一种纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法制造方法及图纸

本申请提供一种纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法，特别适用于碳纤维生产领域，所述装置包括：控制器和排列设置的自动退丝纱架、轨道和缠纱机构；所述缠纱机构包括水平设置的平行于轨道的旋转主轴、套设在旋转主轴上的收卷辊筒和驱动旋转主轴转动的驱动电机；所述轨道上设置有行走小车；所述行走小车上设置有导辊结构；所述导辊结构上设有张力传感器。本申请可一次性采集多个有效数据，更能直观、系统的评价纤维丝束展纱性能；该方法在碳纤维展纱性能方面相比现有技术具有很大优势，该方法既可评价预浸料生产过程中碳纤维展纱性能，又可评价压力容器、管道等缠绕工艺过程中碳纤维丝束的展纱性能，对碳纤维制件加工工艺具有很强的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法
本专利技术涉及一种纤维性能测试装置及测试方法，尤其涉及一种纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，我国对纤维尤其是碳纤维的需求量持续快速增长，现已成为全球最具活力和市场潜力的碳纤维市场增长点。碳纤维作为一种优良的增强材料被广泛应用于航空航天、轨道交通、风力发电、体育休闲等领域。其中，压力容器和预浸料生产是两个重要子方向。在压力容器和预浸料生产中，碳纤维丝束的展纱性能是评价其加工工艺性的重要指标，如纤维的展纱宽度小，则压力容器缠绕工艺层数少，降低复合材料中碳纤维强度发挥效率，影响压力容器品质；若纤维的展纱宽度不均匀，则预浸料纤维束之间会产生搭接或缝隙，影响预浸料面密度及外观，降低碳纤维增强复合材料的性能。因此适当的纤维展纱宽度及较好的展纱稳定性是制备高性能碳纤维增强复合材料的重要前提。目前，江苏恒神提供了一种针对预浸料生产过程中，碳纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法(专利号：ZL201610972149.5)，该测试方法可评价碳纤维的展纱宽度及展纱率，但数据采集量小，离散性大，且只能评价丝束在预浸料生产中的展纱宽度，不能评价展纱宽度稳定性、展宽分布趋势等，对于压力容器等采用绕成型工艺的复合材料制品不具备指导意义。
技术实现思路
本申请为解决上述技术问题而提供。本申请所采取的技术方案是：一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，包括：控制器和排列设置的自动退丝纱架、轨道和缠纱机构；所述缠纱机构包括水平设置的平行于轨道的旋转主轴、套设在旋转主轴上的收卷辊筒和驱动旋转主轴转动的驱动电机；所述轨道上设置有行走小车；所述行走小车上设置有导辊结构：用于将从退丝纱架上退下的丝线输送至所述收卷辊筒上缠绕；所述导辊结构上设有张力传感器，配置用于检测传输中纱线的传输张力；所述控制器配置用于：控制所述驱动电机的转速,使得驱动电机的转速与行走小车的行走速度匹配；接收张力传感器的张力信号并发送给所述自动退丝纱架；所述自动退丝纱架配置用于：接收所述张力信号并根据所述张力信号提高或降低纤维丝束的退丝张力。进一步的，所述控制器具体配置用于:控制所述行走小车的运动速度与驱动电机的转速满足以下公式：V1≥L+n；0≤n≤m；其中：L为设定展纱宽度；n为设定展纱宽度调节值；m为展纱宽度允许最大调节值。进一步的，所述导辊结构包括至少一对导辊组，每对所述导辊组包括沿纤维丝束的传输方向顺序排布且上下交错的上导辊和下导辊。进一步的，所述行走小车与缠纱机构相邻一端中部固定设有丝嘴。进一步的，所述行走小车上设置有感应辊；所述感应辊包括固定轴和套在固定轴上的旋转套筒；所述张力传感器设置在所述固定轴的靠近端部的下方，且与所述固定轴接触连接。进一步的，所述收卷辊筒上设有与收卷辊筒轴线平行的尺度线，用于测量收卷辊筒上每一圈纱线的宽度。