CN106289851A - 一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置和取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置及取样方法，其特征在于：包括可调阻尼旋转放丝架（1）、V型导轮（2）和收丝圆筒（3），V型导轮（2）设置在可调阻尼旋转放丝架（1）和收丝圆筒（3）之间，收丝圆筒（3）表面固定安装有竖直的圆柱（31），收丝圆筒（3）上表面与V型导轮（2）的上部槽底在同一高度的水平面上，圆柱（31）后边缘与V型导轮（2）槽底前底角顶点在同一个前后垂直面上。可调阻尼旋转放丝架（1）、V型导轮（2）和收丝圆筒（3）依次设置在平台（4）上。本发明取样装置简单，取样精确。

Description

一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置和取样方法

技术领域

本发明属于碳纤维复丝的线密度测试技术领域，具体涉及一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置和取样方法。

背景技术

碳纤维复丝线密度测试的关键步骤是截取高精度的1m长度的纤维试样用于称量，在GB/T 3362—2005碳纤维复丝拉伸性能试验方法中，纤维线密度的取样是将纤维复丝拉直后截取3根1m长的复丝为准，取样时张力计量和控制不够精确，截取试样通常都是目测，测量长度精精确到±0.5 mm即可，长度精度要求低，操作时至少需要两个人切割纤维的两个位置以取得1m长度的纤维，操作麻烦，而且在操作过程中反复触碰和按压纤维容易产生断丝，得到的数据精度差。

发明内容

本发明设计了一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置和取样方法，解决了现行国标中碳纤维复丝线密度的取样方法粗糙，取样张力控制和长度精度都较差的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：包括可调阻尼旋转放丝架（1）、V型导轮（2）和收丝圆筒（3），V型导轮（2）设置在可调阻尼旋转放丝架（1）和收丝圆筒（3）之间，收丝圆筒（3）表面固定安装有竖直的圆柱（31），收丝圆筒（3）上表面与V型导轮（2）的上部槽底在同一高度的水平面上，圆柱（31）后边缘与V型导轮（2）槽底前底角顶点在同一个垂直于收丝圆筒（3）中心轴线的铅垂面内。

进一步，可调阻尼旋转放丝架（1）包括放丝头（11）和阻尼调节装置，放丝头（11）通过立柱设置在平台（4）上以用于固定试样丝筒。

进一步，阻尼调节装置包括靠近放丝头（11）根部的两个相互平行且与放丝头（11）轴向垂直的圆环挡圈（12）和横梁（13），横梁（13）放置在两个圆环挡圈（12）之间，横梁（13）的一端通过铰链固定在可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上，横梁（13）的另一端间隔分布有若干圆环以挂砝码（14），通过改变砝码（14）的重量和悬挂位置来调节放丝阻尼。

进一步，横梁（13）的横截面是方形或矩形结构。

进一步，阻尼调节装置包括靠近放丝头（11）根部的两个相互平行且与放丝头（11）轴向垂直的圆环挡圈（12）、耐磨带（15）、弹簧（16）和固定块（17），固定块（17）设置在可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上；耐磨带（15）一端水平固定于可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上，耐磨带（15）的另一端在两个圆环挡圈（12）中间绕过后与弹簧（16）连接，弹簧（16）的另一端与螺栓（18）连接，螺栓（18）穿过带孔的固定块（17）后， 由螺母固定；通过拧动螺母改变弹簧（16）的松紧以调节调节放丝阻尼。

进一步，螺母是蝶型螺母（19）。

进一步，收丝圆筒（3）通过支架（33）设置在平台（4）上，收丝圆筒（3）的一端和收丝电机（32）连接。

进一步，收丝圆筒（3）的周长是1m。

进一步，V型导轮（2）通过立杆设置在平台（4）上。

进一步，还包括夹子（6），夹子（6）将纤维复丝的自由端固定在圆柱（31）上。

进一步，夹子（6）是圆弧形的。

一种碳纤维复丝线密度测试的取样方法，其特征在于：首先, 调节好放丝阻尼，再将试样丝筒安在放丝头（11）上，纤维复丝的自由端先由V型导轮（2）上部绕过，然后由圆柱（31）后侧根部开始缠绕，由下至上将纤维复丝的自由端缠绕在圆柱（31）上；然后用夹子（6）夹住缠有纤维复丝的圆柱（31）以将纤维复丝的自由端在圆柱（31）上固定好；

其次，启动收丝电机（32），收丝圆筒（3）转动，当收丝圆筒（3）转动450^°±20°，关掉收丝电机（32），纤维复丝在收丝圆筒（3）上缠绕有一又四分之一圈的长度，其中四分之一圈是重叠的，并且处在一定张力拉伸的静置状态；

