CN105547995B - 一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置及方法。所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，包括热管机构、内样筒机构、抽拔机构和固定机构；所述的固定机构包括顶板，所述的左固定杆和右固定杆均固定于顶板上，所述的抽拔机构包括步进电机、左丝杆和右丝杆；所述的热管机构包括悬挂梁，所述的悬挂梁固定于顶板下方，连接块的上端固定连接悬挂梁，下端固定连接热管，管状织物的一端可套接于所述的热管外壁上；所述的触压传感器固定于所述的热管侧壁上。该发明的特点是可用于测量在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性，且结构简单、机构精巧，测量简便、快速。

Description

一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置及方法

技术领域

本发明属于纺织精密计量仪器技术领域，涉及一种包覆样品用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量及方法，尤其在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法。

背景技术

目前，有众多针对管状织物织造成形的专利及研究，另有报道关于织造密度均匀管状机织物的工具或措施，这些专利及相关研究为织造管状织物奠定了基础，但均未涉及本发明所提的一种包覆样品用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，也未涉及在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，尤其未涉及管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度与顺滑衰减率的表达。

由于管状织物具有优良的几何圆管特性，因而被应用于非开挖翻衬式管道修复、生物医用人造血管、地外天体无人取样等领域。作为一种修复城市深埋地下受损管道的新型技术，非开挖翻衬式管道修复技术已经开始被采用。该技术可以很好地避开直接开挖路面所造成的施工工序多，工期长，成本高，破坏路面，阻塞交通，浪费资源等缺陷。非开挖翻衬技术是预先将灌浸有树脂粘结剂的内衬管(一般采用管状机织物复合材料)的一端翻转固定于地面的局部开挖处，再利用气压或水压推动内衬管的另一端不断向管道内部翻衬，使其以翻转头的形式向前移动推进，从而贴附于受损管道的内壁上，最终使内衬管以管中管的形式衬于受损管道的内部，实现对受损管道的修复。由于管状机织物具有无接缝，整体性及密封性良好，织物结构均匀，周向厚度一致，强力高，翻衬时受力均衡，没有应力过度集中，机械施工容易，修复效果好等特点，有研究及相关专利已经将内衬管设计为一次成型的管状机织物(顾佐，王瑞，董久樟，邓新华，马崇启，曹国权，袁競，张淑洁，管道修复用内衬管，实用新型专利，申请号：200920097021.4，申请日：2009年06月09日，授权公告号：CN201531710 U，授权公告日：2010年07月21日；张大群，郎荣良，曹井国，刘瑶，一种用于管道翻转法修复的复合材料，实用新型专利，申请号：201520082925.5，申请日：2015年02月05日，授权公告号：CN 204472039 U，授权公告日：2015年07月15日)。这些专利技术所述的范畴仅涉及机械力对管状织物(内衬管包括在本发明范围内)的作用，但均未涉及本发明所提的一种包覆样品用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，也未涉及在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，尤其未涉及管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度与顺滑衰减率的表达。

