CN108195754A - 一种纤维织物摩擦系数测试装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维织物摩擦系数测试装置，包括依次连接并传动的伺服电机、减速机和摩擦辊；摩擦辊安装于带座轴承内；带座轴承安装于轴承固定板上；轴承固定板安装于机架上；一样品布绕过摩擦辊；样品布的一侧由夹具I夹持；夹具I与S型力传感器I连接；S型力传感器I与轴向移位装置固连；轴向移位装置安装于机架上；样品布的另外一侧由夹具II夹持；夹具II与S型力传感器II连接；S型力传感器II与施力装置相连；施力装置安装于机架上。本发明可以实现纤维织物在曲面接触下的摩擦性能测试。并能够实现在不同载荷、不同转速等多种条件下对不同纤维类型、不同织物结构的纤维织物层间及纤维织物与其他物质载体表面间摩擦性能进行分析。

Description

一种纤维织物摩擦系数测试装置及其检测方法

【技术领域】

本发明涉及一种摩擦系数测试装置，具体涉及一种纤维织物摩擦系数测试装置及其检测方法，属于纺织品检测设备领域。

【背景技术】

随着复合材料工业的发展，各种新型材料不断涌现，很多新型纤维以不同的形态存在于复合材料中，起着骨架作用；或与树脂等粘结材料结合，形成坚固的、具有高模量、高刚重比、高强重比的新型非金属材料，是材料科学中最具发展潜力的分支之一。根据纤维的排布规律设计，实现按工况条件设计材料性能、按需定制符合工况要求的复合材料生产格局，形成了一个极具活力的产业用纺织品生产行业。

摩擦用于表征物体与另一物体沿接触面切线方向运动或有相对运动的趋势时，两物体的接触面之间阻碍其相对运动的力作用特性，是描述物体表面性质的重要方式之一。纤维产品摩擦性能用摩擦阻力或摩擦系数进行描述，由于纤维产品多由几何尺度细小的纤维丝加工而成，且存在较好的柔韧性，使其摩擦性能与刚性物体摩擦性能变化规律存有较大差异。纤维与纤维之间、纤维与载体(如传动机构、皮肤等)表面之间的摩擦贯穿于整个纤维加工和服役过程，并在较大程度上影响和决定了纤维的加工质量与风格参数，对纤维摩擦及其影响因素和测试方法展开研究，具有重要的科学与应用价值。

现有的测量摩擦系数的仪器设备往往只能测量有限的传统织物表面的摩擦系数，且只能分析有限的几种情况；同时各测试仪器实现机理为平面摩擦机理，而在织物织造过程中往往存在织物层间摩擦及织物与其他载体间的相对运动等多种工况，且此类摩擦多为曲面摩擦。更为特殊的是纤维织物本身的结构较传统织物更为复杂，纤维类型、纱线粗细、织造参数、叠加方式等均会对其摩擦性能造成影响，准确测定不同工艺条件下纤维织物表面摩擦系数及其层间摩擦性对于提高成形织物的质量及后续工艺的产品质量有着至关重要的意义。

因此，为解决上述问题，确有必要提供一种创新的纤维织物摩擦系数测试装置及其检测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种纤维织物摩擦系数测试装置，其可以实现纤维织物在曲面接触下的摩擦性能测试，并能够实现在不同载荷、不同转速等多种条件下对不同纤维类型、不同织物结构的纤维织物层间及纤维织物与其他物质载体表面间摩擦性能进行分析。

本发明的第二目的在于提供一种纤维织物摩擦系数测试装置的检测方法。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种纤维织物摩擦系数测试装置，其包括伺服电机，所述伺服电机输出轴连接有减速机；所述减速机通过法兰盘固连在法兰板上；所述法兰板固定安装于机架上；所述减速机输出轴通过联轴器与摩擦辊相连；所述摩擦辊安装于带座轴承内；所述带座轴承安装于轴承固定板上；所述轴承固定板安装于机架上；一样品布绕过摩擦辊；所述样品布的一侧由夹具I夹持；所述夹具I通过双头螺栓I与S型力传感器I连接；所述S型力传感器I与轴向移位装置固连；所述轴向移位装置安装于机架上；所述样品布的另外一侧由夹具II夹持；所述夹具II通过双头螺栓II与S型力传感器II连接；所述S型力传感器II通过双头螺栓III与施力装置相连；所述施力装置安装于机架上。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述摩擦辊包括在其轴线方向开有锥形通槽及与锥形通槽相匹配的锥形压块；所述锥形压块在沿其长度方向上分布有两个螺纹通孔。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述夹具I包括L形块和条形压板；样品布放置在L形板和条形压板之间；所述L形块和条形压板通过螺栓连接进行紧固，实现对样品布的牢固夹持；所述夹具I和夹具II结构相同。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述施力装置包括安装板I，双轨丝杠和凸台；所述安装板I安装于机架横梁上；所述双轨丝杠安装于安装板上；所述凸台和双轨丝杠相配合，所述双轨丝杠能带动凸台上下移动；所述S型力传感器II通过双头螺栓III与凸台连接。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述轴向移位装置包括安装板II，移动杆，支撑杆及螺栓；所述安装板II上开有多组通孔和通槽；所述移动杆安装于通槽上；所述螺栓与支撑杆的螺纹孔相配合，其抵接于移动杆上；通过拧动螺栓使支撑杆沿螺栓轴向发生移动，进而推动移动杆移动。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述移动杆包括固定孔，轴阶面和螺纹端；所述安装板卡持于轴阶面之间；所述移动杆通过固定孔和通槽连接；所述螺纹端连接S型力传感器I。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置进一步设置为：所述支撑杆包括螺纹孔及光轴端；光轴端与安装板上的通孔配合，实现支撑杆位置的固定；螺纹孔与螺栓间的配合实现螺栓沿其自身轴向的移动，从而推动移动杆的移动。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种纤维织物摩擦系数测试装置的摩擦系数检测方法，

