CN109357988A - 织物高压透气量测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于织物性能测试技术领域，公开一种织物高压透气量测试系统，包括底座、双轴加载装置和高压透气装置，双轴加载装置包括设于底座上的四根相互垂直的轴向加载臂和控制轴向加载臂加载的动力机构，四根轴向加载臂的延长线相交于一中心点，织物放置于中心点处，织物四周布设四个夹持器用于夹持织物，每个夹持器与相邻的轴向加载臂连接且同轴设置，高压透气装置包括设于织物第一表面处的吸气管道，高压透气装置中设有用于衡量织物透气量的流量测量装置。具有相互垂直的轴向加载臂的双轴加载装置可对织物进行不加载、单向加载、双向加载三种条件下的透气量测试，还可包含同步加载和异步加载两种方式，本测试系统可真实、全面地反映织物的透气量。
Description
技术领域
本发明涉及织物性能测试技术领域，具体地，涉及一种织物高压透气量测试系统。
背景技术
伞衣是一种织物，是降落伞上产生气动阻力的柔性织物面，由伞衣幅缝合而成，平时处于折叠状态，工作时展开产生气动阻力，是降落伞工作的主要部件。
在规定压差条件下，单位时间内通过单位面积伞衣织物的空气体积称为伞衣织物的透气量，透气量越大，降落伞稳定性越好，但其充气性能会变差，因此，伞衣的透气量性能至关重要。
现有技术中在进行伞衣的透气量测试时，一般是不加载或仅进行单一方向的加载，然而织物在被单向加载时，会产生较大变形，因此不加载或单靠该单向加载得出的透气量参数无法准确反映伞衣织物的透气量性能。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可通过多种加载方式来评判织物透气量性能的织物高压透气量测试系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种织物高压透气量测试系统，包括底座、双轴加载装置和高压透气装置，双轴加载装置包括设于底座上的四根相互垂直的轴向加载臂和控制轴向加载臂加载的动力机构，四根轴向加载臂的延长线相交于一中心点，织物放置于中心点处，织物四周布设四个夹持器用于夹持织物，每个夹持器与相邻的轴向加载臂连接且同轴设置，高压透气装置包括设于织物第一表面处的吸气管道，高压透气装置中设有用于衡量织物透气量的流量测量装置。
进一步地，同轴的两个轴向加载臂由一个动力机构控制，轴向加载臂为蜗杆，动力机构包括伺服电机、与伺服电机相连的双向换向器、与蜗杆配合的涡轮、设于涡轮和双向换向器之间的至少一个单向换向器。
更进一步地，底座为中空结构，动力机构设于底座中空结构内。
更进一步地，同一轴线上的任一夹持器与轴向加载臂之间还设有力传感器，力传感器与夹持器及轴向加载臂之间均通过铰接端头铰接，另一夹持器与轴向加载臂通过铰接端头铰接。
再进一步地，底座上在每根轴向加载臂对应位置处设有直线导轨，直线导轨与轴向加载臂平行，铰接端头上设有与直线导轨适配的滑块。
进一步地，还包括四个光栅尺，每个光栅尺的光栅读数头设置在对应轴向加载臂处的底座上、标尺光栅设置在对应轴向加载臂上。
进一步地，底座上还设有与织物第一表面贴合的压紧座，织物第二表面设有与压紧座口径适配的压紧盘，压紧盘通过涡轮螺杆组件控制压紧和上提动作；吸气管道端部连接至压紧座口径处。
更进一步地，压紧盘上设有摄像头。
更进一步地，高压透气装置包括风机、与风机相连的负压调节装置、至少一路与风机连接的气压流路，流量测量装置设置在气压流路中，气压流路另一端与吸气管道连接。
再进一步地，气压流路为2～4路，各路气压流路中流量测量装置规格不同。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）颠覆传统的单向加载理念，设置具有相互垂直的轴向加载臂的双轴加载装置来对织物进行加载，可对织物进行不加载、单向加载、双向加载三种加载条件下的透气量测试，且本发明的双向加载又可包含双向同步加载和双向异步加载两种加载方式，采用本发明的测试系统可真实、全面地反映织物的透气量；
