本发明专利技术公开了一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置和方法，包括平动摩擦副组件、转动摩擦副组件、以及用于测试摩擦力的测力台；所述平动摩擦副组件包括第一电机，第一电机通过旋转带动齿条沿导轨做直线运动；在所述齿条的一端端部固定连接有平动摩擦测试块，平动摩擦测试块的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，平动摩擦测试块的下方为测力台；所述转动摩擦副组件包括第二箱体，在第二箱体内设置有第二底座，在第二底座上安装有第二电机，在第二电机的输出端安装有锥齿轮组件带动转轴转动；在所述转轴的底端端部连接有转动摩擦测试块，转动摩擦测试块的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，转动摩擦测试块的下方为测力台。
A Testing Device and Method for Friction between Textile Material and Skin
【技术实现步骤摘要】
一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置及方法
本专利技术涉及纺织材料领域，具体地说，特别涉及到一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置及方法。
技术介绍
人体与服装每时每刻都会发生相互力学作用，该作用可以被分解为垂直于皮肤表面的压力以及平行于皮肤表面的摩擦力。后者在功能上可以改变皮肤形变和皮下微血管形态，在主观感受上也可以直接影响纺织材料成衣的穿着舒适感。为此定量与分析研究纺织材料与皮肤之间的摩擦力具有重要科学意义。现有的商业化纺织材料的摩擦力测试仪器主要由材料拉伸实验机改装或是利用KES、FAST等织物风格仪进行测量，国产设备YG821织物性能测试仪也可以完成纺织材料的摩擦力测试。然而上述前两类设备可以测试的织物种类有限，作为国产设备的后者由于长久不更新换代以至于也无法适用于当前的测试精度要求。中国专利201510989945.5，201621298021.7，201620525692.6，201720114745.X与文献[Brushmodeltopredictthefrictionofhairytextilefabricsfromindentationmeasurements,Wear,2012,296:519-527.]分别提出几种用于测试织物或薄膜摩擦系数的设备，其特点是方便快捷，测试织物种类丰富，工作效率高，测量结果相对精确。然而其基本原理一致，都是采用弹簧或推杆加装力传感器驱动滑块在织物或薄膜上滑动，根据传感器读出拉力值，进而计算摩擦系数。这些专利设备也仅能测量和分析纺织材料在受到平动时的摩擦系数情况，其滑动形式较为单一。中国专利201810170130.8，201010614457.3提出将织物绕置于圆柱形辊筒或手臂上，并利用拉力传感器放置于织物两端，可以测量织物与圆柱体曲面接触时的摩擦力。然而，由于摩擦测试时，圆柱体需要保持运动，其与柔性织物并不能保证全部接触，且圆柱体易与织物发生摩擦，为此其测试结果精确程度有待考量。文献[Friction,AccessingFabricfrictionwithanovelfabricsufacetester,AutexResearchJournal,2005,5(4):194-201]提出了一种转动摩擦的测量方法，即将织物绑缚在圆环外部，由转轴带动圆环与织物运动，根据转轴的扭矩计算织物在平面上的转动摩擦力的方法。然而由于织物表面毛羽的牵拉作用导致实际摩擦力与计算的摩擦力有差异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置和方法，以解决现有技术中存在的问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置，包括平动摩擦副组件、转动摩擦副组件、以及用于测试摩擦力的测力台；所述平动摩擦副组件包括第一箱体、在第一箱体内设置有第一底座，在第一底座上安装有第一电机，在第一电机的输出端安装有齿轮，齿轮与下方的齿条啮合，所述齿条的主体设置在导轨内，通过第一调速开关对第一电机转速进行调控，进而通过旋转