CN111551461A - 一种高性能纤维束耐磨性测试装置及测试方法 - Google Patents

一种高性能纤维束耐磨性测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纤维性能测试领域，涉及一种测试高性能纤维束耐磨性能的装置及测试方法，包括顶板、纤维压紧机构、底板、摩头、固定滑块、滑轨、计数器、电控箱、负载砝码、半圆仪角度尺、丝杆、导向轮、顶板旋钮、传感器。调节顶板旋钮可实现底板与顶板同步升降，以调节纤维束弯曲角度，可实现纤维束的变角度摩擦；摩头可根据实验需要更换不同材质及表面粗糙度的片状或圆柱状金属摩头，可测定纤维束与不同摩擦面的耐磨性能；同时，滑轨上设有传感器装置，并通过计数器实现摩擦次数的计数功能。该装置可任意设定摩擦时纤维束弯曲角度、摩擦区纤维束长度、纤维束张力等变量对纤维束进行耐磨测试，保证了纤维束耐磨测试的准确性和高效性。

Description

一种高性能纤维束耐磨性测试装置及测试方法
技术领域
本发明专利涉及纤维性能测试领域，尤其涉及一种高性能纤维束耐磨性的测试装置及测试方法。
背景技术
高性能纤维束在织造过程中，会受到反复的拉伸、弯曲与摩擦等作用而导致损伤，这严重地影响了织造效率和织物制品的力学性能。其中，纤维束与机件之间的往复接触与摩擦是造成纤维束损伤的最主要因素。在织造过程中，经纱依次经过经停片、综眼和钢筘，纤维束会与织机金属构件之间发生不同程度的摩擦，在送经、打纬等过程中会在织机方向与织机金属构件产生滑移摩擦，经纬向纤维束在旋转张紧与卷曲过程中会与织机金属构件之间产生接触性变角度摩擦，这些摩擦作用严重影响了纤维束的可织性。为了准确测试在往复运动摩擦过程中，纤维束在不同弯曲角度下的耐磨性，本发明提出一种简单、高效的高性能纤维束耐磨性测试装置及测试方法，可为纤维束的低损伤织造工艺提供设计依据。
关于纤维束耐磨性的研究，标准《纱线耐磨试验方法 往复式磨辊法》(FZ/T01058-1999) 公布了一种往复式磨辊法，该测试方法是将包覆标准砂纸的磨辊沿负有一定载荷的试样作匀速直线往复运动，试样受磨直至断裂，以磨辊往复次数表示试样的耐磨性能。相比往复式磨辊法，该方法和本发明均是试样纤维束与磨辊接触摩擦，并以纤维束磨断的次数来表示纤维束的耐磨性能。不同之处是本发明还可以考察纤维束的弯曲角度、摩擦区的纤维束长度等因素对纤维束耐磨性的影响，同时可根据实验需要更换不同材质及表面粗糙度的片状或圆柱状金属摩头。测试装置更高效，测试方法更灵活。
中国专利《碳纤维耐磨性检测方法》(CN201310603231.7)公开了一种碳纤维束耐磨性的测试方法，该发明方法可通过设置张力、摩擦速度等参数，实现对不同规格的碳纤维的耐磨性测试，但是却无法实现不同弯曲角度下碳纤维的耐磨性测试，且过小的测试范围无法体现碳纤维加工过程中的摩擦状况。本发明可任意设定纤维束摩擦时的弯曲角度，可实现变角度条件下的纤维束耐磨性测试，此外中国专利《一种简易纤维摩擦磨损性能测试装备》 (CN201820977492.3)公开了一种摩擦接触面可更换的简易装置，可实现张力可控，可研究不同粗糙度对纤维束受到摩擦作用的影响，但无法考察纤维束弯曲角度、摩擦区纤维束长度等因素对纤维束耐磨性的影响。本发明可任意设定纤维束摩擦时的弯曲角度、摩擦区纤维束长度等变量，测试方法更灵活。
因此，为解决上述问题，准确地对纤维束在织造中摩擦行为进行分析和表征，实现对纤维束张力、纤维束弯曲角度、摩擦区纤维束长度等多变量同时研究，现研发了一种高效、便捷的纤维束耐磨性测试装置与方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种用于纤维束耐磨性的测试装置。该测试装置可通过面板计数器测量各类高性能纤维束(碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等)的耐磨性能。通过测量纤维束在变条件下的耐磨性，一方面可以优化织造过程工艺，减少织造过程损伤，另一方面也可为高性能纤维生产企业提出性能指标要求。
