CN106840914B - 一种单丝弯曲性能测试装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单丝弯曲性能测试装置，包括机架，所述机架上开有垂直于水平面的凹槽；所述凹槽内设置有平台；所述平台上安装有试样固定模具；所述凹槽的上方固定有压脚；所述压脚上连接压力传感器；所述平台沿凹槽上升时试样固定模具上固定的试样的拱形最高点与所述压脚接触挤压，使得压力传感器检测到压力；所述压力传感器与计算机相连，所述计算机还通过交流伺服驱动系统与所述平台连接。本发明还涉及上述测试装置的测试方法。本发明具有数据直观准确、方法合理且易于操作、测试对象广泛的优点。
Description
技术领域
本发明涉及纺织精密计量仪器技术领域，特别是涉及一种单丝弯曲性能测试装置与方法。
背景技术
随着单丝在民用领域，如婚纱、晚礼服、针织面料以及工业上的织带、印刷丝网、过滤材料、管网编织等方面深入而广泛的应用，单丝的弯曲性能作为衡量产品服用性和功能性的一个重要参数，却一直未能得到人们的足够重视，也缺乏统一的测试标准。目前报道上可见的一些方法，如“四点弯曲法”，即采用两端握持，中间两个三分点处施加等量载荷，通过试样的断裂强力来计算抗弯刚度，然而此法实际操作相对复杂，故很少使用；还有“悬臂梁法”，即试样一端握持另一端施加载荷，用扭力天平测量力值，但此法在施加载荷的过程中，力的作用点不断变化，故精准度不高；另外“圈状环挂重法”，将试样制成圆环挂在支点上，下端悬挂一定质量的游码，通过测量稳定之后圆环的下垂量来计算抗弯刚度，由于此法中自重对测量结果产生影响较大，故误差也大。总之以上方法，均不能有效的反映单丝的弯曲性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单丝弯曲性能测试装置与方法，数据直观准确、方法合理且易于操作、测试对象广泛。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种单丝弯曲性能测试装置，包括机架，所述机架上开有垂直于水平面的凹槽；所述凹槽内设置有平台；所述平台上安装有试样固定模具；所述凹槽的上方固定有压脚；所述压脚上连接压力传感器；所述平台沿凹槽上升时试样固定模具上固定的试样的拱形最高点与所述压脚接触挤压，使得压力传感器检测到压力；所述压力传感器与计算机相连，所述计算机还通过交流伺服驱动系统与所述平台连接。
所述试样固定模具包括模具主体和金属片，所述模具主体两端固定有所述金属片，并通过螺杆贯穿；所述螺杆的两端设有用于固定试样两端的螺帽。
所述计算机包括数据采集与处理模块，用于处理由压力传感器测量并通过数模转换器换成数字信号输入计算机的信号；数据和图像的显示与存储模块，用于将处理过的数据信息显示在计算机显示屏上，并将其存储于计算机中；参数设置与运行控制模块，用于设定实验参数，所述交流伺服驱动系统根据设定的实验参数驱动平台在凹槽内做上下运动。
所述计算机还包括打印机输出模块，所述打印机输出模块用于通过打印机打印输出。
所述实验参数包括压缩距离、压缩速率、停滞时间和压缩次数。
所述机架设置在顶板和底板之间，所述顶板通过连接杆与所述压脚相连。
所述连接杆上贯穿有螺栓。
所述底板下设置有支座。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种使用上述的单丝弯曲性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)在圆柱体金属管中段处紧密缠绕一定圈数的单丝，采用胶带将单丝头尾端粘合，使用刀片划断并沿水平方向展开，使得弯折试样至一定弧度呈拱形；
(2)将拱形试样的头尾两端分别夹持于试样固定模具的两端；
(3)将夹持试样的试样固定模具放置于平台上，使得试样的拱形最高点与压脚的中心处垂直对齐，并设定实验参数，运行仪器；
(4)试样所受压力由压力传感器测得并传入计算机，信号转化后输出压缩应力—压缩距离变化曲线。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
数据直观准确：本发明通过力学传感装置，记录下试样所受的动态压缩力值，信号转化后输入计算机，并自动输出压缩应力—压缩距离曲线，来反映单丝的弯曲性能。
方法合理且易于操作：本发明根据“三点弯曲法”的基本原理，将试样制作成排列紧密的拱形，测试时两端点固定，中间点受力，设计思路清晰、合理；采用平面压缩测试法，利用平台的升降控制试样的压缩行为，方法简便，易于操作。
测试对象广泛：本发明可针对不同规格的单丝，不受试样种类、直径、力学性能等条件限制，具有普遍适用性。
附图说明
图1为本发明的单丝弯曲装置示意图；
图2为本发明的电气系统原理示意图；
图3为本发明的压缩距离与压缩应力变化的曲线图；
图4为本发明的三点弯曲模型受力图。
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。
本发明涉及一种单丝弯曲性能测试装置，包括机架，所述机架上开有垂直于水平面的凹槽；所述凹槽内设置有平台；所述平台上安装有试样固定模具；所述凹槽的上方固定有压脚；所述压脚上连接压力传感器；所述平台沿凹槽上升时试样固定模具上固定的试样的拱形最高点与所述压脚接触挤压，使得压力传感器检测到压力；所述压力传感器与计算机相连，所述计算机还通过交流伺服驱动系统与所述平台连接。
