CN109827840B - 一种纱线长度方向拉伸模量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，将被测的纱线的两端分别与拉力计上的测力头及滑块固结，通过对滑块的位置控制，使纱线刚好处于设定的牵伸比状态；通过拉力计实时测试纱线的张力并记录；使激光测量传感器绕纱线周向转动，根据其采集的数据绘制纱线的截面形状，并计算纱线的截面面积；进而得到纱线在所述牵伸比状态下在长度方向上的拉伸模量。本发明通过自动控制系统，可精准控制纱线状态更贴近实际加工状态；采用激光传感器采集纱线整个周向的数据，直接测得直径值，结果更加接近实际情况；本发明测量过程中，对纱线的受力—截面形状进行一一对应的控制与测量，所测得的结果更加具有动态性，更贴近工艺中的实际情况。

Description

一种纱线长度方向拉伸模量测试方法

技术领域

本发明涉及纱线性质的测量技术领域，具体而言，是一种纱线长度方向拉伸模量测试方法。

背景技术

纱线的结构与性质直接影响织物的性质及服装的服用性能，例如：织物表面光泽、光滑、粗糙程度或起绒性，织物的轻重、织物的质地(丰满、柔软、挺括、弹性等)、服装的耐磨性、起毛起球性等。在纺织行业的生产与研究中，纱线在工艺受拉伸最为常见，因此，其长度方向的拉伸模量更是一个重要的力学性质参数。

现阶段研究中，纱线拉伸力学性能测试多用单纱强力仪、万能试验仪进行测试，其拉伸模量则是通过应力-应变曲线对应的斜率求出。在牵伸比为4％以下时，通过强力仪所获得的数据图形被近似为直线段，在这个过程中纱线被视为弹性体，用一个初始模量来表征性能。拉伸模量并不是恒定的一个值，纱线在不同的拉伸情况下，拉伸模量也随之会有改变。所以，我们应该对纱线在各个状态下的动态拉伸模量进行测量。仅用一个初始模量来表征，使得后续的研究结果的准确度不高，误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何对纱线实际状态长度方向的拉伸模量进行测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：采用纱线长度方向拉伸模量测试装置，所述纱线长度方向拉伸模量测试装置包括测量装置外框架，拉力计与直线导轨均固定于所述测量装置外框架上，且所述直线导轨同轴设于所述拉力计的下方，滑块可直线滑动地设于所述直线导轨上，被测的纱线的两端分别与所述拉力计上的测力头及所述滑块固结；激光测量传感器设于所述纱线一侧且可绕所述纱线周向转动；

所述纱线长度方向拉伸模量测试方法包括如下步骤：

步骤1：将被测的纱线的两端分别与所述拉力计上的测力头及所述滑块固结，通过对所述滑块的位置控制，使所述纱线刚好处于设定的牵伸比状态；

步骤2：通过拉力计实时测试所述纱线的张力并记录；使激光测量传感器绕所述纱线周向转动，并记录激光测量传感器采集的数据；

步骤3：根据激光测量传感器采集的数据绘制纱线的截面形状，并计算纱线的截面面积；

纱线在所述牵伸比状态下在长度方向上的拉伸模量E的计算公式如下：

E＝F/(A·ε)

其中，F为拉力计的拉力，A为纱线的截面面积，ε为纱线的拉伸率。

优选地，所述纱线的两端通过瓷眼分别与所述拉力计下端的测力头及所述滑块上的与瓷眼配合的安装孔固结。

优选地，所述滑块连接丝杆，丝杆连接运动控制模块。

优选地，所述拉力计的下端和所述直线导轨的上端分别设有一连接管，两个所述连接管均通过轴承可转动地固定于所述测量装置外框架上，两个所述连接管与所述拉力计的测力头同轴设置；激光测量传感器固定于固定连接架上，固定连接架的上、下两端分别固定于上、下两个所述连接管上，电机连接其中一个所述连接管。

优选地，其中一个所述连接管上固定有带轮，所述电机通过皮带与所述带轮连接，实现传动配合。

优选地，所述电机固定于所述测量装置外框架上。

优选地，所述激光测量传感器与纱线的距离在设定的阈值范围内。

更优选地，所述运动控制模块、拉力计、激光测量传感器均连接计算机，计算机通过运动控制模块精确地控制丝杠，进而精准地控制与丝杠相连的滑块的运动，实现纱线的状态控制；拉力计测量纱线的力学性质参数。

