[发明专利]高速纺杯内剪切流场中纱线运动测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流场测量装置，尤其是涉及一种高速纺杯内剪切流场中纱线运动测量装置。

背景技术

 纺织工业是我国传统支柱产业和重要民生产业，但目前我国在高端纺纱装备的自主创新研发和国产化方面缺乏核心技术和自主知识产权，因此2009年已列入国家重大装备技术创新指南，开展高端纺纱设备设计制造的基础科学研究符合国家、地方和行业的发展战略需求，纺杯纺和喷气纺等高端纺纱生产工艺都存在剪切流场中纱线运动现象。以往针对高速纺杯内剪切流场中的纱线（纤维）运动主要采用数值研究方法，直接采用实验观测获得纱线运动规律或验证数值的研究结果很少，其主要困难在于：高速纺杯内单一颜色纱线的局部形貌辨识度差，难以实现纺杯可视化观测，获得纱线运动的清晰动态图像，此外，进入流场内部的纱线长度是决定其运动的重要参数，需要进行精确控制。

发明内容

针对上述背景技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种高速纺杯内剪切流场中纱线运动测量装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明包括电动机、联轴器、转轴、高速摄影仪、纺杯、纺杯盖、键、输纱轮、纱线、储纱轮、支撑轮、照明灯和输纱孔；电动机通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端通过键与纺杯相连，纺杯盖固定在壁面上，并位于纺杯上端，纺杯盖的中心有一个输纱孔，纺杯盖中心正上方装有输纱轮，纺杯外的一侧有高速摄影仪，纺杯外的另一侧有支撑轮、储纱轮和照明灯，纱线储存在储纱轮上，纱线经支撑轮、输纱轮和输纱孔进入纺杯。

所述纺杯的材料为透明有机玻璃。

所述纺杯盖的材料为透明有机玻璃。 

所述纱线黑白相间，间隔2mm。

所述输纱轮、储纱轮和支撑轮大小相同，端面均开有相同的刻度。

本发明具有的有益效果是：

本发明的纺杯的材料为透明有机玻璃，可进行光学测量，通过输纱轮的刻度可以精确控制纱线进入纺杯的长度，纤维黑白相间，颜色对比鲜明，间隔2mm，利用高速摄影仪拍摄高速纺杯内纱线的运动，可以研究高速（5～20万r/min）纺杯内剪切流场中纱线运动机理，为后续的研究提供了一种很好的实验装置和测试方法。

附图说明

图1是实验的总体布置图。

图2是纺杯盖俯视图。

图3是输纱轮主视图。

图4是手柄和储纱轮左视图。

图中：1、电动机，2、联轴器，3、转轴，4、高速摄影仪，5、纺杯，6、纺杯盖，7、手柄，8、键，9、输纱轮，10、纱线，11、储纱轮，12、支撑轮，13、照明灯，14、输纱孔。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明包括电动机1、联轴器2、转轴3、高速摄影仪4、纺杯5、纺杯盖6、键8、输纱轮9、纱线10、储纱轮11、支撑轮12、照明灯13和输纱孔14；电动机固定在底面，电动机1通过联轴器2与转轴3的一端相连，转轴3的另一端通过键8与纺杯5相连，纺杯盖6固定在壁面上，并位于纺杯5上端，纺杯盖6的中心有一个输纱孔14，纺杯盖6中心正上方装有输纱轮9，纺杯5外的一侧有高速摄影仪4，高速摄影仪4用支架固定，支架固定在底面，纺杯5外的另一侧有支撑轮12、储纱轮11和照明灯13，照明灯13固定在底面，输纱轮9、储纱轮11、支撑轮12固定在壁面上，输纱轮9、储纱轮11、支撑轮12均安装有手柄7，纱线10储存在储纱轮11上，纱线10经支撑轮12、输纱轮9和输纱孔14进入纺杯5。

所述纺杯5的材料为透明有机玻璃。

所述纺杯盖6的材料为透明有机玻璃。 

所述纱线10黑白相间，间隔2mm。

所述输纱轮9、储纱轮11和支撑轮12大小相同，端面均开有相同的刻度。

本发明的工作原理如下：

电动机1通过联轴器2与转轴3的一端相连，转轴3的另一端通过键8与纺杯5相连，纺杯盖6位于纺杯上端，固定在壁面上，纺杯盖6中心正上方装有一个输纱轮9，纺杯5外的一侧有高速摄影仪4，高速摄影仪4用支架固定，支架固定在底面，纺杯5外的另一侧有支撑轮12、储纱轮11和照明灯13，照明灯13固定在底面，输纱轮9、储纱轮11、支撑轮12固定在壁面上，实验开始前将纱线10储存在储纱轮11上，通过支撑轮12，缠在输纱轮9上，通过纺杯盖6中心的的输纱孔14将纱线10的一端放入纺杯5中，通过输纱轮9上的刻度，可以精确控制纱线10在纺杯5中的长度，当纱线10在纺杯5中的长度达到要求时，启动电动机1，电动机转速10万r/min，纺杯5中纱线10的运动达到稳定时，打开照明灯13和高速摄影仪4，开始拍摄，拍摄完后，关闭电动机1、照明灯13和高速摄影仪4，通过输纱轮9上的刻度精确调整纺杯5中纱线10的长度，启动电动机1，电动机转速10万r/min，纺杯5中纱线10的运动达到稳定时，再次打开照明灯13和高速摄影仪4，开始拍摄，如此拍摄纺杯内不同长度纱线的运动情况，实验结束后，关闭电动机1、照明灯13和高速摄影仪4，转动储纱轮11上的手柄7，将纺杯5内的纱线10取出。分析拍摄的照片，研究高速纺杯内剪切流场中纱线运动机理。