径向顺应性是测试人造血管与宿主血管相适应的、因血压变化而产生的膨胀及收缩性能，是临床医学中的一个重要指标，其性能优劣取决于血管几何形态与血管壁本身的机械性能。不同人体部位的血管、同一血管在不同压力条件下以及平滑肌不同状态下的径向顺应性都是不同的。有报道已经开始研究管状织物的径向顺应性问题，以期应用于医学领域(J·L·埃亨，P·G·阿克尔，包括增强微型带的血管内导管，发明专利，申请号：200880119737.8，申请日：2008年12月04日，授权公告号：CN 101888871 B，授权公告日：2013年02月13日；丁辛，陈莹，李毓陵，王璐，高洁，赵学谦，一种可改善径向顺应性的纺织人造血管，发明专利，申请号：200910197649.6，申请日：2009年10月23日，授权公告号：CN101803964 B，授权公告日：2011年12月14日；J·G·休斯顿，R·G·胡德，P·A·斯通布里奇，管状导管，发明专利，申请号：201080052130.X，申请日：2010年11月17日，授权公告号：CN 102711663 B，授权公告日：2015年04月22日；J-M·海德，绑带环及由轴向裁剪的管状织物制造该绑带环的方法，发明专利，申请号：201210336445.8，申请日：2012年09月12日，申请公布号：CN 102995215 A，申请公布日：2013年03月27日；S·奥尼申科，R·德斯皮格拉雷，具有平的或压扁的细丝的中国式指套，发明专利，申请号：201280060961.0，申请日：2012年10月24日，申请公布号：CN 103987992 A，申请公布日：2014年08月13日；刘必前，何敏，张海军，李青峰，陈亮，葛均波，一种高强度、高弹性、可降解人工心血管支架及其制备方法，发明专利，申请号：201310198816.5，申请日：2013年05月27日，申请公布号：CN103272289 A，授权公告日：2013年09月04日)。这些专利技术所述的范畴仅涉及针对小口径管状织物的压、剪、收缩性、膨胀性等方面的研究，但均未涉及本发明所提的一种包覆样品用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，也未涉及在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，尤其未涉及管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度与顺滑衰减率的表达。

地外天体无人取样技术作为航空航天领域的关键技术问题，开始受到越来越多的国家及科研机构的青睐。有报道已经开始研究一种能保持原始地质层理信息的取心机构，机构中取芯钻杆与保持芯管之间的空间设有波纹管状折叠的软袋，软袋下端可延展至保持芯管下沿处并内翻至保持芯管内部与软袋接头相连，软袋接头通过牵引绳与整形吊点相连，在钻探采样的过程中，包裹有月壤样品的软袋被抽拔进入到保持芯管内部，最终从保持芯管内部抽拔出来，以实现在保证月壤层理信息不被破坏的前提下进行采集封装(邓宗全，姜生元，陈明，全齐全，侯绪研，唐德威，张吉，高兴文，能保持原始地质层理信息的取心机构，发明专利，申请号：201210200209.3，申请日：2012年06月18日，申请公布号：CN102720501 A，申请公布日：2012年10月10日；姜生元，邓宗全，陈明，张吉，高兴文，乔飞，王印超，双层软袋钻探取心采样机构，发明专利，申请号：201210200212.5，申请日：2012年06月18日，授权公告号：CN 102721572 B，授权公告日：2013年12月04日；岳洪浩，邓宗全，唐德威，姜生元，吴淼，月壤钻探取心机构性能测试系统，发明专利，申请号：201410312045.2，申请日：2014年07月03日，申请公布号：CN 104062141 A，申请公布日：2014年09月24日)。这些专利技术所述的范畴虽然有涉及针对月壤钻探取样的钻探取样机构及取样软袋，但均未涉及本发明所提的一种包覆样品用的管状织物(软袋包括在本发明范围内)套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，也未涉及在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量装置及方法，尤其未涉及管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度与顺滑衰减率的表达。

然而，研究管状织物从套接于热管外壁到被回折抽拔拉入热管内壁的过程中，管状织物套接于热管壁上时与热管壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r，不同温度条件下管状织物的抽拔力-位移曲线(Fx曲线)，管状织物轴向单位面积摩擦力Δf_a，在常温条件下的最大抽拔力F_nmax与在高温条件下的最大抽拔力F_hmax，管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力f_a以及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度S与顺滑衰减率δ_S有巨大实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置及方法，可快速、准确地测量在不同温度条件下使用的管状机织物、管状针织物、管状非织造织物、管状编织物、管状薄膜、管状橡胶及管状复合织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，包括热管机构、内样筒机构、抽拔机构和固定机构；所述的固定机构包括顶板、左固定杆和右固定杆，所述的左固定杆和右固定杆均固定于顶板上，所述的抽拔机构包括步进电机、传动机构、左丝杆和右丝杆，步进电机固定于顶板上，左丝杆套接于左固定杆内，右丝杆套接于右固定杆内；所述的热管机构包括悬挂梁、连接块、热管和触压传感器，所述的悬挂梁固定于顶板下方，连接块的上端固定连接悬挂梁，下端固定连接热管，管状织物的一端可套接于所述的热管外壁上；所述的触压传感器固定于所述的热管侧壁上，用于采集管状织物套接于热管壁时与热管壁之间产生的接触压力；所述的内样筒机构包括移动梁、压力传感器、连接杆、盖夹、内样筒和固紧螺丝，所述的移动梁套接于左丝杆和右丝杆上，所述的压力传感器的上端固定连接移动梁，下端固定连接于连接杆的上端，连接杆穿过悬挂梁，连接杆的下端固定连接盖夹，所述的盖夹下侧连接内样筒，所述的盖夹与内样筒通过固紧螺丝固定连接，管状织物的另一端置于所述的盖夹与内样筒之间并由固紧螺丝夹紧；所述的步进电机能够通过传动机构带动左丝杆和右丝杆同步转动进而带动移动梁向上移动，使所述的管状织物从套接于热管外壁被回折抽拔拉入热管内部。

