[发明专利]一种纤维耐磨性测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种纤维耐磨性测试装置及方法，装置包括张力施加机构、纱架、张力测试机构、摩擦辊、展纱机构、毛丝收集机构、纤维卷绕机构，本装置可有效控制纤维牵伸张力和速率，且具有较大调节范围，提高了测试的稳定性和适用性；通过可调节夹持力的毛丝收集机构，实现了毛丝的快速高效收集，得到的耐磨性数据为毛丝质量，精确可靠；测试效率高、操作简单，成本低，通过设定牵伸长度可获得不同长度纤维试样的耐磨性数据；通过调节摩擦辊的数量和相对位置，可以适用于不同纤维的不同应用情况。

技术领域

本发明属于纤维复合材料技术领域，具体涉及一种纤维耐磨性测试装置及方法。

背景技术

纤维复合材料因具有较好的力学强度与稳定性、可长期贮存等优点，近年来得到了迅速发展，尤其在航空航天、医疗、电子、机械等领域得到了越来越广泛的应用。其中，纤维的耐磨性对于纤维的应用有着相当重要的意义，它的准确表征有助于复合材料制品在设计过程中获得更准确的设计参数，得到性能优异的产品。目前针对纤维耐磨性，并没有普遍适用且简单有效的测试装置。中国专利CN 105445131A中公开了一种纤维丝束耐磨性能的测试方法及装置，该方法通过使纤维丝束通过夹角为60度的镀铬不锈钢细棒，在细棒前后都设置CCD相机测量毛丝量的变化值。纤维在该装置中通过镀铬不锈钢棒摩擦，比较贴近纤维应用的实际情况，但仍存在几点问题：(1)该装置在牵引纤维时无法实现张力测量与控制；(2)该装置牵引纤维的速度慢，仅为0.1～10转/分钟，导致测得毛丝量与实际应用时不符；(3)该装置的展纱辊不能充分展纱，使得CCD相机只能观察到纤维束外表面的毛丝，无法检测到纤维束中的毛丝，且当纤维牵引速度较快时，CCD相机不能清晰观察到毛丝，从而导致测得的毛丝量不准确；(4)该装置测试得到的耐磨性数据为毛丝个数，有很大局限性，且肉眼清点个数的过程效率低下、易出错，同时该装置测量的纤维长度仅为2m，可靠性较低；(5)该装置采用多个CCD相机，成本高、维护要求高。因此，急需开发一种适用范围广、毛丝量准确、操作简单、成本低的纤维耐磨性测试方法及装置，为纤维的性能测试提供更准确的数据。

发明内容

本发明为解决纤维耐磨性测试装置的牵伸速度慢、张力波动大，高速相机成本高、测试效率低、毛丝量测试范围小，毛丝量数据不准确等问题，在纤维纱架上安装张力施加和控制机构，并在纤维卷绕机构前安装展纱机构和毛丝收集机构，最终测量毛丝收集机构处的毛丝重量，从而提供了一种纤维耐磨性测试装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纤维耐磨性测试装置，包括张力施加机构、纱架、张力测试机构、摩擦辊、展纱机构、毛丝收集机构、纤维卷绕机构，张力施加机构与纱架连接，在纱架与纤维卷绕机构之间依次设置有张力测试机构、摩擦辊、展纱机构和毛丝收集机构，所述张力施加机构、张力测试机构和纤维卷绕机构通过电路与控制终端连接，以使控制终端完成对张力施加机构、张力测试机构和纤维卷绕机构的数据监控与控制参数的设定。

在上述技术方案中，所述张力施加机构与纱架的转动轴连接通过驱动纱架转动对纤维施加张力。

在上述技术方案中，所述张力施加机构为磁粉制动器、伺服电机、力矩电机，或其组合，可为纤维提供在5N～200N之间任意稳定的牵引张力值，精度为0.1N。

在上述技术方案中，所述张力测试机构为张力传感器、扭矩传感器，或其组合，监测纤维在测试牵引过程中受到的牵引张力值，牵引张力值的范围为0N～200N，精度为0.1N。

在上述技术方案中，所述摩擦辊，能够转动或固定，数量为3～20，相对位置可调节，相邻摩擦辊之间所形成的夹角相同，且为60～120度之间任意值。

在上述技术方案中，所述毛丝收集机构，包括相互接触的2片海绵片，海绵片之间夹持纤维用以收集毛丝。