[发明专利]一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法

说明书

本发明涉及一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，包括下夹具、筘齿夹具，筘齿夹具与下夹具配合以评价织造中筘齿与纤维束的摩擦磨损，所述每个夹具包括支撑部件、紧固部件与架接部件，能够通过所述支撑部件、紧固部件以及架接部件的共同作用，配合摩擦磨损实验机对纤维束进行摩擦磨损方面的评价分析，完善现有的摩擦方法，实现纤维束与筘齿在悬空工况下可控张力的摩擦，无需大型绞盘、悬臂等摩擦副，无需复杂的传动装置，装置简单高效，可导出预加载阶段及加载阶段轴向摩擦力、法向摩擦力、摩擦系数、温度、水平位移与时间关系曲线。

技术领域

本发明专利涉及纤维束摩擦磨损的测试方法，尤其涉及一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，属于纤维束物理特性的测试领域。

背景技术

随着复合材料领域的不断发展，以织物为增强相的复合材料因其高模量高强度的特点得到广泛的应用，但在织物织造过程中打纬期间经纱和钢筘之间的摩擦磨损十分严重，纤维束的摩擦行为发生在整个织物织造与使用过程中，纤维束的摩擦损伤程度将直接影响复合材料的力学特性，为了最大限度的发挥织物在复合材料中的力学性能，国内外学者针对纤维束与筘齿间的摩擦磨损问题提出了许多的研究方法，但都无法模拟纤维束在实际织造过程中纤维束与钢筘间摩擦磨损行为。因此，对纤维束的摩擦磨损测试方法的研究，具有重要的科学和应用价值。

由美国材料与试验协会制定的纱线摩擦系数测试标准中(参见ASTM D3180，Standard Test Method for Coefficient of Friction，Yarn to Solid Material)提供了一种绞盘式测量装置，纤维束悬挂于金属圆筒表面，两自由端分别与传感器、砝码连接，金属圆筒与电机通过联轴器连接，电机带动金属圆筒运动，进而与纤维束发生摩擦作用。此装置通过纤维束与金属圆筒曲面的相对运动，测试纤维束的摩擦系数，但该装置中的金属圆筒无法改换为其他形状如金属块、金属板等，且无法改变金属曲面与纤维束的相对运动角度。

Mulvihill等人设计了一种方法讨论纤维束与机械件的摩擦(参见Mulvihill DM，Smerdova O，Sutcliffe M P.Friction of carbon fibre tows[J].Composites PartA：Applied Science and Manufacturing，2017，93：185-198.)纤维束被两块玻璃平板在一定压力条件下夹持，将纤维束从中抽拔，该抽拔力的变化反应纤维束与平板间摩擦行为。该方法实现对纤维束在两平板间的摩擦性能测试，并从接触面积变化分析了摩擦性能产生变化的原因，但纤维束在测试中处于完全被约束状态，较难反映出纤维束在实际机织工况中的摩擦状况。

为了揭示机织工况下打纬工序中经纱与钢筘之间的摩擦磨损行为，本发明提供一种模拟在可控张力作用下的悬空纤维束与金属平板间相对运动的摩擦测试方法，主要研究法向负载、纤维束张力、摩擦速率、相对摩擦角度对纤维束摩擦磨损性能的影响规律。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其用于测量纤维束摩擦磨损情况，筘齿夹具与下夹具配合评价织造中筘齿与纤维束的摩擦指标。

每个所述夹具包括支撑部件、紧固部件与架接部件。

所述支撑部件包括固定底座。所述紧固部件包括固定柱与限位槽(柱)。所述架接部件包括架接平台、紧固螺母、紧固螺栓、限位金属片、纤维束通道、弹簧垫圈。所述紧固部件与支撑部件为一整体，架接部件置于支撑部件上。

特别的，对于筘齿夹具，支撑部件与紧固部件为一个整体，紧固部件通过大小不同的两个固定柱与一个限位柱组成。

特别的，对于下夹具，紧固部件为位于支撑部件上的若干限位槽，限位槽的长度、宽度与摩擦磨损实验仪的紧固装置配合使用。