优选地，所述的热管头端拐角半径r的范围为0.5～5mm，针对应用的场合不同，可扩展到更大尺寸范围达到r＞5mm，随着r值的增大同时增加整个装置的尺寸予以配合使用。

优选地，所述的热管腔体内径D的范围为6～30mm，针对应用的场合不同，可扩展到更大尺寸范围达到D＞30mm，随着D值的增大同时增加整个装置的尺寸予以配合使用。

优选地，所述的热管可控制套接于热管壁上的管状织物所处的环境温度范围为0℃～300℃，针对应用的场合不同，可扩展到更高温度范围为300℃～650℃。

优选地，所述的传动机构包括左主动齿轮、左被动齿轮、右主动齿轮和右被动齿轮，所述的步进电机可带动左主动齿轮和右主动齿轮转动，左主动齿轮与左被动齿轮啮合，右主动齿轮与右被动齿轮啮合，所述的左丝杆与左被动齿轮固定，所述的右丝杆与右被动齿轮固定；所述的步进电机能够驱动左主动齿轮传动左被动齿轮带动左丝杆转动，所述的步进电机还能够驱动右主动齿轮传动右被动齿轮带动右丝杆转动。

本发明还提供了一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法，其特征在于，采用上述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，具体步骤包括：

步骤1：将管状织物一端套接于热管的外壁上，另一端置于盖夹与内样筒之间并由固紧螺丝夹紧；

步骤2：启动热管，控制热管壁的温度值；

步骤3：启动步进电机，使其带动左丝杆和右丝杆同步转动进而带动移动梁垂直向上移动，从而带动管状织物一端同步垂直向上移动，触压传感器感受力值，即为管状织物与热管壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r；压力传感器感受力值，即为抽拔力F，结合移动梁的移动位移及热管壁的温度值，获得该温度条件下管状织物的抽拔力-位移曲线(F-x曲线)。

优选地，所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法还包括：

步骤4：计算顺滑度S和轴向摩擦力f_a中的至少一个，其中，所述的顺滑度S的计算公式为：

式中，S-顺滑度，F_max-最大抽拔力，通过抽拔力-位移曲线得到，F_b-管状织物的断裂强力，通过织物断裂强伸仪测得；

所述的轴向摩擦力f_a的计算公式为：

f_a＝x·πD·Δf_a

式中，f_a-轴向摩擦力，D-热管腔体内径，Δf_a-管状织物轴向单位面积摩擦力，与抽拔力F相等。

优选地，所述的步骤2中控制热管壁的温度值为常温，即10℃～30℃，所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法还包括：

