%), снятые по шкале интегратора и полученные обработкой диаграммы.

На «инерционном» режиме снимают не менее 10 показаний шкалы инте-

гратора при разных скоростях продукта и строят кривую зависимости U (%)

от длины отрезка.

УКАЗАНИЯ ПО ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: данные о виде испытуемого продукта и его линей-

ной плотности; описание методики определения неровноты нити [при опреде-

лении U на «нормальном» режиме по интегратору и диаграмме указать

режим работы прибора, диапазон измерения и скорость подачи (м/мин) про-

дукта в прибор; результаты определения U по показаниям интегратора и

обработкой диаграммы методом «максимум — минимум» записать в таблицу

отчета по форме 3.10]; результаты расчетов и выводы.

Форма 3.10

Ординаты кривой колебаний линейной плотности

№ отрезка

продукта, %

диаграммы

максимальные

минимальные

10*

Сумма М= т=

3.7. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕРОВНОТЫ

НИТЕЙ ПО ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ

НА ЭЛЕКТРОЕМКОСТНОМ ПРИБОРЕ «УСТЕР»

Цель работы. Изучение метода оценки характера неровноты нитей по

линейной плотности на электроемкостном приборе «Устер».

Задание. 1. Освоить методику записи спектрограммы и оценки по ней

преобладающих длин волн периодических колебаний линейной плотности в

изучаемом продукте.

2. Установить основной измерительный прибор установки на «инерцион-

ный» режим работы, записать спектрограмму.

3. По спектрограмме определить преобладающую длину волн периодиче-

ских колебаний линейной плотности продукта.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

При оценке неровноты нитей продуктов прядения и химических

нитей по линейной плотности важным является изучение харак-

тера неровноты.

107

Рис. 3.16. Виды неровноты:

L а — периодическая; б — случайная;

в — местная

Характер неровноты принято оценивать длиной волны перио-

дических колебаний линейной плотности, выраженной частотой

или амплитудой.

Это можно определить при анализе диаграммной записи ко-

лебаний линейной плотности по длине продукта.

Различают следующие виды неровноты. При периодической

неровноте (рис. 3.16,а) колебания линейной плотности на всем

протяжении продукта происходят периодически, а длина волны

и ее амплитуда сохраняются постоянными. Причинами периоди-

ческой неровноты являются периодически действующие факто-

ры, например дефектные органы машин прядильного производ-

ства (цилиндры и валики с поврежденной поверхностью, бьющие

цилиндры и др.). При случайной неровноте (рис. 3.16,6) стро-

гая периодичность колебаний линейной плотности нити на про-

тяжении ее длины отсутствует. Такая неровнота является след-

ствием влияния случайных, не поддающихся регулированию

факторов.

Местная неровнота (рис. 3.16, е) вызывается влиянием слу-

чайного кратковременно действующего фактора. Комбинирован-

ная неровнота является следствием наложения двух или несколь-

ких видов неровнот и возникает под действием как периодиче-

ских, так и случайных факторов [3.9].

Практически неровнота нитей и полуфабрикатов прядильного

производства имеет сложный характер с волнами различной

длины и частоты. Они отражают особенности не только струк-

туры перерабатываемых материалов, но и протекания техноло-

гических процессов.

Если продукт имеет периодическую неровноту, то, зная пре-

обладающую длину волн, можно выявить причины ее возникно-

вения, что позволит в конечном счете устранить эту неровноту.

108

Для выявления преобладающих длин волн периодических

колебаний линейной плотности применяют различные методы:

построение графиков автокорреляционной функции (коррело-

грамм), гармонический анализ. Последний в настоящее время

широко используется в связи с появлением специальных прибо-

ров— гармонических анализаторов или спектрографов.

Так, в установке «Устер» спектрограф подключен к основ-

ному измерительному прибору и интегратору и позволяет запи-

сать с помощью самописца кривую распределения длин волн

периодических колебаний линейной плотности продукта на опре-

деленной длине. На записываемой спектрограмме по оси абсцисс

откладывают длины волн X, а по оси ординат — частоту (число

гармоник п волн данной длины Я).

Порядок проведения работы. В измерительной технике всегда

необходимо контролировать правильность работы измеритель-

ных устройств. Правильность показаний спектрографа прове-

ряют с помощью эталона, представляющего собой перфориро-

ванную ленту, при прохождении которой через четвертую щель

конденсатора-датчика главного измерительного прибора (см.

рис. 3.12, а) должна быть получена спектрограмма с преобла-

дающей длиной волны, равной 10 м.

Включение приборов и проверку правильности их работы

осуществляют в приведенной ниже последовательности (см.

рис. 3.12, а—в):

рукоятку 25 для включения записи спектрограммы ставят

в положение D—D. Подъемом рычага самописца линейной

плотности продукта выключают передачу движения диаграмм-

ной бумаге. Включают переключатели 1 я 3 основного измери-

тельного прибора, интегратора и спектрографа в сеть. После

этого приборы должны прогреться в течение 30 мин;

нажимая на кнопку 22, устанавливают диаграммную бумагу

самописца спектрографа на 8-е деление с погрешностью 0,5 мм.

