CN108572137B - 一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备及方法 - Google Patents

一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台、相对滑动辊、转动偏心轮、电机、砝码;所述支撑平台上设置有相对滑动辊和支撑轮,所述相对滑动辊两侧分别通过支撑轮与砝码和转动偏心轮相连,所述转动偏心轮带有电机。相对滑动面可以更换。这样可以测定纤维对不同摩擦面的摩擦性能,因为摩擦是两种材料相互接触产生的,所以采用相对摩擦面贴附在相对滑动辊上,可以根据不同情况更换不同的相对滑动面,即可以对多种摩擦情况进行测试分析;进行多次摩擦测试后,相对摩擦面会随着摩擦次数的增多而变得越来越光滑,在相对摩擦面的表面开始变光滑之前,更换新的相对摩擦面,这样能够保证摩擦测试的准确性和稳定性。

Description

一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备及方法
技术领域
本发明属于纤维性能测试领域,特别是纤维摩擦磨损性能的测试。
背景技术
随着纤维技术的发展,纤维的使用领域越来越多,从纺织领域逐步扩展到复合材料领域,在工业领域、军用领域开始广泛使用。摩擦磨损性能是纤维的重要性能之一。
目前的摩擦磨损测试有绞盘法、抽拔法、刮动法。以上三种方法已经开始使用,但是测试方法较为复杂,测试装置组成部分较多。需要一种简单、方便、易组装的纤维摩擦磨损测试装备。
发明内容
为了克服上述不足,本发明提供一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备及方法。其相对滑动面可以更换。这样可以测定纤维对不同摩擦面的摩擦性能,因为摩擦是两种材料相互接触产生的,所以采用相对摩擦面贴附在相对滑动辊上,可以根据不同情况更换不同的相对滑动面,即可以对多种摩擦情况进行测试分析
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台、相对滑动辊、定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ、偏心轮、电机、重物;所述支撑平台上竖直设置有定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ和相对滑动辊,所述定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ分别位于相对滑动辊两侧;所述相对滑动辊为圆柱体,其外侧面包覆有相对滑动面;待测纤维从相对滑动辊绕过,所述待测纤维的一个自由端通过定滑轮Ⅰ与重物相连,另一个自由端通过定滑轮Ⅱ与所述偏心轮相连,所述偏心轮带有电机。
本申请中支撑平台可以为普通的木制或钢制桌子。
本申请的相对滑动辊可以为钢制圆辊。
本申请的定滑轮可以是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。其通过支撑架固定在支撑平台上;该支撑架可以为H形钢板,其底端通过螺栓固定在支撑平台上,上端钻孔(孔径略大于定滑轮的转轴),通过过盈配合将定滑轮固定。
所述偏心轮带有电机,可以通过过盈配合将偏心轮固定到马达转轴上,实现对偏心轮的驱动。
优选的,所述相对滑动辊中轴线上任意一点到定滑轮Ⅰ中心点的距离,与该点到定滑轮Ⅱ中心点的距离相等。
优选的,所述相对滑动面为离型纸、新闻纸、铜版纸。
优选的,所述相对滑动辊直径10cm~100cm。
优选的,所述定滑轮为可绕中心轴转动有沟槽的圆盘,沟槽表面光滑。
优选的,所述的相对滑动面贴在相对滑动辊的外侧,且与纤维接触。
优选的,所述重物为砝码,质量为1g~5kg。
本发明的目的之二是提供了一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备的使用方法,包括:
