碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备

1.本实用新型属于复合材料性能测试技术领域，尤其涉及碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备。


背景技术：

2.碳纤维主要是指由碳-碳化学键结合所组成的一种具有耐热性、抗热冲击性、耐腐蚀、导热、易导电等优良特性新型材料。碳纤维复合材料最早应用在火箭、航空航天领域，但随着制备复合材料的技术的快速发展，近年来碳纤维复合材料被广泛应用到汽车、风电、体育器材、医疗器械等领域。
3.评价碳纤维复合材料力学性能的参数主要包括拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、损伤率等，这些参数的数值优劣直接关系着碳纤维复合材料产品质量。但是在碳纤维复合材料实际的深加工过程中如碳纤维收放卷、碳纤维编织、不同的碳纤维展纱方式等都会造成断丝率高，这些工艺方法都会影响碳纤维复合材料的力学性能，尤其碳纤维复合材料越来越应用到高端领域，所以标定不同工艺方法生产的碳纤维的力学性能变得越来越重要。
4.目前国标gb/t3362-2017《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》中规定了碳纤维复丝手工浸胶法制备试样的方法，其中要求碳纤维丝束在拉伸架上拉紧绷直然后对拉紧绷直的碳纤维丝束进行浸渍处理，而在实际样件制作过程中很少有专业的制样设备，可以碳纤维丝束张紧绷直，从而导致制作完成的测试样件不标准，影响测试样件的测试结果的准确性，也不能准确的反映测试样件真实的力学性能。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备，以解决现有技术中采用碳纤维复丝手工浸胶法制备试样的方法中碳纤维丝束张紧绷直较为困难的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备所采用的技术方案是：
7.碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备，包括：
8.底板：水平设置；
9.拉伸模组：设置在底板上，拉伸模组包括用于固定碳纤维丝束的第一压紧组件和第二压紧组件，第一压紧组件与第二压紧组件至少一组能够在碳纤维丝束延伸方向移动，拉伸模组的能够移动的压紧组件朝向端为拉伸端；
10.传动结构：设置在底板上，传动结构一端与拉伸模组的拉伸端传动连接；
11.驱动装置：设置在底板上，驱动装置的输出端与传动结构的一端传动连接。
12.有益效果：本实用新型中的拉伸模组中设置有第一压紧组件和第二压紧组件，第一压紧组件与第二压紧组件配合能够将碳纤维丝束的两端压紧，第一压紧组件与第二压紧组件至少一组能够在碳纤维丝束延伸方向移动，且拉伸模组的能够移动的压紧组件朝向端
为拉伸端，在驱动装置的驱动作用下，带动传动结构实现对拉伸模组中固定在第一压紧组件与第二压紧组件之间的碳纤维丝束的张紧，能够方便的实现对碳纤维丝束的张紧，方便对张紧后的碳纤维丝束进行浸渍处理，从而保证制作完成的测试样件的标准性，保证测试样件的测试结果的准确性。
13.进一步的，所述第一压紧组件与第二压紧组件均能够在碳纤维丝束延伸方向移动，拉伸模组的两端均为拉伸端，拉伸模组的左端为第一拉伸端，拉伸模组的右端为第二拉伸端；第一拉伸端与第一压紧组件组件之间设置有拉力显示结构，第二拉伸端设置有微调结构。
14.有益效果：能够分别从拉伸模组的第一拉伸端与第二拉伸端对拉伸模组中的碳纤维丝束进行张紧调节，且粗调与微调相结合，更加方便控制碳纤维丝束的张紧力。
15.进一步的，所述第一压紧组件与第二压紧组件结构相同，均包括相对固定在底板的沿左右方向延伸设置的滑轨、与滑轨滑动适配的滑块、滑块上固定设置有下压板、能够相对于下压板上下移动的上压板；上压板与下压板上下对应设置。