最后，在重叠部分的中间位置一刀切断纤维复丝，一整圈纤维会自然松弛掉落，即可得到精确的1m长纤维复丝用于称量。

进一步，圆弧形的夹子（6）的夹子柄冲外，以避免旋转绕丝时夹子（6）与纤维复丝触碰。

该碳纤维复丝线密度测试的取样装置和取样方法具有以下有益效果：

（1）本发明取样装置简单，取样精确。

（2）本发明的取样装置可以调节取样张力，保证不同规格的纤维复丝拉伸松紧度相同。纤维复丝缠绕于周长1m的圆筒上，在纤维重叠部分一刀切断纤维的两头，就可以得到准确的1m长的式样用于称量，纤维复丝线密度的数据更精确可靠。克服了现有的碳纤维线密度取样时将纤维拉直，截取1m长的复丝，没有的张力控制，长度截取靠目测，精度差的缺点。

附图说明

图1：本发明碳纤维复丝线密度测试的取样装置的结构示意图；

图2：本发明碳纤维复丝线密度测试的取样装置的右视图；

图3：本发明碳纤维复丝线密度测试的取样装置的正视图（局部）；

图4：本发明取样时碳纤维复丝的走向示意图；

图5：本发明取样时夹子固定纤维的俯视图；

图6：本发明取样时收丝圆筒转动方向示意图；

图7：本发明取样时纤维缠绕静置状态俯视示意图；

图8：本发明取样时纤维切断位置正视示意图；

图9：本发明中可调阻尼旋转放丝架的主视图（方案一）；

图10：本发明中可调阻尼旋转放丝架的俯视图（方案一）；

图11：本发明中可调阻尼旋转放丝架的主视图（方案二）；

图12：本发明中可调阻尼旋转放丝架的俯视图（方案二）。

附图标记说明：

1—可调阻尼旋转放丝架；11—放丝头；12—圆环挡圈；13—横梁；14—砝码；15—耐磨带；16—弹簧；17—固定块；18—螺栓；19—蝶型螺母；2—V型导轮；3—收丝圆筒；31—圆柱；32—收丝电机；33—支架；4—平台；5—纤维复丝；6—夹子；

A—前后位置基准面；B—水平位置基准面。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图8示出了一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置，包括可调阻尼旋转放丝架1、V型导轮2、收丝圆筒3和平台4。可调阻尼旋转放丝架1、V型导轮2和收丝圆筒3依次设置在平台4上。可调阻尼旋转放丝架1包括放丝头11，放丝头11通过立柱设置在平台4一端，放丝架的旋转阻尼是可调节的，放丝头11用于固定取样纤维的丝筒。收丝圆筒3通过支架33设置在平台4另一端，收丝圆筒3圆柱面上设置有圆柱31，收丝圆筒3的一端和收丝电机32连接。收丝圆筒3经过精密机械加工保证周长是高精度的1m（直径318.31 mm），V型导轮2通过立杆设置在平台4上并位于可调阻尼旋转放丝架1和收丝圆筒3之间。收丝圆筒3表面固定安装了竖直圆柱31，安装中要确保收丝圆筒3水平，收丝圆筒3上表面与V型导轮2的槽底部在同一高度的水平面上，如图3所示，并且圆柱31后边缘与V型导轮2靠前底角顶点在同一个垂直于收丝圆筒3中心轴线的垂直面上，如图2所示，图2和图3中分别标出来了前后位置基准面A和水平位置基准面B。

取样时，首先如图4所示,将试样丝筒安在放丝头11上，纤维复丝5先由V型导轮2上部绕过，然后由圆柱31后侧根部开始缠绕，由下至上将纤维复丝5缠绕在圆柱31上。再如图5所示，用圆弧形的夹子6夹住缠有纤维复丝5的圆柱31。

其次，纤维复丝5在圆柱31上固定好后，启动收丝电机32，收丝圆筒3转动方向如图6中箭头所示。圆弧形的夹子6要合适，而且夹子把冲外，以避免旋转绕丝时夹子6与纤维复丝5触碰。当收丝圆筒3转动450^○左右，关掉收丝电机32，如7所示，纤维复丝5在收丝圆筒3上缠绕有一又四分之一圈的长度，其中四分之一圈是重叠的，并且处在一定张力拉伸的静置状态。

最后，如图8所示，在重叠部分的中间位置一刀切断纤维复丝，一整圈纤维会自然松弛掉落，即可得到精确的1m长纤维复丝用于称量。

可调阻尼旋转放丝架1，就是给放丝头11施加压力产生旋转摩擦阻力，通过改变压力的大小调节摩擦阻力，也就控制了放丝张力的大小。图9和图10示出了一种可调阻尼旋转放丝架，在靠近放丝头11的根部加工有两个相互平行且与放丝头11轴向垂直的圆环挡圈12，在两个圆环挡圈12之间放置一个方形横梁13，横梁13的一端通过铰链固定在可调阻尼旋转放丝架的立柱上，横梁13的另一端间隔着固定有若干圆环，圆环上可以挂砝码14，通过改变砝码14的重量和悬挂位置来调节放丝张力。