带动齿条沿导轨做可调速的往复直线运动；在所述齿条的一端端部固定连接有平动摩擦测试块，平动摩擦测试块的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，平动摩擦测试块的上方通过螺丝固定头第一砝码，第一砝码用于完成不同压力条件下的摩擦测试，摩擦测试块的下方为测力台；所述转动摩擦副组件包括第二箱体，在第二箱体内设置有第二底座，在第二底座上安装有第二电机，在第二电机的输出端安装有锥齿轮组件带动转轴转动，在第二箱体顶部设置有第二调速开关，第二调速开关用于对第二电机的转速进行调节，进而调整转轴的转速，实现不同旋转速度条件下的摩擦测试；在所述转轴的底端端部连接有转动摩擦测试块，转动摩擦测试块的上方通过螺丝固定有第二砝码，第二砝码用于完成不同压力条件下的摩擦测试，转动摩擦测试块的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，转动摩擦测试块的下方为测力台。进一步的，所述平动摩擦测试块和转动摩擦测试块的形状包括半球体、半圆柱体和方体。进一步的，在所述第一箱体的一组侧板上设有一开口，导轨的两端分别伸出开口。进一步的，所述转轴的顶部通过轴承与定位板连接，定位板固定在第二箱体的顶部。一种纺织材料与皮肤间平动摩擦系数的测试方法，包括如下步骤：1)将人造皮肤贴在平动摩擦测试块的底面，并将待测试的纺织材料贴在平动摩擦测试块下方的测力台上；2)启动测力台和第一电机，第一电机通过齿条推动平动摩擦测试块在测力台上移动，人造皮肤和纺织材料构成平动摩擦副；测力台记录下摩擦力-速度曲线；3)根据摩擦力-速度曲线，获取摩擦力曲线自初始上升至最大时的最大静摩擦力Fs,max；最大静摩擦力Fs,max对应的摩擦副滑动时间动静临界点TL；曲线起点至最大静摩擦力这一段摩擦力-速度曲线的平均静摩擦力Fs；最大静摩擦力至曲线终点这一段的平均动摩擦力Fd；最后根据库伦摩擦定律求解出平动摩擦系数μd一种纺织材料与皮肤间转动摩擦系数的测试方法，包括如下步骤：1)将人造皮肤贴在转动摩擦测试块的底面，并将待测试的纺织材料贴在转动摩擦测试块下方的测力台上转动，2)启动测力台和第二电机，第二电机通过锥齿轮组件带动转轴和转动摩擦测试块转动，人造皮肤和纺织材料构成转动摩擦副；测力台记录下摩擦力-速度曲线；3)根据摩擦力-速度曲线，获取周期T和周期内平均动摩擦力Ft；最后根据库伦摩擦定律求解出周期内平均动摩擦系数μt；与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术能系统地测量与评价纺织材料与织物之间的摩擦性能。同时本方法对材料并无特殊要求，不仅是纺织品，其他二维柔性材料之间的摩擦性能皆可用于本设备的测量，如薄膜、软塑料、金属箔，甚至树叶、草皮等。本专利技术通过本设备方便、系统地评价两柔性材料之间的摩擦表现。这与目前商业用的KES、FAST织物风格仪不同。商用织物风格仪仅可以用于测量织物与金属摩擦副之间的摩擦系数、摩擦力等参数。此外与其他专利中提出的设备不同在于，本专利技术另有三种不同形状的摩擦副可方便更换，也可以增加砝码调节摩擦副重量，用以测量不同接触面积、不同压力条件下的摩擦行为，且有平动和转动两种运动模式，用以评价不同运动模式带来的影响。附图说明图1为本专利技术所述的纺织材料与皮肤间转动摩擦系数的测试装置的示意图。图2为本专利技术所述的平动摩擦测试的测试曲线图。图3为本专利技术所述的转动摩擦测试的测试曲线图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例1平动摩擦测试：本实施例采用人造皮肤一块(5cm*5cm)贴在表面光滑的镀铬方体平动摩擦测试块(5cm*5cm*4cm，500g)底部，并将一纯棉平纹织物(10cm*40cm)贴于测力台(40cm*40cm)上。贴时，需保持柔性材料的平整、光滑，且人造皮肤需完全覆盖方体底部不留空。启动测力台和第一电机，第一电机通过齿条推动平动摩擦测试块在测力台上移动，人造皮肤和纺织材料构成平动摩擦副；测力台记录下摩擦力-速度曲线；完成一次测试。图2显示了本次测试曲线，各指标结果显示于表1。