1)相对滑动辊和支撑轮位于支撑平台上面,待测纤维通过支撑轮绕在相对滑动辊上,两端分别系在砝码和偏心轮上,偏心轮由电机带动转动;
2)打开电机,带动偏心轮转动,偏心轮的转动又带动纤维的往复运动,纤维和相对滑动面接触;纤维往复运动时,受到砝码施加的拉力和纤维与相对滑动面之间的摩擦力,使用纤维张力仪测出纤维所受的张力,纤维所受的张力减去砝码施加的拉力,即得纤维所受的摩擦力。
优选的,测试过程中,待测纤维与相对滑动辊之间的相对摩擦面的接触长度为35-40cm。
优选的,测试过程中,纤维移动速度为20-35cm/s。
本发明的有益效果
1)本申请设备组装简单,操作方便,在实际使用过程中,具有性能稳定、检测准确的优点;
2)本申请的相对滑动面可以更换。这样可以测定纤维对不同摩擦面的摩擦性能,因为摩擦是两种材料相互接触产生的,所以采用相对摩擦面贴附在相对滑动辊上,可以根据不同情况更换不同的相对滑动面,即可以对多种摩擦情况进行测试分析;
3)本申请进行多次摩擦测试后,相对摩擦面会随着摩擦次数的增多而变得越来越光滑,本发明使用可以更换的相对摩擦面,在相对摩擦面的表面开始变光滑之前,更换新的相对摩擦面,这样能够保证摩擦测试的准确性和稳定性。
4)本发明特别适合不同纤维的摩擦性能的比较。如果单独进行某一种纤维摩擦性能的评判,可以通过和标准纤维(标样)摩擦性能的比较来进行评判。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的设备结构图,其中,1.支撑平台、2.相对滑动辊、3.定滑轮、4砝码、5.电机带动的偏心轮、6.待测纤维。
图2是本发明中待测纤维6绕过相对滑动辊2的俯视图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体的实施例,对本发明做进一步的说明。
以下实施例中使用的6K碳纤维样品1、6K碳纤维样品2为日本东邦6K碳纤维,购自上海思聚特种纤维材料有限公司;1K高分子量聚乙烯样品、1K芳纶纤维样品购自舟山市岱山飞舟新材料有限公司;3K玻璃纤维样品1和3K玻璃纤维纤维样品购自东莞市至上纤维制品有限公司;离型纸为120g白色铜板淋膜纸,购自苏州甲腾包装材料科技有限公司。普通纸张为得力(deli)7360A4珊瑚海复印纸,购自得力京东自营官方旗舰店。纤维张力仪为德国施密特公司DX-2-1000型,购自北京欧立华科技发展有限公司。
实施例1
一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台(1)、相对滑动辊(2)、定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)、偏心轮(5)、电机、砝码(4);所述支撑平台(1)上竖直设置有定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)和相对滑动辊(2),所述定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)分别位于相对滑动辊两侧(2);所述相对滑动辊(2)为圆柱体,其外侧面包覆有相对滑动面;待测纤维从相对滑动辊(2)绕过,所述待测纤维(6)的一个自由端通过定滑轮Ⅰ(3)与砝码(4)相连,另一个自由端通过定滑轮Ⅱ(3)与所述偏心轮(5)相连,所述偏心轮(5)带有电机。