2）借助单向换向器和双向换向器，可实现在一个方向上仅需设置一台电机进行动力输出，节约测试成本；
3）在每个轴向加载臂的方向设置直线导轨，确保铰接端头铰接处可将电机的转动动力稳定转换为该方向上两个轴向加载臂共线的直线运动；
4）力传感器和光栅尺的设置，使本测试系统还可在各种加载条件下测量材料的断裂强度和伸长率；
5）压紧底座和压紧盘从织物两侧进行压紧，可确保织物透气量测试准确，压紧盘由涡轮螺杆组件进行控制压紧和上提，自动化程度高、精度高；
6）负压调节装置可快捷地调节试件两侧的压差至符合要求；各路气压流路中流量测量装置规格不同，可根据织物的透气属性来选择对应的气压流路进行测试，测试系统整体适用性强。
附图说明
图1为实施例1所述的织物高压透气量测试系统的整体结构示意图（不含高压透气装置）；
图2为实施例1所述的双轴加载装置设置在底座上的结构示意图；
图3为实施例1所述的双轴加载装置的工作原理图；
图4为实施例1所述的压紧盘压紧织物的结构示意图；
图5为实施例1所述的夹持器的结构示意图；
图6为图5中夹持器在另一视图方向的结构示意图；
图7为实施例1所述的高压透气装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，提供一种伞衣织物高压透气量测试系统，其包括长方体形底座1、双轴加载装置2、高压透气装置和测量控制系统4，双轴加载装置2和高压透气装置分别位于底座1相对的两个表面侧，测量控制系统4设于底座1旁，测量控制系统为测试系统提供电气控制，如图2所示，双轴加载装置2包括设于底座1上的四根相互垂直的轴向加载臂21和控制轴向加载臂加载的动力机构，四根轴向加载臂21的延长线相交于一中心点，织物A放置于中心点处，织物A四周布设四个夹持器22用于夹持织物，每个夹持器22与相邻的轴向加载臂21连接且同轴设置，高压透气装置包括设于织物A第一表面处的吸气管道31，高压透气装置中设有用于衡量织物透气量的流量测量装置32。
织物呈“十”字状造型配合夹持器的装夹，夹持器22在四个方向张紧织物并夹紧，如图5和图6所示，夹持器22包括朝向轴向加载臂21的连接法兰221和与连接法兰相接的U型夹222，U型夹222内设有两端均安装在U型侧壁上的活动棒223和固定棒224，活动棒和固定棒之间具有微小间隙，活动棒一端伸出于U型侧壁外侧并连接有一个棘轮盘，棘轮盘处设有一个卡爪用于控制棘轮盘的转动方向，卡爪与一个换向柄225固定连接，U型夹该U型侧壁上设有封闭罩用于封闭棘轮盘，以防灰尘掉落，换向柄、卡爪和棘轮盘三者相当于一个棘轮结构，换向柄初始位置状态下卡爪对棘轮盘作转动方向限制；活动棒的另一端在U型侧壁外侧设有紧定调节螺钉226，活动棒内设有与紧定调节螺钉适配的螺纹孔，该U型侧壁上供紧定调节螺钉226穿过的孔为腰形孔，可供紧定调节螺钉作微小位置调整。织物安装过程为：先将织物A绕活动棒223若干圈至需要位置，待织物的四个方向分别用夹持器夹住后，旋紧夹持器上的紧定调节螺钉226以调节织物夹紧的位置和紧度；安装时如需反向调整或者试验结束后需要拆卸织物时可以将换向柄225拨至另一方向，同时转动紧定调节螺钉226即可。
具体地，同轴的两个轴向加载臂21由一个动力机构控制，轴向加载臂21为蜗杆，动力机构包括伺服电机231、与伺服电机相连的双向换向器232、与蜗杆配合的涡轮233、设于涡轮233和双向换向器232之间的至少一个单向换向器234，通过涡轮蜗杆的配合传动，将伺服电机231输出的动力转换为沿蜗杆方向对织物A形成的拉力，从而实现对织物的加载。为便于进行透气量的测量，必须保证织物的位置不动，同时结合底座为长方体形状，因此每个动力机构中需用到5个换向器，如图2和图3所示，需含有2个单向换向器，其中双向换向器的减速比为5，单向换向器的减速比为1。
