[发明专利]一种纤维摩擦系数测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维材料测量仪器领域，特别是一种纤维摩擦系数测试装置及其测试方法。

背景技术

纤维摩擦系数是指两个接触表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，其与纤维表面的粗糙度有关，而跟接触面积的大小无关。纤维摩擦系数与纺织生产和纱线性能关系十分密切。纤维纺成纱过程中，某些情况下需要增加纤维之间的摩擦，如罗拉加压、纱线加捻等；另一些场合则需要减小纤维之间的摩擦，如化纤上油剂、纤维通道光洁等。纤维摩擦特性还会影响到其制成品的手感、起毛起球、耐磨、抗皱等服用性能。因此，研究纤维摩擦系数测试装置及其测试方法有重要意义。

当前纤维摩擦系数测试方法多采用罗得氏法(Roeder)，其原理是将纤维以一定角度包围在摩擦辊上，纤维两端施加相等张力，当减少纤维一端张力或转动摩擦辊时，由于纤维与摩擦辊表面存在摩擦力，纤维一端张力会变小，借助测力装置测得该张力变化，根据欧拉公式，计算得到纤维摩擦系数。采用该原理测试纤维摩擦系数的仪器以Y151型纤维摩擦系数测定仪为代表，其特点主要是以单项电容运转异步电机及齿轮变速箱带动摩擦辊转动，并借用扭力天平作为测力装置。该仪器通过齿轮变速箱只能设定8档摩擦辊转动速度，不能提供更多转动速度，以研究摩擦辊转速对纤维摩擦系数的影响。 该仪器测力装置使用扭力天平，其力值分辨率较低(0.5×10^-3cN)，力值测量范围较小(250×10^-3cN)，转动扭力天平手柄以及人工目测读数可能造成操作误差，并且对操作人员的熟练程度要求较高。因此，根据纤维摩擦系数的测试需求，迫切需要一种电子式的纤维摩擦系数测试，力值精度高和量程大且摩擦辊转动速度可通过输入步进电机频率准确调节的纤维摩擦系数测试仪，以提高测试结果准确度和测试效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维摩擦系数测试装置及其测试方法，主要解决上述现有技术所存在的问题，其测试精度高、测试效率高，并可实时显示摩擦力波动变化曲线，自动分析纤维摩擦系数及测试过程中摩擦力变异大小。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种纤维摩擦系数测试装置，其特征在于：它包括摩擦辊、挂钩、第一张力夹、第二张力夹、第一步进电机、力传感器、放大器、第一脉冲分配器、计算机及其输入输出设备；其中：该摩擦辊上挂有呈包围角的试样；该第一张力夹夹住试样一端，且该第一张力夹通过挂钩与力传感器连接；该力传感器的力值分辨率0.25×10^-3cN以下，力值测量范围1000×10^-3cN以上；该力传感器进一步通过放大器与计算机连接；该第二张力夹夹住试样另一端并使第二张力夹自由挂在摩擦辊另一面；该摩擦辊由计算机通过第一脉冲分配器控制的第一步进电机驱动转动。

所述的纤维摩擦系数测试装置，其特征在于：该装置进一步包括第二步进电机、第一齿轮、同步齿轮带、第二齿轮、丝杆、螺块、上限制器、下限 制器、第二脉冲分配器；其中：该丝杆竖立设置并在丝杆上设置螺块，该螺块连接摩擦辊；该丝杆一端连接由第一齿轮、同步齿轮带、第二齿轮组成的传动结构，该传动结构由计算机通过第二脉冲分配器控制的第二步进电机连接驱动；该螺块的上下活动路径分别具有上限制器和下限制器。

所述的纤维摩擦系数测试装置，其特征在于：该输入输出设备为显示器和/或打印机。

一种纤维摩擦系数测试方法，其特征在于：它采用如上所述的测试装置，具体步骤包括：

A第一张力夹和第二张力夹夹住试样的两端，再把试样挂在摩擦辊上，第一张力夹挂在挂钩上，第二张力夹自由挂在摩擦辊另一面，此时，骑挂在摩擦辊上的试样两端受到相同张力作用；

B进行摩擦辊转动测试纤维摩擦：

计算机通过第一脉冲分配器驱动第一步进电机带动摩擦辊转动，由于摩擦作用摩擦辊带动试样在摩擦辊表面移动，第一张力夹重量缓慢地加载到挂钩上，计算机接收到与挂钩相连的力传感器和放大器的负荷信号，在输出设备上实时显示负荷－时间曲线，到设定时间后，摩擦辊停止转动；

C计算机自动分析负荷－时间曲线，得到纤维试样的摩擦力，根据欧拉公式计算出纤维摩擦系数。

一种纤维摩擦系数测试方法，其特征在于：它采用如上所述的测试装置，具体步骤包括：

A第一张力夹和第二张力夹夹住试样的两端，再把试样挂在摩擦辊上，第一张力夹挂在挂钩上，第二张力夹自由挂在摩擦辊另一面，此时，骑挂在 摩擦辊上的试样两端受到相同张力作用；

B1进行摩擦辊升降测试纤维摩擦：