优选地，所述电机转动，带动固定连接架及固定于固定连接架上的激光测量传感器转动，激光测量传感器以纱线为轴线转动，根据激光测量传感器采集的数据绘制纱线的截面形状。

优选地，所述拉力计、激光测量传感器测得的数据均传输至计算机，计算机对所述数据进行处理，得到纱线长度方向拉伸模量。

优选地，所述电机的转速应保证在数据采集时间内，所述激光测量传感器绕纱线转动至少5周，即至少采集5周数据。

与现有技术相比，本发明提供的纱线长度方向拉伸模量测试方法具有如下有益效果：

(1)本发明带有纱线控制系统，即拉力计—直线导轨—计算机系统，可精准控制纱线状态更贴近实际加工状态；

(2)本发明采用激光传感器采集纱线整个周向的数据，直接测得直径值，相对于现有的截面近似为圆形的CCD相机拍照、图像处理，误差更小，结果更加接近实际情况，也更加精确；

(3)本发明测量过程中，对纱线的受力—截面形状进行一一对应的控制与测量，所测得的结果更加具有动态性，更贴近工艺中的实际情况。

附图说明

图1为本实施例采用的纱线长度方向拉伸模量测试装置正视图；

图2为本实施例采用的纱线长度方向拉伸模量测试装置侧视图；

图3为一次试验中绘制的纱线截面形状图；

图4为一次试验中股数分别为1/2/3的样本在各牵伸比下的拉伸模量图；

附图标记说明：

1—拉力计，2—激光测量传感器，3—直线导轨，31—滑块，32—丝杆，4—电机，5—测量装置外框架，6—纱线，7—空心管，71—带轮，8—固定连接架。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为本实施例采用的纱线长度方向拉伸模量测试装置示意图，所述的纱线长度方向拉伸模量测试装置包括：可夹持纱线的拉力计1；非接触式、高精度的激光测量传感器2；用于调整纱线状态的直线导轨3；用于控制激光测量传感器圆周运动的电机4；测量装置外框架5；及用于数据处理和分析的计算机等模块。

拉力计1与直线导轨3均固定于测量装置外框架5上，直线导轨3同轴设于拉力计1下方，拉力计1与直线导轨3处于同一铅垂线，所述铅垂线设置于测量装置外框架5的中间位置。

直线导轨3上设有滑块31，滑块31上另固定一块打有通孔(与瓷眼配合的安装孔)的方形铝块。被测的纱线6的两端通过瓷眼分别与拉力计1下端的圆柱状的测力头及滑块31上的与瓷眼配合的安装孔固结。滑块31连接丝杆32，丝杆32连接运动控制模块。

拉力计1的下端设有一空心管7，该空心管7利用轴承固定于测量装置外框架5上。直线导轨3上端亦有一同规格的空心管7，该空心管7也利用轴承固定于测量装置外框架5上。两空心管同拉力计1的测力头保持一定的同轴度要求。

激光测量传感器2固定于“十”字型的固定连接架8上，固定连接架8的上、下两端分别固定于上、下空心管7上。激光测量传感器2与纱线6的距离在设定的阈值范围内，保证激光测量传感器2可以准确地测得纱线6的物理参数。

在上方的空心管7上固定一带轮71，电机4固定于测量装置外框架5上，电机4通过皮带9与空心管7上的带轮71连接，做传动配合。电机4转动，带动空心管7转动，进而带动固定连接架8及其上的激光测量传感器2转动。激光测量传感器2以纱线6为轴线转动。

直线导轨3的运动由计算机精确控制。计算机通过运动控制模块精确控制丝杠32，进而精准地控制与丝杠32相连的滑块31往复运动实现纱线的状态控制：伸直—张力为0，拉伸至一定牵伸比，拉伸至一定初始线张力。

拉力计1、激光测量传感器2测得的数据均传输至计算机。

测试时，电机4带动激光测量传感器2做圆周运动，转速应保证在数据采集时间内，激光测量传感器2绕纱线6转动至少5周，即至少采集5周数据，以保证结果具有一定的可靠性。根据测试数据，可测绘纱线的截面形状，测量纱线长度方向上的拉伸模量。

本实施例中，拉力计1的精度为0.001N。拉力计1夹持纱线的测力头与直线导轨3上连接纱线用瓷眼的安装位置同轴度达到φ0.2mm。

本实施例提供的纱线长度方向拉伸模量测试方法，采用上述的纱线长度方向拉伸模量测试装置，包括以下步骤：

步骤1：计算机控制滑块31在直线导轨3运动，完成对纱线6状态的控制。实验中使纱线6分别处于刚好伸直状态、一定的牵伸比状态(如牵伸比为1％至3％)，并将拉力计1的数据传输至计算机记录。