每个伺服电机由一台变频器进行控制，如此使得相互垂直的轴向加载臂既可同步加载、也可异步加载，在同步加载时，织物四周方向上的移动速度一致，进行同步的加载和伸长。
本实施例根据涡轮蜗杆机构的选型需求，同时考虑换向器的功率损失，选用的伺服电机是功率为1kW的西门子伺服电机。
为配合轴向加载臂的位置布置，同时考虑到测试系统的整体美观感，本测试系统将底座1设为中空结构，动力机构收纳于底座中空结构内。
为便于对加载过程中的加载力进行测量，双轴加载装置2在同一轴线上的任一夹持器22与轴向加载臂21之间还设有高精度拉力传感器5，为确保高精度拉力传感器的测量精确性，高精度拉力传感器5与夹持器22及轴向加载臂21之间均通过铰接端头24铰接，该方向上的另一夹持器与对应轴向加载臂也通过铰接端头铰接。
铰接端头包括一个法兰连接端和铰接端，高精度力传感器两端铰接端头的法兰连接端分别与夹持器的连接法兰、轴向加载臂的法兰端相接，另一个铰接端头处的轴向加载臂法兰端还接有一个带铰接部的法兰盘，该铰接端头的法兰连接端与夹持器的连接法兰相接、铰接端则与法兰盘铰接。
因夹持器22与轴向加载臂21之间具有铰接连接关系，为确保同一方向的两根轴向加载臂在发生位移时始终保持穿过织物中心，可在底座1上每根轴向加载臂21对应位置处设置直线导轨25，直线导轨25与轴向加载臂21平行，铰接端头24上设有与直线导轨25适配的滑块26，如此轴向加载臂21在发生传动位移时，只能沿直线导轨25滑移，不会偏离既定路径，确保对织物的拉力对称，以增进透气量的测试精准度。
底座1在轴向加载臂21处还设有用于放置杂物落入轴向加载臂上影响测试精度的保护罩27。
为对织物在拉伸状态下的伸长量进行测量，本测试装置还设有四个光栅尺6，每个光栅尺的光栅读数头设置在对应轴向加载臂处的底座上、标尺光栅则设置在对应轴向加载臂上，这四个光栅尺可分别测得织物四周方向上的拉伸长度，每个方向上的总拉伸量可通过相加得到，光栅尺能够精确测量织物的伸长量。
底座1上还设有与织物第一表面贴合的压紧座71，压紧座71为具有中空口径的套筒结构，该中空口径设为织物A的被测面积大小，织物第二表面设有与压紧座71口径适配的压紧盘72，压紧盘72通过涡轮螺杆组件控制压紧和上提动作；吸气管道31端部连接至压紧座71口径处。压紧盘72需在织物四周加载完成后进行透气量测量时再进行压紧。
如图4所示，压紧盘72上接有一个支撑臂73，支撑臂73另一端设置在一根中空杆74内，涡轮螺杆组件也设置在该中空杆内(涡轮螺杆组件未示出），支撑臂73与涡轮螺杆组件中的螺杆固定连接，中空杆74在支撑臂73设置位置具有较长的缺口供支撑臂沿中空杆长度方向作直线移动，以使得压紧盘72作出压紧织物和松开织物A的动作，涡轮螺杆组件由一个电机带动。
为便于观察织物在拉力作用下的变形情况，可在压紧盘72上设置高速摄像头8，高速摄像头可即时记录织物的变形全过程，操作者可对该过程随时回放，利于全面分析织物性能。
如图7所示，高压透气装置包括真空风机33、与真空风机相连的负压调节装置34、至少一路与真空风机33连接的气压流路35，流量测量装置32设置在气压流路35中，气压流路35另一端与吸气管道31连接。本实施例的气压流路为2路，2路气压流路中流量测量装置规格不同。
具体地，真空风机33抽风口接有四通组件36，两个管口与2路气压流路相接，另一个管口即连接负压调节装置34，负压调节装置34具有与外界接通的管道，管道中设置有高精度阀341进行压力调节；气压流路35中设有电动调节阀351，气压流路中的流量测量装置32为流量计，吸气管道31与2路气压流路35通过一个三通组件37连接，吸气管道31上安装有压力表38用于实时监测管内压力，压力表最大刻度（量程）为0.1MPa，吸气管道在远离压力表的位置处还设有压力测点39用于监控管内压力分布情况。
高压透气装置工作时，先根据织物A的属性选择一路合适的气压流路35，然后由真空风机33提供压差动力，通过电动调节阀和调节负压调节装置34，使织物两个表面的压差符合要求，最后通过流量计测量气压流路中的的空气流量来进行透气量的测量。