使用上述的简易纤维摩擦磨损测试装置对6K碳纤维样品1和6K碳纤维样品2进行摩擦磨损性能对比分析。相对滑动辊(2)和定滑轮Ⅰ、Ⅱ(3)位于支撑平台上面,将碳纤维样品绕在相对滑动辊(2)上,从相对滑动辊(2)两侧引出后,分别通过定滑轮Ⅰ、Ⅱ(3),两端分别系在5N砝码(4)和偏心轮(5)上,偏心轮(5)由电机带动转动。相对滑动辊的表面贴有光滑的离型纸(即:相对滑动面)。打开电机,电机转动,带动偏心轮(5)转动,偏心轮(5)的转动又带动碳纤维的往复运动,碳纤维和相对滑动面接触,在相对滑动摩擦面上往复运动,碳纤维移动速度为30cm/s,碳纤维和相对摩擦面(即:测试过程中,碳纤维与相对滑动辊实际接触区域的总面积)的接触长度为40cm。碳纤维往复运动时,受到砝码施加的拉力和碳纤维与相对滑动面之间的摩擦力,使用纤维张力仪可以测出纤维所受的张力(测试位置在定滑轮Ⅰ(3)和砝码之间),纤维所受的张力减去砝码施加的拉力,就是纤维所受的摩擦力。相同条件下,测得的纤维张力越大,则纤维所受的摩擦力越大,纤维表面越粗糙。测得6K碳纤维样品1的张力为300cN和6K碳纤维样品2的张力为400cN,通过光学显微镜观察摩擦后的纤维,碳纤维样品1和碳纤维样品2的宏观状态相差不大,都只有少量的毛丝,摩擦后纤维所掉落的纤维碎屑也均很少,质量可忽略不计。综合判断,宏观观察,两种碳纤维样品磨损后差别难以判断,但因为通过张力仪测试,碳纤维样品1的张力小于碳纤维样品2的张力,所以6K碳纤维样品1的抗摩擦性能优于6K碳纤维样品2的抗摩擦性能。
结果验证:在Y151型纤维摩擦系数测定仪上采用绞盘法对上述6K碳纤维样品1和6K碳纤维样品2的抗摩擦性能进行比较,结果表明:6K碳纤维样品1的抗摩擦性能优于6K碳纤维样品2的抗摩擦性。
实施例2
一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台(1)、相对滑动辊(2)、定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)、偏心轮(5)、电机、砝码(4);所述支撑平台(1)上竖直设置有定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)和相对滑动辊(2),所述定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)分别位于相对滑动辊两侧(2);所述相对滑动辊(2)为圆柱体,其外侧面包覆有相对滑动面;待测纤维从相对滑动辊(2)绕过,所述待测纤维(6)的一个自由端通过定滑轮Ⅰ(3)与砝码(4)相连,另一个自由端通过定滑轮Ⅱ(3)与所述偏心轮(5)相连,所述偏心轮(5)带有电机。
使用上述的简易纤维摩擦磨损测试装置对1K高分子量聚乙烯样品和1K芳纶纤维样品进行摩擦磨损性能对比分析。两种纤维都是抗相对摩擦较好、韧性好的纤维,所以选用表面粗糙的普通纸张作为相对滑动面。纤维样品通过支撑轮绕在相对滑动辊上,两端分别系在1N砝码和偏心轮上,偏心轮由电机带动转动。相对滑动辊的表面贴有普通A4白纸。打开电机,电机转动,带动偏心轮转动,偏心轮的转动又带动纤维的往复运动,纤维和相对滑动面接触,在相对滑动摩擦面上往复运动,纤维移动速度为35cm/s,纤维和相对摩擦面的接触长度为40cm。在相同测试条件下,测得高分子量聚乙烯纤维样品的张力为50cN和芳纶纤维样品的张力为55cN,通过光学显微镜观察摩擦后的纤维,两种纤维宏观状态相差不大,都只有少量的毛丝,摩擦后没有肉眼可见碎屑。综合判断,本例中的高分子量聚乙烯纤维样品的抗摩擦性能要优于芳纶纤维样品的抗摩擦性能。
结果验证:在Y151型纤维摩擦系数测定仪上采用绞盘法对上述1K高分子量聚乙烯样品和1K芳纶纤维样品的抗摩擦性能进行比较,结果表明:1K高分子量聚乙烯样品的抗摩擦性能优于和1K芳纶纤维样品的抗摩擦性。
实施例3
一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台(1)、相对滑动辊(2)、定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)、偏心轮(5)、电机、砝码(4);所述支撑平台(1)上竖直设置有定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)和相对滑动辊(2),所述定滑轮Ⅰ(3)、定滑轮Ⅱ(3)分别位于相对滑动辊两侧(2);所述相对滑动辊(2)为圆柱体,其外侧面包覆有相对滑动面;待测纤维从相对滑动辊(2)绕过,所述待测纤维(6)的一个自由端通过定滑轮Ⅰ(3)与砝码(4)相连,另一个自由端通过定滑轮Ⅱ(3)与所述偏心轮(5)相连,所述偏心轮(5)带有电机。