步骤2：激光测量传感器2的数据采集量设为40w个点，同时，电机4转速设定为4r/min。拉力计1、滑块31、激光测量传感器2的实时数据均分别与计算机连接。

步骤3：在每一种状态下，电机4带动激光测量传感器2绕纱线6转动，完成至少5周的数据采集。并将数据传输至计算机进行记录及处理。去除其中的偶然误差数据，截取相对稳定的数据段，确保测量结果的有效性及准确性。

步骤4：由MATLAB处理筛选出来的数据，绘制出不同状态下纱线6的截面形状，并计算出截面面积值。图3为一次试验中绘制的纱线截面形状图。

最后，计算各状态下的拉伸模量。拉伸模量E的计算公式如下：

E＝F/(A·ε)

其中，F为拉力计1的拉力，A为纱线6的截面面积，ε为纱线6的拉伸率。

纱线在不同牵伸比状态下的拉伸模量测试结果如表1。

表1纱线在不同牵伸比状态下的拉伸模量测试结果

图4为一次试验中股数分别为1/2/3的样本在各牵伸比下的拉伸模量图。

应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：采用纱线长度方向拉伸模量测试装置，所述纱线长度方向拉伸模量测试装置包括测量装置外框架（5），拉力计（1）与直线导轨（3）均固定于所述测量装置外框架（5）上，且所述直线导轨（3）同轴设于所述拉力计（1）的下方，滑块（31）可直线滑动地设于所述直线导轨（3）上，被测的纱线（6）的两端分别与所述拉力计（1）上的测力头及所述滑块（31）固结；激光测量传感器（2）设于所述纱线（6）一侧且可绕所述纱线（6）周向转动；

所述纱线长度方向拉伸模量测试方法包括如下步骤：

步骤1：将被测的纱线（6）的两端分别与所述拉力计（1）上的测力头及所述滑块（31）固结，通过对所述滑块（31）的位置控制，使所述纱线（6）刚好处于设定的牵伸比状态；

步骤2：通过拉力计（1）实时测试所述纱线（6）的张力并记录；使激光测量传感器（2）绕所述纱线（6）周向转动，并记录激光测量传感器（2）采集的数据；

步骤3：根据激光测量传感器（2）采集的数据绘制纱线（6）的截面形状，并计算纱线（6）的截面面积；

纱线（6）在所述牵伸比状态下在长度方向上的拉伸模量E的计算公式如下：

E=F/(A∙ε)

其中，F为拉力计（1）的拉力，A为纱线（6）的截面面积，ε为纱线（6）的拉伸率；

所述拉力计（1）的下端和所述直线导轨（3）的上端分别设有一空心管（7），两个所述空心管（7）均通过轴承可转动地固定于所述测量装置外框架（5）上，两个所述空心管（7）与所述拉力计（1）的测力头同轴设置；激光测量传感器（2）固定于固定连接架（8）上，固定连接架（8）的上、下两端分别固定于上、下两个所述空心管（7）上，电机（4）连接其中一个所述空心管（7）；

其中一个所述空心管（7）上固定有带轮，所述电机（4）通过皮带（9）与所述带轮连接，实现传动配合。

2.如权利要求1所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述纱线（6）的两端通过瓷眼分别与所述拉力计（1）下端的测力头及所述滑块（31）上的与瓷眼配合的安装孔固结。

3.如权利要求1所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述滑块（31）连接丝杆（32），丝杆（32）连接运动控制模块。

4.如权利要求1所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述电机（4）固定于所述测量装置外框架（5）上。

5.如权利要求1所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述激光测量传感器（2）与纱线（6）的距离在设定的阈值范围内。

6.如权利要求3所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述运动控制模块、拉力计（1）、激光测量传感器（2）均连接计算机；计算机通过运动控制模块精确地控制丝杆（32），进而精准地控制与丝杆（32）相连的滑块（31）的运动，实现纱线（6）的状态控制；拉力计（1）测量纱线（6）的力学性质参数；

所述电机（4）转动，带动固定连接架（8）及固定于固定连接架（8）上的激光测量传感器（2）转动，激光测量传感器（2）以纱线（6）为轴线转动，根据激光测量传感器（2）采集的数据绘制纱线（6）的截面形状及计算面积值。

7.如权利要求6所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述拉力计（1）、激光测量传感器（2）测得的数据均传输至计算机，计算机对所述数据进行处理，得到纱线（6）长度方向拉伸模量。

8.如权利要求1所述的一种纱线长度方向拉伸模量测试方法，其特征在于：所述电机（4）的转速应保证在数据采集时间内，所述激光测量传感器（2）绕纱线（6）转动至少5周，即至少采集5周数据。

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