一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法技术

本发明专利技术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。

An Experimental Method for Simulating Friction between Fiber Bundle and Reed in Weaving

【技术实现步骤摘要】
一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法
本专利技术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。
技术介绍
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ASTMD3180，StandardTestMethodforCoefficientofFriction，YarntoSolidMaterial)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MulvihillDM，SmerdovaO，SutcliffeMP.Frictionofcarbonfibretows[J].CompositesPartA：AppliedScienceandManufacturing，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，本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术为实现上述目的，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。上述每个夹具的支撑部件不同，包括筘齿夹具支撑结构与下夹具支撑结构，筘齿夹具支撑部件由支撑部件与紧固部件直接连接。所述下夹具支撑部件为凸起状，且长度、宽度小于摩擦磨损实验仪载物台的最大尺寸。上述每个夹具架接部件可分为筘齿架接与纤维束架接，筘齿架接用于筘齿夹具，包括筘齿卡槽，内部卡有织机上所用的钢筘片段，架接部件包括紧固螺栓、紧固螺母、限位金属片、纤维束通道、弹簧垫圈与架接平台。紧固螺栓、紧固螺母与弹簧垫圈相互配合将纤维束挤压至限位金属片表面，纤维束固定在纤维束管道与架接平台上。特别的，每个所述纤维束架接平台为两个，对称分布于支撑底座。特别的，每个所述夹具的紧固螺母、紧固螺栓与弹簧垫圈位于固定底座的两侧，纤维束通道垂直于紧固螺栓，限位金属片垂直于紧固螺栓。由以上技术方案可知，本专利技术提供一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，能够通过所述支撑部件、紧固部件以及架接部件的共同使用，并配合摩擦磨损实验仪，对纤维束进行摩擦磨损方面的分析，在原有的摩擦磨损方法的基础上，实现筘齿与纤维束悬空接触，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，一次打印，多次使用，可设计性较强，夹具的相互配合在原有的基础上提供纤维束摩擦评价的新方案，使摩擦磨损领域达到新高度。本专利技术实施例中以部分无机纤维束样品为研究对象，就法向负载、纤维束张力、摩擦速率对织造过程中打纬期间经纱和钢筘之间的影响进行了实验分析，表1为具体的摩擦实验参数。表1本专利技术实施例纤维束摩擦实验参数附图说明图1为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法的夹具使用示意图；图2为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法的筘齿夹具示意图；图3为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法的下夹具示意图图4为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法实施例一所述纤维束在表一所述条件下摩擦实验后形貌图；图5为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法实施例一所述纤维束在表一所述条件下时间对纤维束摩擦力Ff的实验曲线图6为本专利技术一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法实施例一所述纤维束在表一所述条件下时间对纤维束摩擦系数COF的实验曲线附图中所示标号：1-紧固螺母；2-紧固螺栓；3-纤维束通道；4-限位金属片；5-样品纤维束；6-架接平台；7-限位槽；8-固定底座；9-筘齿夹具固定柱二；10-筘齿夹具固定柱一；11-筘齿夹具限位柱；12-筘齿夹具支撑底座；13-筘齿；14-弹簧垫圈；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1-6所示，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评价织造中筘齿与纤维束的摩擦磨损。每个所述下夹具包括支撑部件、紧固部件与架接部件，支撑部件包括固定底座8，固定底座8为凸起状；紧固部件包括限位槽7，限位槽7位于固定底座8上；架接部件包括紧固螺母1、紧固螺栓2、纤维束通道3、限位金属片4与架接平台6，紧固螺栓2、紧固螺母1与弹簧垫圈14、限位金属片4共同作用将纤维束自由端固定在位于固定底座8上的纤维束通道3内，紧固螺母1与紧固螺栓2位于固定底座8的两侧，纤维束通道3垂直于紧固螺栓2，限位金属片4垂直于紧固螺栓2。在固定底座8的两端分别设有架接部件，由于摩擦磨损实验仪载物台的不同，在两架接平台6下方设有若干用以固定底座8的限位槽7。每个所述筘齿夹具包括支撑部件与紧固部件，支撑部件包括筘齿夹具支撑底座12，支撑底座12为凹字状，筘齿13与筘齿夹具支撑底座12胶接连接为一个整体。紧固部件包括筘齿夹具限位柱11、筘齿夹具固定柱一10与筘齿夹具固定柱二9。每个所述筘齿夹具与下夹具呈垂直排列配合摩擦磨损实验仪，用以评价筘齿与纤维束的摩擦磨损性能，夹具的相互配合在原有的基础上提供纤维束摩擦磨损评价的新方案。以上所述所有夹具的尺寸，可根据实际摩擦纤维束的接触宽度进行调整，若测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其特征在于，包括下夹具、筘齿夹具，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；每个所述下夹具包括支撑部件、紧固部件与架接部件，支撑部件包括固定底座8，固定底座8为凸起状；紧固部件包括限位槽7，限位槽7位于固定底座8上；架接部件包括紧固螺母1、紧固螺栓2、纤维束通道3、限位金属片4与架接平台6，紧固螺栓2、紧固螺母1与弹簧垫圈14、限位金属片4共同作用将纤维束自由端固定在位于固定底座8上的纤维束通道3内，紧固螺母1与紧固螺栓2位于固定底座8的两侧，纤维束通道3垂直于紧固螺栓2，限位金属片4垂直于紧固螺栓2。在固定底座8的两端分别设有架接部件，由于摩擦磨损实验仪载物台的不同，在两架接平台6下方设有若干用以固定底座8的限位槽7。每个所述筘齿夹具包括支撑部件与紧固部件，支撑部件包括筘齿夹具支撑底座12，支撑底座12为凹字状，筘齿13与筘齿夹具支撑底座12胶接连接为一个整体。紧固部件包括筘齿夹具限位柱11、筘齿夹具固定柱一10与筘齿夹具固定柱二9。

【技术特征摘要】
1.一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其特征在于，包括下夹具、筘齿夹具，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；每个所述下夹具包括支撑部件、紧固部件与架接部件，支撑部件包括固定底座8，固定底座8为凸起状；紧固部件包括限位槽7，限位槽7位于固定底座8上；架接部件包括紧固螺母1、紧固螺栓2、纤维束通道3、限位金属片4与架接平台6，紧固螺栓2、紧固螺母1与弹簧垫圈14、限位金属片4共同作用将纤维束自由端固定在位于固定底座8上的纤维束通道3内，紧固螺母1与紧固螺栓2位于固定底座8的两侧，纤维束通道3垂直于紧固螺栓2，限位金属片4垂直于紧固螺栓2。在固定底座8的两端分别设有架接部件，由于摩擦磨损实验仪载物台的不同，在两架接平台6下方设有若干用以固定底座8的限位槽7。每个所述筘齿夹具包括支撑部件与紧固部件，支撑部件包括筘齿夹具支撑底座12，支撑底座12为凹字状，筘齿13与筘齿夹具支撑底座12胶接连接为一个整体。紧固部件包括筘齿夹具限位柱11、筘齿夹具固定柱一10与筘齿夹具固定柱二9。2.根据权利要求1所述一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其特征在于每个纤维束架接平台6为两个，对称分布于固定底座8上。3.根据权利要求1所述一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其特征在于每个所述夹具紧固螺母1、紧固螺栓2与弹簧垫圈14位于固定底座8的两侧，纤维束通道3垂直于紧固螺栓2，限位金属片4垂直于紧固螺栓2。4.根据权利要求1所述一种模拟织造中纤维束/钢筘间摩擦的实验方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宁，王玉，李帅，焦亚男，陈利，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12