一种使用上述的纤维丝束展纱性能测试装置测试纤维丝束展纱性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：将自动退丝纱架上的纤维丝束的端部牵伸经过轨道上的行走小车后固定在缠纱机构的收卷辊筒表面；启动自动退丝纱架、行走小车和旋转电机；控制退丝纱架以设定张力退丝；控制行走小车和旋转电机的转速匹配；判断驱动电机转动设定圈数后停止自动退丝纱架、行走小车和旋转电机；统计收卷辊筒上每一圈纱线的宽度；绘制纱宽度分布直方图；统计各圈纱线宽度的最大值、最小值和高频率值，计算纱线展纱宽度的平均值、稳定性和展纱率。展纱宽度稳定性采用“变异系数％”来表示，记为C.V.％，计算公式如下：C.V.％＝σ/|Z|×100％；Z＝(∑Zi)/n；其中：Z为纤维丝束展纱宽度的平均值；Zi为纤维丝束展纱宽度测量值；σ为纤维丝束展纱宽度标准差；展纱率计算公式如下：展纱率％＝(Z-Z0)/Z0×100％；其中：Z为纤维丝束展纱宽度的平均值；Z0为纤维丝束展纱前丝束宽度的平均值。进一步的，所述控制自动退丝纱架以设定张力退丝具体为：接收由控制器发送的张力传感器感应的张力信号；判断所述张力信号小于设定张力时,提高退丝张力；判断所述张力信号大于设定张力时,降低退丝张力；判断所述张力信号等于设定张力时,维持退丝张力不变。进一步的，所述设定张力的范围为5N-80N。进一步的，所述控制行走小车和旋转电机的转速匹配具体为：控制所述行走小车的运动速度与驱动电机的转速满足以下公式：V1≥L+n；0≤n≤m；其中：L为设定展纱宽度；n为设定展纱宽度调节值；m为展纱宽度允许最大调节值。本申请具有的优点和积极效果是：本申请的一种纤维丝束展纱性能测试装置及测试方法，可一次性采集多个有效数据，更能直观、系统的评价纤维丝束展纱性能；而且该方法在碳纤维展纱性能方面相比现有技术具有很大优势，该方法既可评价预浸料生产过程中碳纤维展纱性能，又可评价压力容器、管道等缠绕工艺过程中碳纤维丝束的展纱性能，对碳纤维制件加工工艺具有很强的指导意义。除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本申请所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将在下文中结合附图作进一步详细的说明。附图说明图1是本申请一种纤维丝束展纱性能测试装置结构示意图；图2是本申请感应辊和张力传感器结构示意图；图3是本申请具体测试实施例的展纱宽度分布直方图。图中：1控制器；2自动退丝纱架；3轨道；4缠纱机构；410旋转主轴；420收卷辊筒；430驱动电机；5行走小车；6导辊结构；610导辊组；7张力传感器；8丝嘴；9感应辊；910固定轴；920旋转套筒具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。如图1和图2所示，一种纤维丝束展纱性能测试装置，包括：控制器1和排列设置的自动退丝纱架2、轨道3和缠纱机构4；所述缠纱机构4包括水平设置的平行于轨道3的旋转主轴410、套设在旋转主轴410上的收卷辊筒420和驱动旋转主轴410转动的驱动电机430；所述轨道3上设置有行走小车5；所述行走小车5上设置有导辊结构6：用于将从自动退丝纱架2上退下的丝线输送至所述收卷辊筒420上缠绕。所述导辊结构6上设有张力传感器7，配置用于检测传输中纱线的传输张力。所述控制器1配置用于：控制所述驱动电机430的转速,使得驱动电机430的转速与行走小车5的行走速度匹配；接收张力传感器7的张力信号并发送给所述自动退丝纱架2。所述自动退丝纱架2配置用于：接收所述张力信号并根据所述张力信号提高或降低纤维丝束的退丝张力。上述方案中控制器1通过张力传感器7获取丝束张力大小情况，并将张力信号发送到自动退丝纱架2，便于自动退丝纱架2对纤维丝束张力的控制，有助于纤维丝束展纱性能的准确评价。