使用上述简易纤维摩擦磨损测试装置对3K玻璃纤维样品1和3K玻璃纤维纤维样品2进行摩擦磨损性能对比分析。选用表面光滑的离型纸作为相对滑动面。纤维样品通过支撑轮绕在相对滑动辊上,两端分别系在3N砝码和偏心轮上,偏心轮由电机带动转动。相对滑动辊的表面贴有光滑离型纸。打开电机,电机转动,带动偏心轮转动,偏心轮的转动又带动纤维的往复运动,纤维和相对滑动面接触,在相对滑动摩擦面上往复运动,纤维移动速度为20cm/s,纤维和相对摩擦面的接触长度为35cm。在相同测试条件下,测得样品1的张力为200cN和样品的张力为210cN,通过光学显微镜观察摩擦后的纤维,样品1摩擦后纤维毛丝多,样品2摩擦后纤维毛丝也较多,但比样品1要少,通过称量两种纤维由于摩擦而掉落的琐屑,样品1的碎屑为80mg,样品2的碎屑为20mg。综合判断,虽然玻璃纤维样品1的张力较小,但与样品2的张力相差不大,而宏观上,样品1纤维更毛躁些,碎屑多,所以玻璃纤维样品2的抗摩擦性能要优于玻璃纤维样品1的抗摩擦性能。
结果验证:在Y151型纤维摩擦系数测定仪上采用绞盘法对上述3K玻璃纤维样品1和3K玻璃纤维纤维样品2的抗摩擦性能进行比较,结果表明:3K玻璃纤维纤维样品2的抗摩擦性能优于3K玻璃纤维样品1的抗摩擦性。
最后应该说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,包括:支撑平台、相对滑动辊、定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ、偏心轮、电机、砝码;其特征在于,所述支撑平台上竖直设置有定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ和相对滑动辊,所述定滑轮Ⅰ、定滑轮Ⅱ分别位于相对滑动辊两侧;所述相对滑动辊为圆柱体,其外侧面包覆有相对滑动面;待测纤维从相对滑动辊绕过,所述待测纤维的一个自由端通过定滑轮Ⅰ与砝码相连,另一个自由端通过定滑轮Ⅱ与所述偏心轮相连,所述偏心轮带有电机;
纤维张力仪的测试位置在定滑轮Ⅰ和砝码之间;
所述的相对滑动面可以更换,相对滑动面可以为离型纸、新闻纸、铜版纸中的一种;
所述相对滑动辊直径为10cm~100cm。
2.如权利要求1所述的简易纤维摩擦磨损性能测试装置,其特征在于,所述相对滑动辊中轴线上任意一点到定滑轮Ⅰ中心点的距离,与该点到定滑轮Ⅱ中心点的距离相等。
3.如权利要求1所述的简易纤维摩擦磨损性能测试装置,其特征在于,所述定滑轮为可绕中心轴转动有沟槽的圆盘,沟槽表面光滑。
4.如权利要求1所述的简易纤维摩擦磨损性能测试装置,其特征在于,所述砝码的质量为1g~5kg。
5.一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备的使用方法,其特征在于,利用如权利要求1所述的一种简易纤维摩擦磨损性能测试装置,步骤包括:
1)相对滑动辊、定滑轮Ⅰ和定滑轮Ⅱ位于支撑平台上面,待测纤维通过定滑轮Ⅰ和定滑轮Ⅱ绕在相对滑动辊上,两端分别系在砝码和偏心轮上,偏心轮由电机带动转动;
2)打开电机,带动偏心轮转动,偏心轮的转动又带动纤维的往复运动,纤维和相对滑动面接触;纤维往复运动时,受到砝码施加的拉力和纤维与相对滑动面之间的摩擦力,使用纤维张力仪测出纤维所受的张力,纤维所受的张力减去砝码施加的拉力,即得纤维所受的摩擦力。
6.如权利要求5所述的简易纤维摩擦磨损性能测试装备的使用方法,其特征在于,测试过程中,待测纤维与相对滑动辊之间的相对摩擦面的接触长度为35-40cm。
7.如权利要求5所述的简易纤维摩擦磨损性能测试装备的使用方法,其特征在于,测试过程中,纤维移动速度为20-35cm/s。
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