1)，测试样品布与摩擦辊表面间的摩擦系数：将宽度为L的样品布跨过摩擦辊，将样品布的一侧用夹具夹持牢固后，与S型力传感器相连接，S型力传感器与轴向移位装置相固连；样品布的另外一侧用夹具夹持牢固后利用双头螺栓与施力装置相连接；根据测试需要调节施力装置进行布面初始张力的设置，后开启电机，电机逆时针转动；由于样品布与摩擦辊间的摩擦力作用，会使得样品布两端的S型力传感器测得的张力值存在差异，以此可进行摩擦系数的测定I轴向移位侧测定的布面张力T1，施力装置侧测定的布面张力T2，样品布包裹摩擦辊所对的圆心角为θ，则根据公式计算对应的摩擦系数：

μ＝ln(T2/T1)/θ；

2)，测定织物层间摩擦系数：预先在摩擦辊表面包裹一层样品布，且该底层样品布的宽度要大于上层待测样品布；将样品布以一定张力拉紧后，将两布的两头塞入锥形槽内，后将配套锥形压块压入，以保证在摩擦辊转动过程中底层布面无滑动或皱缩；后续测试过程同步骤1)。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置的摩擦系数检测方法进一步为：所述样品布在摩擦辊表面的包络角θ为180°。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明纤维织物摩擦系数测试装置可以实现纤维织物在曲面接触下的摩擦性能测试，并能够实现在不同载荷、不同转速等多种条件下对不同纤维类型、不同织物结构的纤维织物层间及纤维织物与其他物质载体表面间摩擦性能进行分析，为纤维织物表面曲面摩擦机理的研究提供了新方法，提高了测量的准确性，进而提高纤维产品的质量。

2.本发明纤维织物摩擦系数测试装置通过让样品布绕过摩擦辊进行测试，能有效的模拟纤维织物实际生产过程中的以卷筒形式存储和运输过程的摩擦条件，为有效研究纤维织物表面摩擦性能以纤维织物层间摩擦性能提供了方法，进而有效的改善纤维织物生产过程中的卷绕缺陷，提高产品质量。

【附图说明】

图1是本发明的纤维织物摩擦系数测试装置的装配图

图2是本发明的摩擦辊爆炸图。

图3是本发明的夹具装配图。

图4是本发明的施力装置装配图。

图5是本发明的轴向移动装置爆炸图。

图6是本发明的施力装置径向位置调节原理示意图。

图7是本发明的绞盘法测试摩擦系数原理示意图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图7所示，本发明为一种纤维织物摩擦系数测试装置，其可以实现纤维织物在曲面接触下的摩擦性能测试。并能够实现在不同载荷、不同转速等多种条件下对不同纤维类型、不同织物结构的纤维织物层间及纤维织物与其他物质载体表面间摩擦性能进行分析。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置包括伺服电机1，所述伺服电机1的输出轴连接有减速机2。所述减速机2通过法兰盘3固连在法兰板4上。所述法兰板4固定安装于机架5上。