在一优选实施例中，所述控制器1具体配置用于:控制所述行走小车5的运动速度与驱动电机430的转速满足以下公式：V1≥L+n；0≤n≤m；其中：L为设定展纱宽度；n为设定展纱宽度调节值；m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，包括：控制器(1)和排列设置的自动退丝纱架(2)、轨道(3)和缠纱机构(4)；所述缠纱机构(4)包括水平设置的平行于轨道(3)的旋转主轴(410)、套设在旋转主轴(410)上的收卷辊筒(420)和驱动旋转主轴(410)转动的驱动电机(430)；所述轨道(3)上设置有行走小车(5)；所述行走小车(5)上设置有导辊结构(6)：用于将从自动退丝纱架(2)上退下的丝线输送至所述收卷辊筒(420)上缠绕；所述导辊结构(6)上设有张力传感器(7)，配置用于检测传输中纱线的传输张力；所述控制器(1)配置用于：控制所述驱动电机(430)的转速,使得驱动电机(430)的转速与行走小车(5)的行走速度匹配；接收张力传感器(7)的张力信号并发送给所述自动退丝纱架(2)；所述自动退丝纱架(2)配置用于：接收所述张力信号并根据所述张力信号提高或降低纤维丝束的退丝张力。

【技术特征摘要】
1.一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，包括：控制器(1)和排列设置的自动退丝纱架(2)、轨道(3)和缠纱机构(4)；所述缠纱机构(4)包括水平设置的平行于轨道(3)的旋转主轴(410)、套设在旋转主轴(410)上的收卷辊筒(420)和驱动旋转主轴(410)转动的驱动电机(430)；所述轨道(3)上设置有行走小车(5)；所述行走小车(5)上设置有导辊结构(6)：用于将从自动退丝纱架(2)上退下的丝线输送至所述收卷辊筒(420)上缠绕；所述导辊结构(6)上设有张力传感器(7)，配置用于检测传输中纱线的传输张力；所述控制器(1)配置用于：控制所述驱动电机(430)的转速,使得驱动电机(430)的转速与行走小车(5)的行走速度匹配；接收张力传感器(7)的张力信号并发送给所述自动退丝纱架(2)；所述自动退丝纱架(2)配置用于：接收所述张力信号并根据所述张力信号提高或降低纤维丝束的退丝张力。2.如权利要求1所述的一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，所述控制器(1)具体配置用于:控制所述行走小车(5)的运动速度与驱动电机(430)的转速满足以下公式：V1≥L+n；0≤n≤m；其中：L为设定展纱宽度；n为设定展纱宽度调节值；m为展纱宽度允许最大调节值。3.如权利要求1或2所述的一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，所述导辊结构(6)包括至少一对导辊组(610)，每对所述导辊组(610)包括沿纤维丝束的传输方向顺序排布且上下交错的上导辊和下导辊。4.如权利要求1或2所述的一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，所述行走小车(5)与缠纱机构(4)相邻一端中部固定设有丝嘴(8)。5.如权利要求1或2所述的一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，所述行走小车(5)上设置有感应辊(9)；所述感应辊(9)包括固定轴(910)和套在固定轴上的旋转套筒(920)；所述张力传感器(7)设置在所述固定轴(910)的靠近端部的下方，且与所述固定轴(910)接触连接。6.如权利要求1或2所述的一种纤维丝束展纱性能测试装置，其特征在于，所述收卷辊筒(420)上设有与收...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁樑，王军，张永明，张珊珊，朱佳文，郭瑞彦，王非，张云平，翟乐，廉信淑，方静，杨丽云，翟华，
申请(专利权)人：合肥工业大学，中安信科技有限公司，康得碳谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34