本发明的技术方案是，发明一种高性能纤维束耐磨性测试装置。包括顶板、纤维压紧机构、底板、摩头、固定滑块、滑轨、计数器、电控箱、负载砝码、半圆仪角度尺、丝杆、导向轮、顶板旋钮、传感器。
所述的底板与顶板通过丝杆固定，调节顶板旋钮可同步移动，所述底板上固定有导向轮，左端设有纤维压紧机构，待测纤维束从导向轮绕过，所述底板的下方设有半圆仪角度尺来测定纤维束摩擦时的弯曲角度，所述半圆仪角度尺的前部是固定滑块与滑轨，所述固定滑块上固有摩头，所述滑轨两侧设有传感器以实现摩擦次数计数功能，所述滑轨两侧的传感器可调节左右距离，用于实现摩擦区纤维长度的变化，所述待测纤维束一自由端通过纤维压紧机构固定在底板左侧，另一自由端通过最左侧导向轮穿过摩头后绕过右侧两个导向轮与负载砝码相连。
按照本发明的另一面，提供了一种上述的测试装置的测试方法，该测试方法采用如下步骤：
1)调节滑轨两侧传感器位置，设定样品纤维束在摩擦区的长度。
特别的，所述滑轨上有传感器，传感器可调节左右距离，用于实现摩擦区纤维束长度的变化。
特别的，摩擦区纤维束长度的变化范围为5mm-50mm。
2)将实验所需摩头固定在固定滑块上。
特别的，可根据实验需要更换不同材质及表面粗糙度的片状或圆柱状金属摩头。
3)截取一段样品纤维束，长约250mm。
4)将样品纤维束一自由端通过纤维压紧机构固定。
所述纤维压紧机构位于底板左侧用于固定纤维束。
5)样品纤维束的另一自由端经最左侧导向轮穿过摩头，绕过右侧两个导向轮后悬挂负载砝码。
特别的，可通过悬挂不同质量的负载砝码以调节纤维束张力。
6)通过半圆仪角度尺查看样品纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮控制丝杆升降，将样品纤维束调整到所需的弯曲角度。
所述底板与顶板通过丝杆固定，调节顶板旋钮二者可同步移动。
特别的，导向轮固定于底板上，可通过调节底板的高度以控制纤维束弯曲角度。
特别的，纤维束弯曲角度的可控范围为10°-170°。
7)打开开关，待样品纤维束磨断后，记录计数器上摩头的摩擦次数，以判定纤维束耐磨性。
特别的，滑轨两端设有传感器，通过传感器感应而实现摩擦次数的计数功能。
本发明的有益效果是：本发明提供的是一种测试高性能纤维束耐磨性的装置，该实验装置可任意设定纤维束摩擦时的弯曲角度、摩擦区纤维束长度、纤维束张力等变量。此外，装置上安装有传感器，可实现实时计数功能，另外此装置不仅可以测试纤维束耐磨性，还可以为规定摩擦次数下的纤维束损伤情况评价提供样品。本发明操作简单，可设定纤维束张力、纤维束弯曲角度、摩擦区纤维束长度等变量，测试过程人为影响因素小，自动化程度高，增加了测试结果的可靠性。
本发明的实施例以几种无机高性能纤维束样品为测试对象，就纤维束弯曲角度、摩擦次数、摩擦区纤维束长度对纤维束进行了耐磨性测试。
附图说明
附图1是一种高性能纤维束耐磨性测试装置中各部分机构名称示意图。
附图中所示标号：1-顶板；2-纤维压紧机构；3-底板；4-摩头；5-固定滑块；6-滑轨；7-计数器；8-电控箱；9-负载砝码；10-半圆仪角度尺；11-丝杆；12-导向轮；13-顶板旋钮；14-传感器；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
本发明解决所述技术问题的技术方案是，发明一种高性能纤维束耐磨性的测试方法，该测试方法采用如下步骤：
1)调节滑轨两侧传感器位置，设定样品纤维束在摩擦区的长度。
特别的，所述滑轨上有传感器，传感器可调节左右距离，用于实现摩擦区纤维束长度的变化。
特别的，摩擦区纤维束长度的变化范围为5mm-50mm。
2)将实验所需摩头固定在固定滑块上。
