Инструментальные методы определения длины, прочности и места разрыва штапелей немытой шерсти

Определение длины, прочности и места разрыва штапелей немытой шерсти в большинстве ведущих испытательных лабораторий мира в настоящее время производится на приборе ATLAS, являющемся разработкой научной организации Австралии CSIRO и Группы лабораторий AWTA Ltd. [1, 43-45, 74, 76, 80-85].

Аналогичная разработка новозеландских ученых – прибор Agritest SB-2 до настоящего времени не получил широкого международного распространения, хотя регулярно публикуемые исследования B.P. Baxter [86-92], указывают на достаточно высокий потенциал данного инструмента.

Предварительная подготовка исследуемых образцов немытой шерсти производится следующим образом:

- отбор из кип grab-образца специальными захватами;

- разделение grab-образца на приборе MTS на анализируемые в лаборатории 60-66 штапелей немытой шерсти и остаток, выставляемый для обзора в предаукционных залах визуальной (органолептической) оценки шерсти.

Устройство прибора MTS представлено на рис. 4.5. Как правило, приборы MTS располагаются непосредственно в месте отбора grab-образцов (складах немытой шерсти). Оператор прибора распределяет всю шерсть равномерно по поверхности транспортерной ленты, которая затем подает grab-образец в зону трех небольших механических захватов. Захваты производят в случайных точках отбор 60-66 штапелей немытой шерсти. Отобранные штапели далее содержатся в специальных ванночках (контейнерах) при стандартных климатических условиях не менее 24 ч.

Рис. 4.5 - Прибор MTS для подготовки штапелей к испытаниям

на приборе ATLAS

Дальнейшие испытания производятся непосредственно на приборе ATLAS, состоящем из трех зон: зона первого транспортера штапелей, зона определения длины штапелей шерсти, зона разрыва штапелей – определение прочности и места разрыва штапелей немытой шерсти.

В первой зоне происходит размещение штапелей параллельно друг другу на поверхности транспортера (рис. 4.6), при переходе на второй транспортер все штапели располагаются последовательно – один за другим.

Рис. 4.6 - Зона первого транспортера штапелей шерсти

на приборе ATLAS

В зоне определения длины штапелей немытой шерсти замеры производятся при прохождении штапелей через оптическую систему из 8 пар фотоэлементов (пара: источник света – фотоэлемент). Длина штапелей оценивается по времени размыкания цепи (или луча) при прохождении каждого из штапелей через оптические ворота прибора ATLAS. При постоянной скорости движения транспортера длина штапеля в свободном состоянии (на поверхности транспортера) является функцией от времени прерывания сигнала.

На рис. 4.7 представлены оптическая система прибора ATLAS и схематичное изображение прохождения штапеля немытой шерсти через оптическую систему прибора ATLAS.

Все измерения длины штапелей немытой шерсти направляются в компьютер, являющийся составной частью конструкции прибора ATLAS. Кроме определения средней длины штапелей немытой шерсти (по 60 результатам), может быть построена и диаграмма распределения штапелей по длине (коэффициент вариации).

Далее происходит транспортирование штапелей в зону их разрыва. Зона разрыва состоит из двух зажимов: подвижного и неподвижного. Подвижный зажим начинает свое движение при зажимной длине штапеля 55мм и движется поступательно на участке длиной до 400 мм. Скорость движения подвижного зажима может варьироваться от 50 до 300 мм/с.

Рис. 4.7 - Оптическая система прибора ATLAS

1 – фотоэлементы; 2 – источники света; 3 – светодиоды;

4 – транспортер; 5 – штапель; 6 – «оптические ворота»

Неподвижный зажим покоится на шариковой опоре и один его конец подсоединен к тензометрическому датчику для измерения усилия разрыва. Измерения производятся с интервалом 3 мс с точностью до 1 н.

На рис. 4.8 показана общая схема устройства прибора ATLAS.

Разорванные части штапелей немытой шерсти падают вниз на электронные весы (две автономные секции). Каждая часть штапеля взвешивается с целью определения как общей массы штапеля (соответственно и относительной разрывной нагрузки), так и места разрыва штапелей, что определяется по соотношению масс разорванных частей.

Все данные о разрывной нагрузке и массах частей каждого разорванного штапеля направляются в компьютер, что позволяет определить среднюю прочность штапелей немытой шерсти, а также место разрыва (верхушка, средняя часть и кончик штапеля).

До настоящего времени прибор ATLAS используется в Австралии и других странах мира при постоянной настройке величины зажимной длины (50 мм), что позволяет получать надежные измерения для немытой шерсти при ее средней длине более 65-70 мм, т.е. шерсти для камвольного производства. При более коротких штапелях шерсти, как отмечается в работе B.P. Baxter [92], происходит существенная потеря точности результатов измерения.

Рис. 4.8 - Устройство прибора ATLAS

1 – лента подачи; 2 – транспортер; 3 – оптическая система обнаружения; 4 – пара вертикальных ремней; 5 – шариковая опора неподвижного зажима;

6 – узел неподвижного зажима; 7 – узел подвижного зажима; 8 – весы; 9 – приемник разорванного штапеля; 10 – тензометрический датчик; 11 – электронно-вычислительная система.

По нашему мнению, для расширения диапазона анализируемой шерсти, а также для создания равноточных условий для определения характеристик штапелей более короткой шерсти следует предусмотреть регулировку зажимной длины на приборе ATLAS. Такая регулировка прибора ATLAS была предложена в опубликованной работе автора [93].

Для немытой шерсти со средней длиной штапелей 80 мм и более зажимная длина должна быть 50 мм (т.е. существующей на приборе ATLAS), при длине в 70, 60 и 50 мм, зажимная длина должна постепенно уменьшаться, что обеспечит учет характеристик штапеля по всей его длине за исключением длины собственно зажимаемых в губках тисков кончиков штапеля. Предложенные нами значения зажимной длины составляют 45, 40 и 35 мм. Такую регулировку предлагается производить по результатам определения средней длины штапелей немытой шерсти.

Для большинства отечественных предприятий и организаций шерстяной промышленности указанные инструментальные методы пока представляются во многом необычными, поэтому ниже представлены данные исследований автора, посвященные нахождению взаимосвязей между результатами измерений по международным методам и по отраслевым методикам отечественной промышленности. Исследования проведены в период научной стажировки автора в ведущей испытательной лаборатории Австралии – AWTA Ltd. в Мельбурне (штат Виктория) – в сентябре-декабре 1989 г. [79], а также в ходе последующих кратких научных командировок в 1992, 1993, 1994, 1996 и 1998 гг.