如图1所示，本发明的一种单丝弯曲性能测试装置，包括支座1，位于支座1上的底板2，固定于底板上的机架3，机架3上接顶板4，顶板4下固定连接杆5，连接杆5由螺栓6贯穿，通过螺栓6的设置可以固定和支撑连接杆5，下端连接压脚7，机架3上刻凹槽8，凹槽8连接平台9，平台9上安装试样固定模具，所述的试样固定模具的模具主体10两端固定两个金属片11，由螺杆12贯穿相连，螺杆12上连螺帽13；所述压脚7连接压力传感器，压力传感器通过信号放大器与计算机相连，计算机通过交流伺服驱动系统与平台9连接。
如图2所示，所述计算机包括：数据采集与处理模块：处理由压力传感器测量并通过数模转换器换成数字信号输入计算机的信号；数据和图像的显示与存储模块：将处理过的数据信息显示在计算机显示屏上，并将其存储于计算机中；打印机输出模块：通过打印机打印输出；结合图参数设置与运行控制模块：设定实验参数，包括压缩距离、压缩速率、停滞时间、压缩次数，伺服电机根据设定的参数驱动平台在竖直方向做上下运动。
本发明还涉及单丝弯曲性能的测试方法，采用上述测试装置，包括以下步骤：
步骤一：试样制作：在圆柱体金属管中段处，紧密缠绕一定圈数的单丝，采用胶带将单丝头尾端粘合，使用刀片划断并沿水平方向展开，弯折试样至一定弧度呈拱形；
步骤二：试样固定：将拱形试样的头尾两端分别夹持于固定模具，并拧紧螺帽；
步骤三：试样测试：将夹持试样的固定模具，放置于平台上，其拱形最高点与测试仪器的压脚中心处垂直对齐，设定参数，运行仪器；
步骤四：数据输出：如图3所示，试样所受载荷由传感器测得并传入计算机，信号转化后输出压缩应力—压缩距离变化曲线。
如图4所示，本发明所述的测试方法其测量原理是以三点弯曲法的理论为基础。试样受到压脚7的径向压缩力，会产生一定程度的变形，当压缩百分率为50％时，停止进一步压缩，压缩过程的动态应力值会被记录并由计算机输出，其中最大应力值为评价单丝刚性的依据。
不难发现，本发明通过力学传感装置，记录下试样所受的动态压缩力值，信号转化后输入计算机，并自动输出压缩应力—压缩距离曲线，来反映单丝的弯曲性能，数据直观准确。另外，本发明根据“三点弯曲法”的基本原理，将试样制作成排列紧密的拱形，测试时两端点固定，中间点受力，设计思路清晰、合理；采用平面压缩测试法，利用平台的升降控制试样的压缩行为，方法简便，易于操作。
值得一提的是，本发明可针对不同规格的单丝，不受试样种类、直径、力学性能等条件限制，具有普遍适用性。
Claims (7)
1.一种单丝弯曲性能测试装置，包括机架(3)，其特征在于，所述机架(3)上开有垂直于水平面的凹槽(8)；所述凹槽(8)内设置有平台(9)；所述平台(9)上安装有试样固定模具；所述凹槽(8)的上方固定有压脚(7)；所述压脚(7)上连接压力传感器；所述平台(9)沿凹槽(8)上升时试样固定模具上固定的试样的拱形最高点与所述压脚(7)接触挤压，使得压力传感器检测到压力；所述压力传感器与计算机相连，所述计算机还通过交流伺服驱动系统与所述平台连接；所述试样固定模具用于固定制作成排列紧密的拱形试样，包括模具主体(10)和金属片(11)，所述模具主体(10)两端固定有所述金属片(11)，并通过螺杆(12)贯穿；所述螺杆(12)的两端设有用于固定试样两端的螺帽(13)；所述计算机包括数据采集与处理模块，用于处理由压力传感器测量并通过数模转换器换成数字信号输入计算机的信号；数据和图像的显示与存储模块，用于将处理过的数据信息显示在计算机显示屏上，并将其存储于计算机中；参数设置与运行控制模块，用于设定实验参数，所述交流伺服驱动系统根据设定的实验参数驱动平台在凹槽内做上下运动。
2.根据权利要求1所述的单丝弯曲性能测试装置，其特征在于，所述计算机还包括打印机输出模块，所述打印机输出模块用于通过打印机打印输出。
3.根据权利要求1所述的单丝弯曲性能测试装置，其特征在于，所述实验参数包括压缩距离、压缩速率、停滞时间和压缩次数。
4.根据权利要求1所述的单丝弯曲性能测试装置，其特征在于，所述机架(3)设置在顶板(4)和底板(2)之间，所述顶板(4)通过连接杆(5)与所述压脚(7)相连。
5.根据权利要求4所述的单丝弯曲性能测试装置，其特征在于，所述连接杆(5)上贯穿有螺栓(6)。
6.根据权利要求4所述的单丝弯曲性能测试装置，其特征在于，所述底板(2)下设置有支座(1)。
7.一种使用如权利要求1-6中任一所述的单丝弯曲性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在圆柱体金属管中段处紧密缠绕一定圈数的单丝，采用胶带将单丝头尾端粘合，使用刀片划断并沿水平方向展开，使得弯折试样至一定弧度呈拱形，从而将试样制作成排列紧密的拱形；
(2)将拱形试样的头尾两端分别夹持于试样固定模具的两端；
(3)将夹持试样的试样固定模具放置于平台上，使得试样的拱形最高点与压脚的中心处垂直对齐，并设定实验参数，运行仪器，在运行时，当试样的压缩百分率为50％时，停止进一步压缩；
(4)试样所受压力由压力传感器测得并传入计算机，信号转化后输出压缩应力—压缩距离变化曲线。
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