Предварительно проверив, чтобы переключатель 7 точной на-

стройки миллиамперметра 14 основного измерительного прибора

находился на нулевом делении, переключатель 5 грубой на-

стройки— на делении «1», переключатель 4 диапазона измере-

ния— на делении «±100 %» и переключатель 3 режима рабо-

ты — на указателе «А», поворотом переключателя 7 устанавли-

вают стрелку миллиамперметра 14 на деление «±100 %»

(с красной отметкой);

заправляют эталонную ленту блестящей стороной наружу в

четвертую щель конденсатора-датчика 8 и в ролики 12 и 13

так, чтобы изображенная на ленте стрелка совпадала с направ-

лением ее движения;

установив переключатель 3 в положение «N», поворотом пе-

реключателя 5 на 17—18-е деление устанавливают стрелку мил-

лиамперметра 14 на нулевое деление (грубая настройка). Ру-

коятку 10 редуктора ставят на 8-е Деление, что сообщает

109

Рис. 3.17. Отрезок диаграммной бумаги для

записи спектрограммы

эталонной ленте движение со ско-

ростью 8 м/мин. Переключатель 3

переводят в положение I, переклю-

Н I ^ И чателями 5 и 7 доводят стрелку

миллиамперметра 14 до нулевого

деления, а затем переключатель 3 снова устанавливают в по-

ложение «N». Если прибор работает правильно, рукоятка 5

должна находиться в пределах 17—18-го делений шкалы. После

этого устанавливают рукоятку 15 времени интегрирования ин-

тегратора и рукоятку 21 спектрографа на нулевое деление.

Когда рукоятка 15 дойдет до деления, соответствующего 2 мин,

снимают показание указателя «А» шкалы интегратора 17 нажа-

тием на кнопку 16. При этом переключатель 18 диапазона изме-

рения интегратора должен находиться на указателе «'±100%».

Снимаемое со шкалы интегратора 17 показание указателя «А»

должно совпадать с данными паспорта, находящегося в одной

коробке с эталонной лентой;

поворотом рукоятки 24 на шкале спектрографа устанавли-

вают показание указателя «А» интегратора 17;

по истечении 5 мин, когда рукоятка 21 дойдет до цифры «5»,

ее поворачивают до упора вправо (за цифру «О»), после чего

автоматически начинается запись спектрограммы. Преобладаю-

щая длина волны записанной спектрограммы должна совпадать

с указанной в паспорте или инструкции, т. е. должна быть рав-

на 10 м;

при соблюдении этих условий рукоятку 10 ставят в нулевое

положение, а эталонную ленту снимают. Если условия не вы-

полнены, прибор требует настройки.

Подготовка и порядок проведения испытаний. Подготовка к

испытаниям остается такой же, как при определении уровня не-

ровноты продукта по линейной плотности, но со следующими

дополнениями:

а) диапазон измерения следует установить с учетом того,

чтобы максимальное число гармоник длин волн или их ампли-

туд не выходило за пределы диаграммной бумаги спектрографа

(рис. 3.17);

б) положение пера самописца спектрографа должно совпа-

дать с крайней линией Н—Н диаграммной бумаги, что дости-

гается нажимом на кнопку 22 (см. рис. 3.12,в). Если этого до-

стичь не удается, точная установка пера на линию Я—Н

(см. рис. 3.17) обеспечивается с помощью красного рычага на

самописце спектра.

От скорости движения продукта зависят пределы длин волн

периодических колебаний линейной плотности вдоль продукта,

которые записываются на спектрограмме. Если диапазон длин

110

волн для данного продукта неизвестен, следует проводить испы-

тания при скорости продукта 25 м/мин.

Испытания проводят в таком же порядке, как при опреде-

лении уровня неровноты продукта по линейной плотности, но со

следующими дополнениями:

рукоятками 15 и 21 (см. рис. 3.12, а—в) устанавливают вы-

бранную длительность интегрирования и записи спектрограммы.

Для воспроизведения спектрограммы нажимом на кнопку 16

рукояткой 24 устанавливают на шкале спектрографа получен-

ное по истечении времени интегрирования показание U (%) ин-

тегратора 17;

показатель уровня неровноты продукта по линейной плотно-

сти при записи спектрограммы с эталонной лентой определяют

по шкале интегратора 17 при диапазоне измерения ±100% не-

зависимо от фактического диапазона измерения, установленного

переключателями 4 и 18\

после того как рукоятка 21 покажет на шкале длительность

записи, ее поворачивают до упора вправо, что обеспечивает

запись спектрограммы. При необходимости получения несколь-

ких копий спектрограмм перед поворотом рукоятки 21 вправо

нажимают на кнопку 23;

после записи спектрограммы рукоятку 10 основного измери-

тельного прибора ставят в нулевое положение и тем самым вы-

ключают подачу продукта в прибор.

Порядок выключения основного прибора, интегратора и

спектрографа: выключают выходные переключатели 2 и 19

основного измерительного прибора и интегратора, а также пе-

реключатели 1 я 26 основного измерительного прибора, инте-

гратора и спектрографа; устанавливают переключатель 7 в ну-

левое положение, переключатель 5—на деление «1», переклю-

чатель 4 — на деление «±100 %» и переключатель 3 — на

указатель «А».

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Сначала студенты знакомятся с основными узлами установки в целом и спек-

трографом (более подробно), с правилами включения и выключения прибо-

ров, их проверки и с порядком проведения испытаний. Установив прибор на

«инерционный» режим работы, заправляют испытуемый продукт с учетом

рекомендаций, приведенных в табл. 3.1, в соответствующую щель конденса-

тора-датчика 8 (см. рис. 3.12, а). Выбрав длительность испытания (10 мин)

и скорость движения продукта (25 м/мин), включают спектрограф на запись

спектрограммы.

Получив спектрограмму, определяют коэффициент неровноты U (%) по

линейной плотности по показаниям шкалы интегратора, а по спектрограм-

ме — преобладающие длины волн периодических колебаний линейной плот-

ности исследуемого продукта.

УКАЗАНИЯ по ОТЧЕТУ

Отчет должен содержать: сведения о виде испытуемого продукта и его ли-

нейной плотности; краткое описание методов^'- определения на приборах

111