CN201732036U - 数字式落锤撕裂仪 - Google Patents

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吴昭彪
张森
谢发明
杨敏
陈建勇
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Abstract

一种数字式落锤撕裂仪。主要解决了现有的机械式落锤撕裂仪检测精度低及大量程误差大的问题。其特征在于：支撑座(3)上设有光耦检测器(10)，扇形摆(2)上设有能够与光耦检测器(10)相对应的光耦检测片(11)；所述的光耦检测器(10)与安装于机座(1)内的电路板电连接。该数字式落锤撕裂仪采用光耦检测的原理，检测出扇形摆撕裂试样后检测点的瞬时速度，通过芯片处理而得出相应的撕裂力数值，取消了指针和刻度盘，简化了结构，具有检测精度高及读数方便的特点。

Description

数字式落锤撕裂仪
一、技术领域：
本实用新型涉及一种纺织检测仪器，具体涉及一种落锤式织物撕裂仪，尤其是数字式落锤撕裂仪。
二、背景技术：
落锤式织物撕裂仪(以下简称撕裂仪)主要用于测定各种机织物和撕裂方向有规则的非织造物的撕裂性能的测定，也适用于纸张、塑料及一些包装物撕裂性能的测定。其测试原理是通过测定扇形摆锤在撕裂试样时所消耗的势能，间接地确定试样抗撕裂的平均强力。
目前大多数厂家使用的撕裂仪是机械式落锤撕裂仪，现有的机械式落锤撕裂仪主要由机座、扇形摆、支撑座、轴承回转机构、指针、刻度盘、动夹持器、静夹持器及阻挡片组成，支撑座、轴承回转机构、静夹持器及阻挡轴均安装在机座上，扇形摆的圆心处通过回转轴安装于轴承回转机构上，扇形摆的圆心处还设有指针，扇形摆上设有与指针相对应的刻度盘。在使用时，将试样夹持在动夹持器与静夹持器上，对试样切口后阻挡片释放，动夹持器随同扇形摆动作，撕裂试样。利用测量摆锤势能衰减量确定试样撕裂消耗的能量，通过测量扇形摆在某一点的高度差来实现，试样被撕裂时扇形摆要做功，通过测定扇形摆初始状态所具有的势能在撕裂试样时被消耗的量得到撕裂功，再根据撕裂长度去计算试样的平均撕裂力。现有的机械式落锤撕裂仪存在以下缺陷：传统的机械式落锤撕裂仪的撕裂力F本质上由角度表示，折算为力的数值印在刻度盘上，固定在扇形摆的边沿。工作中用指针的方法来指示力值，由于指针指示的力值刻度盘在实际制作中存在较大误差，力值在0-16N时，力值越大，角度越大，是线性函数递增的。而实际制作标牌时，只将每一单位力值按设计角度制作，中间值采用等分法确定。在0-16N测力档时力值分度值还是较高，但是到了0-32N和0-64N时每个分度值里包含了更多力值，因此精确度误差越来越大。同时用眼睛观察读数也产生较大的误差。因此，所检测到的撕裂力的精度较低。
三、实用新型内容：
为了克服现有的机械式落锤撕裂仪检测精度低及读数不方便的不足，本实用新型提供一种数字式落锤撕裂仪，该数字式落锤撕裂仪用于测定扇形摆锤动能的衰减量，即测定在某一点的角速度产生的衰减量来确定撕裂试样的力。采用光耦检测的原理，检测出扇形摆撕裂试样后检测点的瞬时速度，通过芯片处理而得出相应的撕裂力数值，取消了指针和刻度盘，简化了结构，具有检测精度高及读数方便的特点。
本实用新型的技术方案是：该数字式落锤撕裂仪包括机座、扇形摆、支撑座、轴承回转机构、动夹持器、静夹持器及阻挡轴，支撑座、轴承回转机构、静夹持器及阻挡轴均安装在机座上，扇形摆的圆心处通过回转轴安装于轴承回转机构上，扇形摆上设有砝码轴，当用于测量大量程力值时，加上不同的砝码可以实现大量程力值的测量。支撑座上设有光耦检测器，扇形摆上设有能够与光耦检测器相对应的光耦检测片；所述的光耦检测器与安装于机座内的电路板电连接。