所述减速机2输出轴通过联轴器6与摩擦辊8相连。所述摩擦辊8安装于带座轴承7内。所述带座轴承7安装于轴承固定板10上。所述轴承固定板10安装于机架5上。

所述摩擦辊8包括在其轴线方向开有锥形通槽81及与锥形通槽81相匹配的锥形压块82，这样既可以测试纤维织物层间摩擦系数，也可以测试纤维织物与其他物质载体表面之间的摩擦系数，也可进行织物表面与摩擦辊8之间的摩擦系数。当需要测试纤维织物间摩擦系数时，则可先在摩擦辊8表面铺裹一层织物，在摩擦辊8表面包裹样品布时，为保证样品布在摩擦辊表面不发生滑动和皱缩，故对样品布以一定张力使其紧绷后将端部塞入锥形槽81，后将锥形压块82压入锥形槽81，实现压紧。进一步的，所述锥形压块82在沿其长度方向上分布有两个螺纹通孔821，在测试结束后，用螺栓拧进螺纹通孔821，后可将锥形压块82从锥形通槽81拔出。

一样品布9绕过摩擦辊8，样品布9覆盖在摩擦辊8表面的包络角为θ。所述样品布9的一侧由夹具I11夹持。所述夹具I11通过双头螺栓I12与S型力传感器I13连接。所述S型力传感器I13与轴向移位装置14固连。所述轴向移位装置14安装于机架5上。

所述样品布9的另外一侧由夹具II18夹持。所述夹具II18通过双头螺栓II17与S型力传感器II16连接。所述S型力传感器II16通过双头螺栓III15与施力装置19相连。

其中，所述夹具I11包括L形块111和条形压板112。样品布放置在L形板和条形压板之间；所述L形块111和条形压板112通过螺栓连接进行紧固，实现对样品布9的牢固夹持。

所述夹具I11和夹具II18结构相同，其工作时，将待测样品布9放置在L形板111和条形压板112之间，保证样品布9覆盖L形板的111的两个直角面，后用条形压板112的底面压紧L形板111的底面直角面，再将条形压板112的侧面压紧L形板111的竖直直角面，后将两者通过螺栓连接进行紧固，实现对样品布9的牢固夹持。

所述施力装置19安装于机架5上，其包括安装板I191，双轨丝杠192和凸台193。所述安装板I191安装于机架横梁51上。所述双轨丝杠192安装于安装板191上；所述凸台193和双轨丝杠192相配合，所述双轨丝杠192能带动凸台193上下移动。所述S型力传感器II16通过双头螺栓III5与凸台193连接。

所述施力装置19工作时，一方面，双轨丝杠192安装于安装板I191上，且可随着安装板I191在机架5的横梁51间沿着摩擦辊8径向进行移动(如附图6箭头方向所示)，以保证样品布9在摩擦辊8上的包络角准确性。另一方面，通过转动双轨丝杠192中的丝杠194带动凸台193上下移动，实现对样品布9施加和改变初始预加张力值。

进一步的，所述轴向移位装置14包括安装板II141，移动杆142，支撑杆143及螺栓144。所述安装板II141上开有多组通孔1411和通槽1412，可根据实际测试安装时样品布9相对与摩擦辊8的轴向位置进行选择使用对应的通孔1411和通槽1412。所述移动杆142安装于通槽1412上。所述螺栓144与支撑杆143的螺纹孔相配合，其抵接于移动杆142上；通过拧动螺栓144使支撑杆143沿螺栓144轴向发生移动，进而推动移动杆142移动，进而实现样品布9相对摩擦辊8轴向发生移位。

所述移动杆142包括固定孔1421，轴阶面1422，螺纹端1423。所述安装板II141卡持于轴阶面1422之间。所述移动杆142利用螺栓(未图书)通过固定孔1421和通槽1412连接。所述螺纹端1423连接S型力传感器I13。

所述支撑杆143包括螺纹孔1431及光轴端1432；其中，光轴端1432与安装板II141上的通孔1411配合，实现支撑杆143位置的固定；螺纹孔1431与螺栓144间的配合，实现螺栓144沿其自身轴向的移动，从而推动移动杆142的移动。

所述两个S型力传感器13、16的作用是测量跨过摩擦辊8的样品布9两侧的布面张力，计算样品布9表面的摩擦系数。其中，两个S型力传感器13、16测得样品布9两侧的布面张力分别为T1、T2。

本发明的纤维织物摩擦系数测试装置的摩擦系数检测方法如下，

1)，测试样品布9与摩擦辊8表面间的摩擦系数：将宽度为L的样品布9跨过摩擦辊8，将样品布9的一侧用夹具I11夹持牢固后，与S型力传感器I13相连接，S型力传感器I13与轴向移位装置14相固连。样品布9的另外一侧用夹具II18夹持牢固后利用双头螺栓III15与施力装置19相连接。根据测试需要调节施力装置19进行布面初始张力的设置，后开启电机1，电机1逆时针转动；由于样品布9与摩擦辊8间的摩擦力作用，会使得样品9布两端的S型力传感器13、16测得的张力值存在差异，以此可进行摩擦系数的测定；轴向移位侧测定的布面张力T1，施力装置侧测定的布面张力T2，样品布包裹摩擦辊所对的圆心角为θ，则根据公式计算对应的摩擦系数：