步骤5：重复进行步骤1～4，其中步骤2中控制热管壁的温度值为高温，即100℃～350℃，计算顺滑衰减率δ_S，所述的顺滑衰减率δ_S的计算公式为：

式中，δ_S-顺滑衰减率，S_n-常温条件下的顺滑度，S_h-高温条件下的顺滑度。

本发明的原理是：管状织物从套接于热管外壁到被回折抽拔拉入热管内壁的过程中，固定于热管壁上的触压传感器感受力值，获得管状织物套接于热管壁上时与热管壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r；与连接杆相连的压力传感器感受力值，即为抽拔力F，结合移动梁的移动位移及热管壁的温度值，获得不同温度条件下管状织物的抽拔力-位移曲线(F-x曲线)，由该曲线可获得管状织物轴向单位面积摩擦力Δf_a(由于整个回折抽拔过程保持匀速运动，故Δf_a＝F)及在常温条件下的最大抽拔力F_nmax与在高温条件下的最大抽拔力F_hmax，通过计算获得管状织物套接于热管壁上时产生的轴向摩擦力f_a及管状织物在回折抽拔过程中的顺滑度S与顺滑衰减率δ_S。

顺滑度S是表征管状织物套接于热管壁上发生回折抽拔作用时的顺滑程度，且S∈(0，1)，该值越大表明管状织物与热管壁的作用越小，即顺滑性越好，但当该值接近1时，则可能是热管壁上涂覆有润滑剂或预先对管状织物表面进行了涂层处理，会对织物及可能存在的应用场所造成局部环境污染，不利于实际测量指标的准确性。

若0＜顺滑衰减率δ_S＜1，则表明高温导致管状织物更加柔软甚至部分纤维材质软化，与热管壁的接触更加紧密，锁结力变大，不利于回折抽拔作用的进行；若δ_s＜0，则表明高温作用使管状织物内部的纤维材质发生化学变化，重新生成化学键，织物组织点更加紧密，织物表面毛羽减少甚至表面已经碳化，导致高温条件下的顺滑度增大。

径向压力F_r表示管状织物与热管壁之间握持锁结作用的程度，即产生正压力及负压力(挤压力)的程度。管状织物从套接于热管外壁到被回折抽拔拉入热管内壁的过程中，F_r先从正值变为负值，从以正压力为主导变为以挤压力为主导。若该过程中两力过大均会对管状织物的抽拔顺滑性造成影响，甚至会导致管状织物被抽拔拉断，造成试验失败。

轴向摩擦力f_a表示管状织物在热管壁上的顺滑程度，尤其表征管状织物从套接于热管外壁到被回折抽拔拉入热管内壁的过程中，从热管外壁滑入热管内壁的难易程度。f_a越大，表明热管壁对管状织物的摩擦程度越大，则管状织物越难从热管外壁滑入热管内壁，增加了管状织物在热管头端拐角处的疲劳破坏，易造成管状织物的抽拔拉断。

本发明研制了一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，利用该装置的方法可以对管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性进行快速、精准测量，得到管状织物在不同温度条件下的抽拔力-位移曲线，从而验证管状织物的抽拔顺滑机理，建立管状织物抽拔顺滑性的客观表征方法。

本发明的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置及方法，可用于测量在不同温度条件下使用的管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性，其有益效果为：

a.采用包覆样品方式对管状织物套接于热管壁上的抽拔顺滑性实施快速、精准测量，并可实现一测多指标的测量。

b.采用控制管状织物抽拔的环境温度，实施0℃～300℃范围条件下的管状织物的抽拔顺滑性测量。

c.测试夹样简便，操作简单。

d.结构简单，机构精巧，可用于空心管状形态的材料套接于热管壁上的抽拔顺滑性测量。

附图说明：

图1一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置示意图

图中：1-热管机构，11-悬挂梁，12-连接块，13-热管，14-触压传感器；2-内样筒机构，21-移动梁，22-压力传感器，23-连接杆，24-盖夹，25-内样筒，26-固紧螺丝；3-抽拔机构，31-步进电机，32-左主动齿轮，33-左被动齿轮，34-左丝杆，35-右主动齿轮，36-右被动齿轮，37-右丝杆；4-固定机构，41-顶板，42-左固定杆，43-右固定杆；5-管状织物；r-热管头端拐角半径，D-热管腔体内径