所述的动夹持器固定在扇形摆上且与静夹持器相对应，动夹持器与静夹持器均采用气动夹紧，阻挡轴由气缸控制伸缩，阻挡轴伸出时可挡住扇形摆。
所述的扇形摆上设有配重平衡调节块，用于调节整个扇形摆的重心位置落在设计点上。
本实用新型的有益效果是：由于采取上述方案，当扇形摆撕裂试样后，光耦检测片沿其回转轨迹滑过光耦检测器，光耦检测器采集信号并输送到电路板中的芯片进行处理，进而得出光耦检测片经过光耦检测器的瞬时速度，计算得出相应的撕裂力数值，从微机的显示器或机座上的显示屏上直接看到。本实用新型取消了指针和刻度盘，简化了结构，具有检测精度高及读数方便的特点。
四、附图说明：
附图1是本实用新型的结构示意图；
附图2是图1的右视图；
附图3是本实用新型的立体图；
附图4是本实用新型的工作框图。
图中1-机座，2-扇形摆，3-支撑座，4-轴承回转机构，5-动夹持器，6-静夹持器，7-阻挡轴，8-回转轴，9-砝码轴，10-光耦检测器，11-光耦检测片，12-配重平衡调节块，13-试样，14-0~32N砝码，15-0~64N砝码。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1结合图2、图3、图4所示，该数字式撕裂仪包括机座1、扇形摆2、支撑座3、轴承回转机构4、动夹持器5、静夹持器6及阻挡轴7，支撑座3、轴承回转机构4、静夹持器6及阻挡轴7均安装在机座1上，扇形摆2的圆心处通过回转轴8安装于轴承回转机构4上，扇形摆2上设有砝码轴9，砝码轴9上可悬挂0~32N砝码14或0~64N砝码15，当用于测量大量程力值时，加上不同的砝码可以实现大量程力值的测量。支撑座3上设有光耦检测器10，扇形摆2上设有能够与光耦检测器10相对应的光耦检测片11；所述的光耦检测器10与安装于机座1内的电路板电连接。当扇形摆2撕裂试样13后，光耦检测片11沿其回转轨迹滑过光耦检测器10，光耦检测器10采集信号并输送到电路板中的芯片进行处理，进而得出光耦检测片11经过光耦检测器10的瞬时速度，计算得出相应的撕裂力数值，从微机的显示器或机座上的显示屏上直接看到。
本实用新型主要是利用能量守恒定律，根据动能公式其中T为动能，IZ为转动惯量，ω为角速度，通过测量扇形摆2在某一点的角速度来实现的。整个测试过程基于功能转换原理，试样13被撕裂时扇形摆2要做功，通过测定扇形摆2初始状态所具有的能在撕裂试样时被消耗的量得到撕裂功。由动能定理引出公式
Figure BSA00000171799900042
根据撕裂长度S计算试样13的平均撕裂力F。
本实用新型采用测量落锤动能衰减量确定试样撕裂消耗的能量，从物理学的角度讲，扇形摆2实质上是一个物理摆。整个测试过程基于功能转换原理。试样被撕裂时摆要做功，通过测定摆初始状态所具有的能在撕裂试样时被消耗的量得到撕裂功，再根据撕裂长度去计算试样的平均撕裂力。它可以有几种渠道去实现。其一：测定扇形摆2势能的衰减量，即测定扇形摆2工作前后重心的高度差来得到；其二：测定扇形摆2动能的衰减量，即测定扇形摆2在某一点的角速度产生的衰减量来确定。于是，我们将基于测定扇形摆2势能衰减量的方法称为势能法；将基于测定扇形摆2动能衰减量的方法称为动能法。传统的机械式落锤撕裂仪式采用的是势能法，用指针的方法来指示力值，由于力值刻度盘在实际制作中存在较大误差，和读数时的指示误差，最终得出的力值是存在较大的误差的。而采用动能法测角速度来得出的力值是将线性函数写入程序，测得每次测试时不同的角速度时，芯片自动计算，得出一个精确的力值，然后从显示屏中直接看到。因此，本实用新型测量结果更精准，同时也简化了结构，读数方便。