高压透气装置可根据设定的压力通过调节电动调节阀的开度，自动将压力调整在0～0.015MPa之间进行调节。
本实施例中织物透气量测试区域最大设计为Ø82mm，双轴加载装置的加载力在100N～5000N之间，高精度拉力传感器的测量精度为1/1000，光栅尺的测量范围在300mm以内。
本实施例的测试系统结构结合各测试元件的选型，可针对透气量为 0～99999L/m2min的织物进行测试，测量范围宽，适用性强。
本测试系统可分别用于测量和比较织物在不加载、单向加载和双向加载条件下的透气量，同时还可用于双轴加载条件下材料断裂强度、伸长率的测量。
本测试系统不仅可针对伞衣织物进行测试，还可对其它各种需进行透气性测试的织物进行试验。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种织物高压透气量测试系统，其特征在于，包括底座、双轴加载装置和高压透气装置，双轴加载装置包括设于底座上的四根相互垂直的轴向加载臂和控制轴向加载臂加载的动力机构，四根轴向加载臂的延长线相交于一中心点，织物放置于中心点处，织物四周布设四个夹持器用于夹持织物，每个夹持器与相邻的轴向加载臂连接且同轴设置，高压透气装置包括设于织物第一表面处的吸气管道，高压透气装置中设有用于衡量织物透气量的流量测量装置。
2.根据权利要求1所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，同轴的两个轴向加载臂由一个动力机构控制，轴向加载臂为蜗杆，动力机构包括伺服电机、与伺服电机相连的双向换向器、与蜗杆配合的涡轮、设于涡轮和双向换向器之间的至少一个单向换向器。
3.根据权利要求1或2所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，底座为中空结构，动力机构设于底座中空结构内。
4.根据权利要求1或2所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，同一轴线上的任一夹持器与轴向加载臂之间还设有力传感器，力传感器与夹持器及轴向加载臂之间均通过铰接端头铰接，另一夹持器与轴向加载臂通过铰接端头铰接。
5.根据权利要求4所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，底座上在每根轴向加载臂对应位置处设有直线导轨，直线导轨与轴向加载臂平行，铰接端头上设有与直线导轨适配的滑块。
6.根据权利要求1所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，还包括四个光栅尺，每个光栅尺的光栅读数头设置在对应轴向加载臂处的底座上、标尺光栅设置在对应轴向加载臂上。
7.根据权利要求1所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，底座上还设有与织物第一表面贴合的压紧座，织物第二表面设有与压紧座口径适配的压紧盘，压紧盘通过涡轮螺杆组件控制压紧和上提动作；吸气管道端部连接至压紧座口径处。
8.根据权利要求7所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，压紧盘上设有摄像头。
9.根据权利要求1或7所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，高压透气装置包括风机、与风机相连的负压调节装置、至少一路与风机连接的气压流路，流量测量装置设置在气压流路中，气压流路另一端与吸气管道连接。
10.根据权利要求9所述的织物高压透气量测试系统，其特征在于，气压流路为2～4路，各路气压流路中流量测量装置规格不同。
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