图2不同温度条件下高性能管状机织物套接于热管壁上的抽拔力-位移曲线示意图

图中：F_nmax-20℃(常温)条件下的最大抽拔力；F_hmax-300℃(高温)条件下的最大抽拔力；F-管状织物受到的抽拔力；x-管状织物的运动位移

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，为一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，由热管机构1、内样筒机构2、抽拔机构3和固定机构4组成。

所述的固定机构4包括顶板41、左固定杆42和右固定杆43，所述的左固定杆42和右固定杆43均固定于顶板41上。

所述的抽拔机构3包括步进电机31、传动机构、左丝杆34和右丝杆37，步进电机31固定于顶板41上，左丝杆34套接于左固定杆42内，右丝杆37套接于右固定杆43内；所述的传动机构包括左主动齿轮32、左被动齿轮33、右主动齿轮35和右被动齿轮36，所述的步进电机31可带动左主动齿轮32和右主动齿轮35转动，左主动齿轮32与左被动齿轮33啮合，右主动齿轮35与右被动齿轮36啮合，所述的左丝杆34与左被动齿轮33固定，所述的右丝杆37与右被动齿轮36固定；所述的步进电机31能够驱动左主动齿轮32传动左被动齿轮33带动左丝杆34转动，所述的步进电机31还能够驱动右主动齿轮35传动右被动齿轮36带动右丝杆37转动。

所述的热管机构1包括悬挂梁11、连接块12、热管13和触压传感器14，所述的悬挂梁11固定于顶板41下方，连接块12的上端固定连接悬挂梁11，下端固定连接热管13，管状织物5的一端套接于所述的热管13外壁上；所述的触压传感器14固定于所述的热管13侧壁上，用于采集管状织物5套接于热管13壁时与热管13壁之间产生的接触压力。所述的热管13头端拐角半径r的范围为0.5～5mm。所述的热管13腔体内径D的范围为6～30mm。所述的热管13可控制套接于热管13壁上的管状织物5所处的环境温度范围为0℃～300℃。

所述的内样筒机构2包括移动梁21、压力传感器22、连接杆23、盖夹24、内样筒25和固紧螺丝26，所述的移动梁21套接于左丝杆34和右丝杆37上，所述的压力传感器22的上端固定连接移动梁21，下端固定连接于连接杆23的上端，连接杆23穿过悬挂梁11，连接杆23的下端固定连接盖夹24，所述的盖夹24的下侧连接内样筒25(应用于钻探取样时，内样筒中被置入从矿井中开采得到的矿产样品，在内推力的作用下矿产样品从内样筒中被推入内翻的管状织物内部，最终由管状织物对其实现包裹，从而规避矿产样品之间可能形成的力链作用，增加取样深度)，所述的盖夹24与内样筒25通过固紧螺丝26固定连接，管状织物5的另一端置于所述的盖夹24与内样筒25之间并由固紧螺丝26夹紧。所述的盖夹24可置于热管13内部。

所述的步进电机31能够通过传动机构带动左丝杆34和右丝杆37同步转动进而带动移动梁21向上移动，使所述的管状织物从套接于热管外壁被回折抽拔拉入热管内部。

实施例2：20℃(常温)条件下高性能管状机织物的抽拔顺滑性测量

一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法，采用实施例1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，具体步骤为：

①选取头端拐角半径r为1mm、腔体内径D为15mm的热管13一根；选取细旦PBO弱捻长丝纱为原料，设计织造直径为16mm的高性能管状机织物。

②将高性能管状机织物的一端套接于可控温度的热管13外壁上，另一端置于盖夹24与内样筒25之间并由固紧螺丝26夹紧；

③启动热管13，控制热管13壁的温度为20℃(常温)。

④启动步进电机31，使其驱动左主动齿轮32传动左被动齿轮33带动左丝杆34转动，所述的步进电机31还驱动右主动齿轮35传动右被动齿轮36带动右丝杆37转动，左丝杆34和右丝杆37同步转动带动移动梁21垂直向上移动，带动高性能管状机织物一端同步垂直向上移动，触压传感器14感受力值，即为高性能管状机织物与热管13壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r；压力传感器22感受力值，即为抽拔力F，结合移动梁21的移动位移及热管13壁的温度值，获得20℃(常温)条件下高性能管状机织物的抽拔力-位移曲线(见图2)。