特别的，可根据实验需要更换不同材质及表面粗糙度的片状或圆柱状金属摩头。
3)截取一段样品纤维束，长约250mm。
4)将样品纤维束一自由端通过纤维压紧机构固定。
所述纤维压紧机构位于底板左侧用于固定纤维束。
5)样品纤维束的另一自由端经最左侧导向轮穿过摩头，绕过右侧两个导向轮后悬挂负载砝码。
特别的，可通过悬挂不同质量的负载砝码以调节纤维束张力。
6)通过半圆仪角度尺查看样品纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮控制丝杆升降，将样品纤维束调整到所需的弯曲角度。
所述底板与顶板通过丝杆固定，调节顶板旋钮二者可同步移动。
特别的，导向轮固定于底板上，可通过调节底板的高度以控制纤维束弯曲角度。
特别的，纤维束弯曲角度的可控范围为10°-170°。
7)打开开关，待样品纤维束磨断后，记录计数器上摩头的摩擦次数，以判定纤维束耐磨性。
特别的，滑轨两端设有传感器，通过传感器感应而实现摩擦次数的计数功能。
本发明的高性能纤维束耐磨性的测试装置，可任意设定纤维摩擦时的弯曲角度、摩擦区纤维束长度、纤维束张力等变量，可对不同纤维类型进行耐磨性测试。
实施例1
本实施例设计不同纤维束弯曲角度下，氧化铝纤维束耐磨性的测试装置及测试方法，使用时包括以下步骤：
1)调节滑轨6两侧传感器14位置，设定氧化铝纤维束在摩擦区长度为50mm。
2)将一定粗糙度的圆柱状金属摩头4固定在固定滑块5上。
3)截取一段长为250mm的氧化铝纤维束。
4)将氧化铝纤维束一自由端通过纤维压紧机构2固定。
5)氧化铝纤维束的另一自由端经最左侧导向轮12穿过摩头4，绕过右侧两个导向轮12 后悬挂40g负载砝码9。
6)通过半圆仪角度尺10查看氧化铝纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮控制丝杆 11升降，将氧化铝纤维束的弯曲角度调整为80°。
7)打开开关，待氧化铝纤维束磨断后，记录计数器7上摩头的摩擦次数。
8)重复测试步骤，分别将步骤6)中纤维束弯曲角度调整为10°、170°。
实施例2
本实施例设计同摩擦条件下，氧化铝纤维束、碳纤维束、石英纤维束的耐磨性的测试装置及测试方法，使用时包括以下步骤：
1)调节滑轨6两侧传感器14位置，设定氧化铝纤维束的摩擦区长度为50mm。
2)将一定粗糙度的圆柱状金属摩头4固定在固定滑块5上。
3)截取一段长为250mm的氧化铝纤维束。
4)将氧化铝纤维束一自由端通过纤维压紧机构2固定。
5)氧化铝纤维束的另一自由端经最左侧导向轮12穿过摩头4，绕过右侧两个导向轮12 后悬挂40g负载砝码9。
6)通过半圆仪角度尺10查看氧化铝纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮控制丝杆 11升降，将氧化铝纤维束的弯曲角度调整为80°
7)打开开关，待氧化铝纤维束磨断后，记录计数器7上摩头的摩擦次数。
8)重复测试步骤，分别将步骤3)氧化铝纤维束更换为碳纤维束、石英纤维束。
实施例3
本实施例设计摩擦区不同纤维束长度下，氧化铝纤维束耐磨性的测试装置及测试方法，使用时包括以下步骤：
1)调节滑轨6两侧传感器14位置，设定氧化铝纤维束的摩擦区长度为50mm。
2)将一定粗糙度的圆柱状金属摩头4固定在固定滑块5上。
3)截取一段长为250mm的氧化铝纤维束。
4)将氧化铝纤维束一自由端通过纤维压紧机构2固定。
5)氧化铝纤维束的另一自由端经最左侧导向轮12穿过摩头4，绕过右侧两个导向轮12 后悬挂40g负载砝码9。
6)通过半圆仪角度尺10查看氧化铝纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮控制丝杆 11升降，将氧化铝纤维束的弯曲角度调整为80°。
7)打开开关，待氧化铝纤维束磨断后，记录计数器7上摩头4的摩擦次数。