由图3结合图4所示，本实用新型的工作过程如下：
空摆时(不加任何试样)：
释放阻挡轴7，扇形摆2摆动，此时扇形摆2上不加任何试样，(在不计阻力的情况下)扇形摆2未作功。因此当扇形摆2上光耦检测片11通过光耦检测器10的时候，光耦检测器10记录了一个时间t值。这时的t值是最快的，因为没有做功，所以不消耗任何能量，光耦检测片11以最快的时间通过光耦检测器10。这时记录的时间值t也作为在零量程时的速度值。在仪器使用前，程序规定必须做5次空摆，以记录每次的时间t值，取平均值，这也就是仪器的调零。(仪器调零已经将阻力包含在内)
加试样时：
释放阻挡轴7，扇形摆2摆动，此时扇形摆2上加了被测试样13，扇形摆2摆动作功。当扇形摆2上光耦检测片11通过光耦检测器10的时候，光耦检测器10记录了一个时间t值。这时的时间t值是加试样后的测试值。因为扇形摆2做功，所以消耗了能量，也就是撕裂试样需要的能量。
在空摆时光耦检测器10将该测得时间t传送至单片机，因为已知光耦检测片11的宽度，因此通过公式可以v＝s/t。可以计算出光耦检测片11通过光耦检测器10的平均速度，已知光耦检测片11的回转半径r，因此可以计算出空摆时角速度值ω0＝v/r。在加试样13时，同样记录了一个时间t值，通过公式得出加试样后角速度值ωi。将它们的平方差值通过公式
Figure BSA00000171799900051
即可求出试样撕裂功。
式中
Figure BSA00000171799900052
是刚体对转动轴的转动惯量。为设计时已知数据。S为标准规定86毫米(试样撕裂长度为43毫米，撕裂距离为其二倍)。
由图2结合图3所示，所述的动夹持器5固定在扇形摆2上且与静夹持器6相对应，动夹持器5与静夹持器6均采用气动夹紧，阻挡轴7由气缸控制伸缩，阻挡轴7伸出时可挡住扇形摆2。动夹持器5与静夹持器6可牢固夹紧试样13，阻挡轴7伸缩方便快速。
由图1结合图2、图3所示，所述的扇形摆2上设有配重平衡调节块12。配重平衡调节块12可调整扇形摆2的平衡，用于调节整个扇形摆2的重心位置落在设计点上。

Claims (3)

1.一种数字式落锤撕裂仪，包括机座(1)、扇形摆(2)、支撑座(3)、轴承回转机构(4)、动夹持器(5)、静夹持器(6)及阻挡轴(7)，支撑座(3)、轴承回转机构(4)、静夹持器(6)及阻挡轴(7)均安装在机座(1)上，扇形摆(2)的圆心处通过回转轴(8)安装于轴承回转机构(4)上，扇形摆(2)上设有砝码轴(9)，其特征在于：支撑座(3)上设有光耦检测器(10)，扇形摆(2)上设有能够与光耦检测器(10)相对应的光耦检测片(11)；所述的光耦检测器(10)与安装于机座(1)内的电路板电连接。
2.根据权利要求1所述的数字式落锤撕裂仪，其特征在于：所述的动夹持器(5)固定在扇形摆(2)上且与静夹持器(6)相对应，动夹持器(5)与静夹持器(6)均采用气动夹紧，阻挡轴(7)由气缸控制伸缩，阻挡轴(7)伸出时可挡住扇形摆(2)。
3.根据权利要求1或2所述的数字式落锤撕裂仪，其特征在于：扇形摆(2)上设有配重平衡调节块(12)。
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