计算顺滑度S和轴向摩擦力f_a，其中，所述的顺滑度S的计算公式为：

式中，F_max-最大抽拔力，通过抽拔力-位移曲线得到，取值为198N，F_b-管状织物的断裂强力，通过织物断裂强伸仪测得，取值为359N，S-顺滑度，计算结果为0.45；

所述的轴向摩擦力f_a的计算公式为：

f_a＝x·πD·Δf_a

式中，f_a-轴向摩擦力，D-热管腔体内径，取值为15mm，Δf_a-管状织物轴向单位面积摩擦力，与抽拔力F相等。

实施例3：300℃(高温)条件下高性能管状机织物的抽拔顺滑性测量

一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法，采用实施例1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，具体步骤为：

①选取头端拐角半径r为1mm、腔体内径D为15mm的热管13一根；选取细旦PBO弱捻长丝纱为原料，设计织造直径为16mm的高性能管状机织物。

②将高性能管状机织物的一端套接于可控温度的热管13外壁上，另一端置于盖夹24与内样筒25之间并由固紧螺丝26夹紧。

③启动热管13，控制热管13壁的温度为300℃(高温)。

④启动步进电机31，使其驱动左主动齿轮32传动左被动齿轮33带动左丝杆34转动，所述的步进电机31还驱动右主动齿轮35传动右被动齿轮36带动右丝杆37转动，左丝杆34和右丝杆37同步转动带动移动梁21垂直向上移动，带动高性能管状机织物一端同步垂直向上移动，触压传感器14感受力值，即为高性能管状机织物与热管13壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r；压力传感器22感受力值，即为抽拔力F，结合移动梁21的移动位移及热管13壁的温度值，获得300℃(高温)条件下高性能管状机织物的抽拔力-位移曲线(见图2)。

⑤计算顺滑度S和轴向摩擦力f_a，其中，所述的顺滑度S的计算公式为：

式中，F_max-最大抽拔力，通过抽拔力-位移曲线得到，取值为227N，F_b-管状织物的断裂强力，通过织物断裂强伸仪测得，取值为359N，S-顺滑度，计算结果为0.37；

所述的轴向摩擦力f_a的计算公式为：

f_a＝x·πD·Δf_a

式中，f_a-轴向摩擦力，D-热管腔体内径，取值为15mm，Δf_a-管状织物轴向单位面积摩擦力，与抽拔力F相等。

⑥计算顺滑衰减率δ_S，所述的顺滑衰减率δ_S的计算公式为：

式中，δ_S-顺滑衰减率，计算结果为0.18，S_n-20℃(常温)条件下的顺滑度，由实施例2得到，S_h-300℃(高温)条件下的顺滑度，由步骤⑤计算得到。

Claims (6)