从曲线中可以看出，随着时间的增加，静摩擦力逐渐增大至最大值，此时摩擦副仍保持静止，待静摩擦本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置，其特征在于，包括平动摩擦副组件(1)、转动摩擦副组件(2)、以及用于测试摩擦力的测力台(3)；所述平动摩擦副组件(1)包括第一箱体(11)、在第一箱体(11)内设置有第一底座(12)，在第一底座(12)上安装有第一电机(13)，在第一电机(13)的输出端安装有齿轮(14)，齿轮(14)与下方的齿条(15)啮合，所述齿条(15)的主体设置在导轨(16)内，通过第一调速开关(17)对第一电机(13)转速进行调控，进而通过旋转带动齿条(15)沿导轨(16)做可调速的往复直线运动；在所述齿条(15)的一端端部固定连接有平动摩擦测试块(18)，平动摩擦测试块(18)的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，平动摩擦测试块(18)的上方通过螺丝固定头第一砝码(19)，第一砝码(19)用于完成不同压力条件下的摩擦测试，摩擦测试块(18)的下方为测力台(3)；所述转动摩擦副组件(2)包括第二箱体(21)，在第二箱体(21)内设置有第二底座(22)，在第二底座(22)上安装有第二电机(23)，在第二电机(23)的输出端安装有锥齿轮组件(24)带动转轴(25)转动，在第二箱体(21)顶部设置有第二调速开关(26)，第二调速开关(26)用于对第二电机(23)的转速进行调节，进而调整转轴(25)的转速，实现不同旋转速度条件下的摩擦测试；在所述转轴(25)的底端端部连接有转动摩擦测试块(27)，转动摩擦测试块(27)的上方通过螺丝固定有第二砝码(28)，第二砝码(28)用于完成不同压力条件下的摩擦测试，转动摩擦测试块(27)的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，转动摩擦测试块(27)的下方为测力台(3)。...
【技术特征摘要】
1.一种纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置，其特征在于，包括平动摩擦副组件(1)、转动摩擦副组件(2)、以及用于测试摩擦力的测力台(3)；所述平动摩擦副组件(1)包括第一箱体(11)、在第一箱体(11)内设置有第一底座(12)，在第一底座(12)上安装有第一电机(13)，在第一电机(13)的输出端安装有齿轮(14)，齿轮(14)与下方的齿条(15)啮合，所述齿条(15)的主体设置在导轨(16)内，通过第一调速开关(17)对第一电机(13)转速进行调控，进而通过旋转带动齿条(15)沿导轨(16)做可调速的往复直线运动；在所述齿条(15)的一端端部固定连接有平动摩擦测试块(18)，平动摩擦测试块(18)的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，平动摩擦测试块(18)的上方通过螺丝固定头第一砝码(19)，第一砝码(19)用于完成不同压力条件下的摩擦测试，摩擦测试块(18)的下方为测力台(3)；所述转动摩擦副组件(2)包括第二箱体(21)，在第二箱体(21)内设置有第二底座(22)，在第二底座(22)上安装有第二电机(23)，在第二电机(23)的输出端安装有锥齿轮组件(24)带动转轴(25)转动，在第二箱体(21)顶部设置有第二调速开关(26)，第二调速开关(26)用于对第二电机(23)的转速进行调节，进而调整转轴(25)的转速，实现不同旋转速度条件下的摩擦测试；在所述转轴(25)的底端端部连接有转动摩擦测试块(27)，转动摩擦测试块(27)的上方通过螺丝固定有第二砝码(28)，第二砝码(28)用于完成不同压力条件下的摩擦测试，转动摩擦测试块(27)的底面用于固定人造皮肤或待测试的纺织材料，转动摩擦测试块(27)的下方为测力台(3)。2.根据权利要求1所述的纺织材料与皮肤间摩擦性能的测试装置，其特征在于：所述平动摩擦测试块(18)和转动摩擦测试块(27)的形状包括半球体、半圆柱体和...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙光武，陈晓娜，张罗兰，陈郁，张云，胡文锋，高伟洪，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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