图11和图12示出了可调阻尼旋转放丝架的另外一个方案，在靠近放丝头11的根部加工有两个相互平行且与放丝头11轴向垂直的圆环挡圈12，耐磨带15一端水平固定于可调阻尼旋转放丝架的立柱上，耐磨带15的另一端在两个圆环挡圈12中间绕过后与弹簧16连接，弹簧16的另一端与一根螺栓18连接，螺栓18穿过带孔的固定块17后， 由一个蝶型螺母19固定。通过拧蝶型螺母19，改变弹簧16的松紧，最终调节放丝阻尼。

本发明将样品丝筒固定在可调节旋转阻尼的放丝架上，通过V 型导轮后固定在周长1m收丝圆筒表面的垂直圆柱上，启动电机，圆筒旋转使纤维复丝缠绕在圆筒上，当圆筒转动450^○后关闭电机，在此状态下，用刀在纤维重叠部位将纤维切断，纤维松弛自然掉落，就可以得到精确的1m长的复丝用于称量。取样装置简单，取样精确。

本发明的取样装置可以调节取样张力，保证不同规格的纤维复丝拉伸松紧度相同。举例如下：如3K纤维(一束纤维复丝有3000根单丝)的取样时张力为3N,那么6K纤维（一束纤维复丝有6000根单丝）的取样张力就通过调节阻尼控制在6N，12K纤维（一束纤维复丝有12000根单丝）的取样张力就调节为12N。纤维复丝缠绕于周长1m的圆筒上，在纤维重叠部分一刀切断纤维的两头，就可以得到准确的1m长的式样用于称量，纤维复丝线密度的数据更精确可靠。克服了现有的碳纤维线密度取样时将纤维拉直，截取1m长的复丝，没有的张力控制，长度截取靠目测，精度差的缺点。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：包括可调阻尼旋转放丝架（1）、V型导轮（2）和收丝圆筒（3），V型导轮（2）设置在可调阻尼旋转放丝架（1）和收丝圆筒（3）之间，收丝圆筒（3）表面固定安装有竖直的圆柱（31），收丝圆筒（3）上表面与V型导轮（2）的上部槽底在同一高度的水平面上，圆柱（31）后边缘与V型导轮（2）槽底前底角顶点在同一个垂直于收丝圆筒（3）中心轴线的铅垂面内。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：可调阻尼旋转放丝架（1）包括放丝头（11）和阻尼调节装置，放丝头（11）通过立柱设置在平台（4）上以用于固定试样丝筒。

3.根据权利要求2所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：阻尼调节装置包括靠近放丝头（11）根部的两个相互平行且与放丝头（11）轴向垂直的圆环挡圈（12）和横梁（13），横梁（13）放置在两个圆环挡圈（12）之间，横梁（13）的一端通过铰链固定在可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上，横梁（13）的另一端间隔分布有若干圆环以挂砝码（14），通过改变砝码（14）的重量和悬挂位置来调节放丝阻尼。

4.根据权利要求2所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：阻尼调节装置包括靠近放丝头（11）根部的两个相互平行且与放丝头（11）轴向垂直的圆环挡圈（12）、耐磨带（15）、弹簧（16）和固定块（17），固定块（17）设置在可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上；耐磨带（15）一端水平固定于可调阻尼旋转放丝架（1）的立柱上，耐磨带（15）的另一端在两个圆环挡圈（12）中间绕过后与弹簧（16）连接，弹簧（16）的另一端与螺栓（18）连接，螺栓（18）穿过带孔的固定块（17）后由螺母固定；通过拧动螺母改变弹簧（16）的松紧以调节调节放丝阻尼。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：收丝圆筒（3）通过支架（33）设置在平台（4）上，收丝圆筒（3）的一端和收丝电机（32）连接。

6.根据权利要求5所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：收丝圆筒（3）的周长是1m。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：V型导轮（2）通过立杆设置在平台（4）上。

8.根据权利要求1至7任一所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：还包括夹子（6），夹子（6）将纤维复丝的自由端固定在圆柱（31）上。

9.根据权利要求8所述的碳纤维复丝线密度测试的取样装置，其特征在于：夹子（6）是圆弧形的。

10.一种碳纤维复丝线密度测试的取样方法，其特征在于：首先,调节好放丝阻尼，再将试样丝筒安在放丝头（11）上，纤维复丝的自由端先由V型导轮（2）上部绕过，然后由圆柱（31）后侧根部开始缠绕，由下至上将纤维复丝的自由端缠绕在圆柱（31）上；然后用夹子（6）夹住缠有纤维复丝的圆柱（31）以将纤维复丝的自由端在圆柱（31）上固定好；

其次，启动收丝电机（32），收丝圆筒（3）转动，当收丝圆筒（3）转动450^°±20°，关掉收丝电机（32），纤维复丝在收丝圆筒（3）上缠绕有一又四分之一圈的长度，其中四分之一圈是重叠的，并且处在一定张力拉伸的静置状态；

最后，在重叠部分的中间位置一刀切断纤维复丝，一整圈纤维会自然松弛掉落，即可得到精确的1m长纤维复丝用于称量。