1.一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，包括热管机构(1)、内样筒机构(2)、抽拔机构(3)和固定机构(4)；所述的固定机构(4)包括顶板(41)、左固定杆(42)和右固定杆(43)，所述的左固定杆(42)和右固定杆(43)均固定于顶板(41)上，所述的抽拔机构(3)包括步进电机(31)、传动机构、左丝杆(34)和右丝杆(37)，步进电机(31)固定于顶板(41)上，左丝杆(34)套接于左固定杆(42)内，右丝杆(37)套接于右固定杆(43)内；所述的热管机构(1)包括悬挂梁(11)、连接块(12)、热管(13)和触压传感器(14)，所述的悬挂梁(11)固定于顶板(41)下方，连接块(12)的上端固定连接悬挂梁(11)，下端固定连接热管(13)，管状织物(5)的一端可套接于所述的热管(13)外壁上；所述的触压传感器(14)固定于所述的热管(13)侧壁上，用于采集管状织物(5)套接于热管(13)壁时与热管(13)壁之间产生的接触压力；所述的内样筒机构(2)包括移动梁(21)、压力传感器(22)、连接杆(23)、盖夹(24)、内样筒(25)和固紧螺丝(26)，所述的移动梁(21)套接于与左丝杆(34)和右丝杆(37)上，所述的压力传感器(22)的上端固定连接移动梁(21)，下端固定连接于连接杆(23)的上端，连接杆(23)穿过悬挂梁(11)，连接杆(23)的下端固定连接盖夹(24)，所述的盖夹(24)的下侧连接内样筒(25)，所述的盖夹(24)与内样筒(25)通过固紧螺丝(26)固定连接，管状织物(5)的另一端置于所述的盖夹(24)与内样筒(25)之间并由固紧螺丝(26)夹紧；所述的步进电机(31)能够通过传动机构带动左丝杆(34)和右丝杆(37)同步转动进而带动移动梁(21)向上移动，使所述的管状织物从套接于热管外壁被回折抽拔拉入热管内部。

2.如权利要求1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，所述的热管(13)头端拐角半径r的范围为0.5～5mm或r>5mm。

3.如权利要求1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，所述的热管(13)腔体内径D的范围为6～30mm或D>30mm。

4.如权利要求1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，所述的热管(13)可控制套接于热管(13)壁上的管状织物(5)所处的环境温度范围为0℃～300℃或300℃～650℃。

5.如权利要求1所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，其特征在于，所述的传动结构包括左主动齿轮(32)、左被动齿轮(33)、右主动齿轮(35)和右被动齿轮(36)，所述的步进电机(31)可带动左主动齿轮(32)和右主动齿轮(35)转动，左主动齿轮(32)与左被动齿轮(33)啮合，右主动齿轮(35)与右被动齿轮(36)啮合，所述的左丝杆(34)与左被动齿轮(33)固定，所述的右丝杆(37)与右被动齿轮(36)固定；所述的步进电机(31)能够驱动左主动齿轮(32)传动左被动齿轮(33)带动左丝杆(34)转动，所述的步进电机(31)还能够驱动右主动齿轮(35)传动右被动齿轮(36)带动右丝杆(37)转动。

6.一种包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量方法，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述的包覆样品用的管状织物抽拔顺滑性测量装置，具体步骤包括：

步骤1：将管状织物(5)一端套接于热管(13)的外壁上，另一端置于盖夹(24)与内样筒(25)之间并由固紧螺丝(26)夹紧；

步骤2：启动热管(13)，控制热管(13)壁的温度值为常温，即10℃～30℃；

步骤3：启动步进电机(31)，使其带动左丝杆(34)和右丝杆(37)同步转动进而带动移动梁(21)垂直向上移动，从而带动管状织物(5)一端同步垂直向上移动，触压传感器(14)感受力值，即为管状织物(5)与热管(13)壁之间产生的接触压力，即径向压力F_r；压力传感器(22)感受力值，即为抽拔力F，结合移动梁(21)的移动位移及热管(13)壁的温度值，获得该温度条件下管状织物(5)的抽拔力-位移曲线；

步骤4：计算顺滑度S和轴向摩擦力f_a中的至少一个，其中，所述的顺滑度S的计算公式为：

式中，S—顺滑度，F_max—最大抽拔力，通过抽拔力-位移曲线得到，F_b—管状织物的断裂强力，通过织物断裂强伸仪测得；

所述的轴向摩擦力f_a的计算公式为：

f_a＝x·πD·Δf_a

式中，f_a—轴向摩擦力，D—热管腔体内径，Δf_a—管状织物轴向单位面积摩擦力，与抽拔力F相等；

步骤5：重复进行步骤1～4，其中步骤2中控制热管(13)壁的温度值为高温，即100℃～350℃，计算顺滑衰减率δ_S，所述的顺滑衰减率δ_S的计算公式为：

式中，δ_S—顺滑衰减率，S_n—常温条件下的顺滑度，S_h—高温条件下的顺滑度。