8)重复测试步骤，分别将步骤1)中摩擦区纤维束长度更换为8mm、11mm。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于，包括顶板(1)、纤维压紧机构(2)、底板(3)、摩头(4)、固定滑块(5)、滑轨(6)、计数器(7)、电控箱(8)、负载砝码(9)、半圆仪角度尺(10)、丝杆(11)、导向轮(12)、顶板旋钮(13)、传感器(14)；
所述的底板(3)与顶板(1)通过丝杆(11)固定，调节顶板旋钮(13)可同步移动，所述底板(3)上固定有导向轮(12)，左端设有纤维压紧机构(2)，待测纤维束从导向轮(12)绕过，所述底板(3)的下方设有半圆仪角度尺(10)来测定纤维束摩擦时的弯曲角度，所述半圆仪角度尺(10)的前部是固定滑块(5)与滑轨(6)，所述固定滑块(5)上固有摩头(4)，所述滑轨(6)两侧设有传感器(14)以实现摩擦次数计数功能，所述滑轨(6)两侧的传感器(14)可调节左右距离，用于实现摩擦区纤维长度的变化，所述待测纤维束一自由端通过纤维压紧机构(2)固定在底板(3)左侧，另一自由端通过最左侧导向轮(12)穿过摩头(4)后绕过右侧两个导向轮(12)与负载砝码(9)相连。
2.一种高性能纤维束耐磨性能的测试方法，该测试装置可通过面板计数器，用于测量各类高性能纤维束(碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等)的耐磨性能，实现对纤维束张力、纤维束弯曲角度、摩擦区纤维束长度等多变量条件下的摩擦性能测试；通过测量纤维束在变条件下的耐磨性，一方面可以优化织造过程工艺，减少过程损伤，另一方面也可为高性能纤维生产企业提出性能指标要求。
3.如权利要求1所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于导向轮(12)固定于底板(3)上，可通过调节底板(3)高度以控制纤维束弯曲角度。
4.如权利要求1所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于可更换不同材质及表面粗糙度的片状或圆柱状金属摩头(4)。
5.如权利要求1所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于固定滑块(5)与滑轨(6)间设有传感器(14)，以统计摩擦次数。
6.如权利要求1所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于滑轨(6)上的传感器(14)可调节左右距离，用于实现摩擦区纤维束长度的变化。
7.如权利要求1所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试装置，其特征在于可通过悬挂不同质量的负载砝码(9)以调节纤维束张力。
8.如权利要求2所述的一种高性能纤维束耐磨性能的测试方法，技术方案是，设计一种高性能纤维束耐磨性能的测试方法，该测试方法采用如下步骤：
1)调节滑轨(6)两侧传感器(14)位置，设定样品纤维束在摩擦区的长度；
2)将实验所需摩头(4)固定在固定滑块(5)上；
3)截取一段样品纤维束，长约250mm；
4)将样品纤维束一自由端通过纤维压紧机构(2)固定；
5)样品纤维束的另一自由端经最左侧导向轮(12)穿过摩头(4)，绕过右侧两个导向轮(12)后悬挂负载砝码(9)；
6)通过半圆仪角度尺(10)查看样品纤维束的弯曲角度，并通过旋转顶板旋钮(13)控制丝杆(11)升降，将样品纤维束调整到所需的弯曲角度；
7)打开开关，待样品纤维束磨断后，记录计数器(7)上摩头的摩擦次数，以判定纤维束耐磨性。
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