CN219830564U - 一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，夹具包括上、下对应设置的上夹具和下夹具，其特征在于，所述上夹具和下夹具均包括过线轮、缠绕柱、夹紧机构、背板和连接头；所述夹紧机构包括依次设置的上层板、顶紧机构、上夹口和下夹口，所述顶紧机构通过旋转手轮带动螺纹杆和连杆使铰链开合控制上夹口上下滑动，所述上夹口设置有上夹块，下夹口设置有下夹块，上夹块和下夹块的上下表面均采用双面设置，上下表面均为波纹面和螺纹凹槽面。本实用新型夹具的顶紧机构及上下夹块的表面设计有效解决了手动夹具测试高强纤维以及高强纤维捻制的线、股、绳拉伸性能时打滑、夹断、效率低、使用寿命短的问题。

Description

一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具

技术领域

本实用新型提供一种拉伸性能测试用夹具，具体涉及一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具。

背景技术

拉伸测试用夹具一般用于纤维、板材、织物等纺织品的抗拉强度测试，其中运用最广的当数纤维材料的抗拉强度测试。目前常见的合成纤维复丝、单丝主要有聚乙烯、聚丙烯、聚酯纤维、聚酰胺纤维等，此类纤维拉伸强度普遍低，对测试用夹具要求不高。而碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯膜裂纤维、芳纶纤维等高强特种纤维单丝强度高，通常在20cN/dtex以上，由此类纤维制作的捻线、绳股等在直径小于1mm时破断拉力即可达到2000N以上。常规手动、气动夹具测试非常困难，主要有两个原因，一是打滑，高强纤维纤度较小，有效加持面积小，破断强力高，夹口处极易打滑，测试成功率低；二是夹断，为防止夹口处打滑，往往需要较大的加持力，但加持力大，夹口对纤维或绳股损伤大，往往容易在夹口处发生断裂，测试结果不准确。

此外，气动夹具加持力不足，因此高强纤维或绳股的拉伸性能测试一般采用手动夹具，常规手动夹具一般是采用螺丝带动夹块，依靠旋紧螺丝夹紧，反复旋转螺丝，效率较低，螺纹还很容易发生损坏，使用寿命短。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，有效解决了常规手动夹具测试高强纤维以及高强纤维捻制的线、股、绳时打滑、夹断、效率低、使用寿命短的问题。

一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，包括上、下对应设置的上夹具和下夹具，其特征在于，所述上夹具和下夹具均包括过线轮、缠绕柱、夹紧机构、背板和连接头；所述夹紧机构包括依次设置的上层板、顶紧机构、上夹口和下夹口，所述顶紧机构通过旋转手轮带动螺纹杆和连杆使铰链开合控制上夹口上下滑动，所述上夹口设置有上夹块，下夹口设置有下夹块，上夹块和下夹块的上下表面均采用双面设置，上夹块和下夹块的上下表面均为波纹面和螺纹凹槽面。

进一步地，所述过线轮、缠绕柱和夹紧机构的下夹口均固定在所述背板上。

进一步地，所述上层板固定在背板上。

或者所述上层板是可移动的，上层板背面设置有梯形凸起，可在背板上开设的梯形凹槽内上下滑动。上层板梯形凸起结构的设置，可避免上层板滑动时从背板上脱落。此外，背板上设有可拆卸挡板，可拆卸挡板在背板上所在的位置也就是上层板上升的最高处，可拆卸挡板的设置还可以方便上层板和上夹口的拆卸。可拆卸挡板在背板上的位置不做限定，可以根据实际需要而设置。

进一步地，所述上夹口是可移动的，上夹口背面设置有梯形凸起，可在背板上开设的梯形凹槽内上下滑动。上夹口梯形凸起结构的设置，可避免上夹口滑动时从背板上脱落。

背板上梯形凹槽的设置，一方面与上层板和上夹口的梯形凸起设置相对应，另一方面可以方便上层板和上夹口的安装、拆卸和更换。

进一步地，所述顶紧机构包括分别固定在上层板和上夹口的垫板，与垫板相连的铰链，与铰链相连的连杆，控制铰链开合的螺纹杆和与螺纹杆相连的手轮。顺时针旋转手轮带动螺纹杆旋转，顶紧机构向内合拢，使上夹口向下移动(上层板固定时)或者上层板和上夹口分别向上和向下移动(上层板可移动时)，从而实现夹紧纤维或绳股；测试完毕，逆时针旋转手轮，上夹口向上移动(上层板固定时)或者上层板和上夹口分别向下和向上移动(上层板可移动时)，然后取出纤维或绳股。

进一步地，所述顶紧机构的伸缩幅度为7～15mm。此处，伸缩幅度指的是铰链开合的最大距离。

进一步地，所述手轮的直径为50～65mm。如果手轮的直径太小或者太大，都不利于测试人员的操作。

进一步地，当拉伸性能测试的材料为纤维时，所述上夹块和下夹块的相对面均为波纹面。

进一步地，当拉伸性能测试的材料为绳股时，所述上夹块和下夹块的相对面均为螺纹凹槽面。螺纹凹槽面设置有两条凹槽，凹槽的深度分别为0.5～1.5mm和1.5～2.5mm，槽宽度分别为2～4mm和4～6mm。当凹槽的深度为0.5～1.5mm，槽宽度为2～4mm时，适用于拉伸性能测试的绳股的直径为2～4mm；当凹槽的深度为1.5～2.5mm，槽宽度为4～6mm时，适用于拉伸性能测试的绳股的直径为4～6mm。