μ＝ln(T2/T1)/θ；

2)，测定织物(样品布9)层间摩擦系数：预先在摩擦辊8表面包裹一层样品布9，且该底层样品布9的宽度要大于上层待测样品布9；将样品布9以一定张力拉紧后，将两布的两头塞入锥形槽81内，后将配套锥形压块82压入，以保证在摩擦辊8转动过程中底层布面无滑动或皱缩；后续测试过程同步骤1)。

本发明的测试装置将测试时样品布在摩擦辊表面的包络角θ统一设置为π，即180°。故只需要读取样品布两侧S型力传感器测得的张力值T1，T2。后根据前述公式计算对应的摩擦系数。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：包括伺服电机，所述伺服电机输出轴连接有减速机；所述减速机通过法兰盘固连在法兰板上；所述法兰板固定安装于机架上；所述减速机输出轴通过联轴器与摩擦辊相连；所述摩擦辊安装于带座轴承内；所述带座轴承安装于轴承固定板上；所述轴承固定板安装于机架上；一样品布绕过摩擦辊；所述样品布的一侧由夹具I夹持；所述夹具I通过双头螺栓I与S型力传感器I连接；所述S型力传感器I与轴向移位装置固连；所述轴向移位装置安装于机架上；所述样品布的另外一侧由夹具II夹持；所述夹具II通过双头螺栓II与S型力传感器II连接；所述S型力传感器II通过双头螺栓III与施力装置相连；所述施力装置安装于机架上。

2.如权利要求1所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述摩擦辊包括在其轴线方向开有锥形通槽及与锥形通槽相匹配的锥形压块；所述锥形压块在沿其长度方向上分布有两个螺纹通孔。

3.如权利要求1所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述夹具I包括L形块和条形压板；样品布放置在L形板和条形压板之间；所述L形块和条形压板通过螺栓连接进行紧固，实现对样品布的牢固夹持；所述夹具I和夹具II结构相同。

4.如权利要求1所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述施力装置包括安装板I，双轨丝杠和凸台；所述安装板I安装于机架横梁上；所述双轨丝杠安装于安装板上；所述凸台和双轨丝杠相配合，所述双轨丝杠能带动凸台上下移动；所述S型力传感器II通过双头螺栓III与凸台连接。

5.如权利要求1所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述轴向移位装置包括安装板II，移动杆，支撑杆及螺栓；所述安装板II上开有多组通孔和通槽；所述移动杆安装于通槽上；所述螺栓与支撑杆的螺纹孔相配合，其抵接于移动杆上；通过拧动螺栓使支撑杆沿螺栓轴向发生移动，进而推动移动杆移动。

6.如权利要求5所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述移动杆包括固定孔，轴阶面和螺纹端；所述安装板卡持于轴阶面之间；所述移动杆通过固定孔和通槽连接；所述螺纹端连接S型力传感器I。

7.如权利要求5所述的纤维织物摩擦系数测试装置，其特征在于：所述支撑杆包括螺纹孔及光轴端；光轴端与安装板上的通孔配合，实现支撑杆位置的固定；螺纹孔与螺栓间的配合实现螺栓沿其自身轴向的移动，从而推动移动杆的移动。

8.如权利要求1至7项任意一项所述的纤维织物摩擦系数测试装置的摩擦系数检测方法，其特征在于：

1)，测试样品布与摩擦辊表面间的摩擦系数：将宽度为L的样品布跨过摩擦辊，将样品布的一侧用夹具夹持牢固后，与S型力传感器相连接，S型力传感器与轴向移位装置相固连；样品布的另外一侧用夹具夹持牢固后利用双头螺栓与施力装置相连接；根据测试需要调节施力装置进行布面初始张力的设置，后开启电机，电机逆时针转动；由于样品布与摩擦辊间的摩擦力作用，会使得样品布两端的S型力传感器测得的张力值存在差异，以此可进行摩擦系数的测定；轴向移位侧测定的布面张力T1，施力装置侧测定的布面张力T2，样品布包裹摩擦辊所对的圆心角为θ，则根据公式计算对应的摩擦系数：

μ＝ln(T2/T1)/θ；

2)，测定织物层间摩擦系数：预先在摩擦辊表面包裹一层样品布，且该底层样品布的宽度要大于上层待测样品布；将样品布以一定张力拉紧后，将两布的两头塞入锥形槽内，后将配套锥形压块压入，以保证在摩擦辊转动过程中底层布面无滑动或皱缩；后续测试过程同步骤1)。

9.如8所述的纤维织物摩擦系数测试装置的检测方法，其特征在于：所述样品布在摩擦辊表面的包络角θ为180°。