进一步地，当拉伸性能测试的材料为纤维时，纤维缠绕在所述缠绕柱上。所述缠绕柱上设置有螺纹。缠绕柱的直径为7～15mm，厚度为25～35mm。

进一步地，当拉伸性能测试的材料为绳股时，绳股缠绕在所述过线轮上。所述过线轮上设置有螺纹。过线轮的直径为80～120mm；厚度为10～15mm。

缠绕柱和过线轮上设置的螺纹，可以使纤维或者绳股缠绕时不发生重叠，避免纤维或绳股缠绕时彼此之间相互摩擦，进而在对高强纤维或绳股进行拉伸性能测试时保证不打滑，并不对其产生损伤，从而使实验结果更加准确。

通过上述拉伸性能测试用夹具的过线轮、缠绕柱、夹紧机构、背板及其表面的波纹和/或螺纹设计，可以实现对强度为22-45cN/dtex、破断拉力为10-50Kn的高强纤维或绳股的拉伸性能精确测试，保证高强纤维或绳股在拉伸性能测试时不打滑和损伤。

一种高强纤维拉伸性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取高强纤维放入上夹口和下夹口的缝隙中；上夹块和下夹块均为波纹面；

(2)顺时针旋转手轮，带动上夹口向下移动，使上夹口和下夹口夹紧纤维；

(3)将纤维在缠绕柱上缠绕3-5圈；

(4)纤维经过线轮到达下夹具，采用上述步骤(1)-(3)的方法将纤维的另一端夹紧，从而开始高强纤维的力学性能测试。

一种高强绳股拉伸性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取高强绳股放入上夹口和下夹口的缝隙中；上夹块和下夹块均为螺纹凹槽面；

(2)顺时针旋转手轮，带动上夹口向下移动，使上夹口和下夹口夹紧绳股；

(3)绳股经缠绕柱在过线轮上缠绕3-5圈；

(4)绳股到达下夹具后，采用上述步骤(1)-(3)的方法将绳股的另一端夹紧，从而开始高强绳股的力学性能测试。

上述纤维和绳股拉伸性能测试方法中，从上夹口和下夹口引出的纤维或绳股与缠绕柱和过线轮的上表面均相切。否则纤维或绳股的引出线会在夹口处出现一定角度的偏折，夹口会在偏折处对纤维或绳股施加剪切应力，纤维或绳股在偏折处破断风险大，造成测试不准确。

上述纤维和绳股拉伸性能测试方法中，上层板是固定在背板上的。

上述纤维和绳股拉伸性能测试方法中，上层板也可以是移动的，通过顺时针旋转手轮，带动上层板和上夹口分别向上和向下移动，到一定高度后，上层板不再上升，从而夹紧纤维和绳股。此种设置方法，可以方便上层板和上夹口的拆卸，在使用的过程中，如果发生损坏，可以进行更换。

本实用新型的夹具及测试方法，适用的纤维有碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯膜裂纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维等高强纤维。

本实用新型的夹具及测试方法，适用绳股的材料为碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯膜裂纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维等高强纤维。

有益效果：

本实用新型夹具的顶紧机构旋转手轮带动螺纹杆和连杆使铰链开合控制上夹口上下滑动，从而夹紧纤维或绳股，与常规的旋紧螺丝带动夹块的夹具相比，在对高强纤维或绳股进行拉伸性能测试时，可以实现纤维不打滑，且不造成损伤，可以提高测试效率，并且提高夹具的使用寿命。

本实用新型夹具的上夹块和下夹块的上下表面均采用双面设置，上下表面分别为波纹面和螺纹凹槽面。双面的设置，一套夹具就可以用来测试纤维或绳股，大大节约成本。此外，常规夹具用来测试绳股的夹块都是波纹面，而本实用新型的夹具采用螺纹凹槽面，因为绳股是具有一定直径的圆柱形，现有夹具的波纹夹块容易将绳股挤压变形，严重时使绳股受损，在夹口处发生断裂，测试强度不准确。螺纹凹槽的设置可以防止绳股过度变形，同时凹槽内的螺纹可以增加对绳股的摩擦力，确保在对高强绳股测试时不发生滑动，可以有效避免测试过程中绳股打滑和夹断的问题。

附图说明

图1为夹具整体结构图；

图2为夹具上层板结构示意图；

图3为顶紧机构的结构示意图；

图4为夹块的螺纹凹槽面结构示意图。

附图标记说明：1上夹具；2下夹具；3过线轮；4缠绕柱；5夹紧机构；6背板；7连接头；8上层板；9顶紧机构；10上夹口；11下夹口；12手轮；13螺纹杆；14铰链；15垫板；16连杆；17上夹块；18下夹块；19梯形凸起；20梯形凹槽；21凹槽；22可拆卸挡板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过文字结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标。

实施例1

本实施例提供一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用的夹具，如图1所示，夹具包括上、下对应设置的上夹具1和下夹具2，上夹具1和下夹具2的构造相同，二者配套使用，从而夹紧待测的纤维或绳股的两端。上夹具1包括过线轮3、缠绕柱4、夹紧机构5、背板6和连接头7，其中过线轮3和缠绕柱4均设置有螺纹，且是固定在背板6上的，过线轮3的直径为100mm，缠绕柱4的直径为10mm；夹紧机构5包括依次设置的上层板8、顶紧机构9、上夹口10和下夹口11，其中下夹口11是固定在背板6上的，上层板是移动的。上层板8的上方设置有可拆卸挡板22，使上层板8上升到一定高度后不再上升。如图2所示，上层板8的背面设置有梯形凸起19，上夹口10的背面也设置有梯形凸起19，梯形凸起19在背板6上开设的梯形凹槽20内进行滑动。

顶紧机构9如图3所示，包括手轮12、螺纹杆13、铰链14、垫板15和连杆16。垫板15分别固定在上层板8和上夹口10上，铰链14连接垫板15，连杆22与铰链14相连，螺纹杆13控制铰链14的开合，手轮12连接螺纹杆13。通过顺时针旋转手轮12带动螺纹杆13和连杆16使铰链14开合控制上层板8和上夹口10在梯形凹槽20内分别向上和向下滑动，从而夹紧纤维或绳股；测试完毕后，逆时针旋转手轮12，上层板8和上夹口10分别向下和向上移动，取出纤维或绳股。

上夹口10设置有上夹块17，下夹口11设置有下夹块18，上夹块17和下夹块18的上下表面均采用双面设置，上下表面均为波纹面和螺纹凹槽面(如图4所示)，螺纹凹槽面有两条凹槽21，分别为细凹槽和粗凹槽。当上夹块17和下夹块18的相对面为波纹面时，用来测试的材料为纤维；当上夹块17和下夹块18的相对面为螺纹凹槽面，用来测试的材料为绳股，细凹槽和粗凹槽的深度分别为1mm和2mm，弧度分别为3mm和5mm。

实施例2

一种高强纤维拉伸性能的测试方法，包括以下步骤：

(1)取线密度4800D，额定破断强度27cN/dtex的超高分子量聚乙烯膜裂纤维放入上夹口10和下夹口11的缝隙中；上夹块17和下夹块18均为波纹面；

(2)顺时针旋转手轮12，带动上层板8和上夹口10分别向上和向下移动，到一定高度后，上层板8不再上升；直到上夹口10和下夹口11夹紧纤维，此时停止旋转手轮12；

(3)将纤维在缠绕柱4上缠绕3圈；

(4)纤维经过线轮3到达下夹具2，采用步骤(1)-(3)的方法将纤维的另一端夹紧，从而开始超高分子量聚乙烯膜裂纤维的力学性能测试。

实施例3

一种高强绳股拉伸性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取直径为3mm的绳股放入上夹口10和下夹口11的缝隙中，绳股的材料为超高分子量聚乙烯膜裂纤维；采用上夹块17和下夹块18螺纹凹槽面的细凹槽；

(2)顺时针旋转手轮12，带动上层板8和上夹口10分别向上和向下移动，到一定高度后，上层板8不再上升；直到上夹口10和下夹口11夹紧绳股，此时停止旋转手轮12；

(3)绳股经缠绕柱4在过线轮3上缠绕3圈；

(4)绳股到达下夹具，采用步骤(1)-(3)的方法将绳股的另一端夹紧从而开始高强绳股的力学性能测试。

Claims (6)

1.一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，包括上、下对应设置的上夹具和下夹具，其特征在于，所述上夹具和下夹具均包括过线轮、缠绕柱、夹紧机构、背板和连接头；所述夹紧机构包括依次设置的上层板、顶紧机构、上夹口和下夹口，所述顶紧机构通过旋转手轮带动螺纹杆和连杆使铰链开合控制上夹口上下滑动，所述上夹口设置有上夹块，下夹口设置有下夹块，上夹块和下夹块的上下表面均采用双面设置，上夹块和下夹块的上下表面均为波纹面和螺纹凹槽面。

2.根据权利要求1所述的一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，其特征在于，所述上层板固定在背板上。

3.根据权利要求1所述的一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，其特征在于，所述上层板设置有梯形凸起，所述背板开设有梯形凹槽，所述上层板可移动的设置在背板的梯形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，其特征在于，所述上夹口设置有梯形凸起，所述上夹口可移动的设置在背板的梯形凹槽内。

5.根据权利要求1所述的一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，其特征在于，所述顶紧机构包括分别固定在上层板和上夹口的垫板，与垫板相连的铰链，与铰链相连的连杆，控制铰链开合的螺纹杆和与螺纹杆相连的手轮。

6.根据权利要求1所述的一种高强纤维或绳股拉伸性能测试用夹具，其特征在于，所述缠绕柱和过线轮上均设置有螺纹。