16.有益效果：第一压紧组件与第二压紧组件结构设置简单合理，不仅能够实现对碳纤维丝束的固定，而且还能够实现上压板与下压板相对于底板的滑动连接，为上压板与下压板夹紧的碳纤维丝束的张紧提供了条件。
17.进一步的，所述下压板上固定设置有安装板，安装板上固定有能够在上下方向伸缩的伸缩气缸，所述上压板固定在伸缩气缸活塞杆的下端。
18.有益效果：安装板与伸缩气缸的设置能够实现上压板相对于下压板上下移动。
19.所述第一拉伸端包括沿左右方向延伸设置的导轨，导轨与压紧组件的滑轨位于同一直线上，导轨滑动适配有导向块、导向块上固定有第一固定座，第一固定座与传动结构传动连接，第一固定座与第一压紧组件之间传动连接。
20.有益效果：第一拉伸端结构设置简单，且第一拉伸端的设置能够实现传动结构与第一压紧组件之间的传动连接。
21.进一步的，所述第一压紧组件包括第二固定座，第二固定座固定在下压板上；所述拉力显示结构包括固定在第一固定座上的张力传感器、固定在张力传感器右侧的第一传动拉环、固定在第二固定座上的第二传动拉环、设置在第一传动拉环与第二传动拉环之间的拉伸弹簧。
22.有益效果：拉力显示结构的设置能够方便观察对碳纤维丝束的张力力的大小。
23.所述第二压紧组件包括第三固定座，第三固定座固定在下压板上；在第二压紧组件的右侧间隔固定有第四固定座；第三固定座设有开口朝有的圆形凹槽，圆形凹槽的开口处设置有挡沿，第四固定座上开设有螺纹孔，微调结构包括细牙螺栓，细牙螺栓的一端与圆形凹槽适配且转动设置在圆形凹槽中，细牙螺栓穿过第四固定座上的螺纹孔且与螺纹孔螺纹适配，细牙螺栓的远离第四固定座的一端固定有手轮。
24.有益效果：转动手轮能够通过细牙螺栓实现对第二压紧组件相对于底板的调节，从而在驱动结构带动传动结构实现对第一压紧组件的调节从而实现对碳纤维丝束张紧力的粗调的基础上，通过微调结构实现对碳纤维丝束的细微调节，方便控制碳纤维丝束的张紧力的大小。
25.所述拉伸模组沿前后方向间隔设置有四组，拉伸模组的拉伸端设置有沿前后方向
延伸的拉紧板，拉紧板与各拉伸模组的拉伸端固定连接，传动结构通过拉紧板与各拉伸模组的第一拉伸端传动连接。
26.有益效果：四组拉伸模组的设置能够增加对碳纤维丝束的张紧的效率。
27.所述传动结构为丝杆螺母结构，所述丝杆包括两端的光轴段和中间的螺纹段，丝杆通过左右间隔设置的两轴承支撑在底板上，轴承与丝杠的光轴段转动配合，螺纹段上螺纹螺纹适配有螺母，所述拉紧板与螺母固定连接。
28.有益效果：传动结构设置简单合理。
附图说明
29.图1是本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备的结构示意图；
30.图2是图1中碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备的另一视角的结构示意图。
31.附图标记：1-底板；2-伺服电机；3-伺服电机安装板；4-轴承；5-轴承支架；6-拉紧板；7-导向块；8-第一固定座；9-拉伸弹簧；10-固定块；11-第二传动拉环；12-第二固定座；13-滑块；14-下压板；15-上压板；16-伸缩气缸；17-碳纤维丝束；18-安装板；19-垫块；20-张力传感器；21-第一传动拉环；26-第三固定座；27-细牙螺栓；28-第四固定座；29-手轮；35-螺母；36-联轴器。
具体实施方式
32.下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备作进一步详细描述：
33.如图1和图2所示，本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备包括水平设置的底板1。底板1上设置有拉伸模组，拉伸模组包括用于固定碳纤维丝束17的第一压紧组件和第二压紧组件，第一压紧组件与第二压紧组件左右间隔设置，第一压紧组件与第二压紧组件至少一组下方设置有滑动组件以使设置有滑动组件的压紧组件能够在碳纤维丝束17延伸方向移动，拉伸模组的能够移动的压紧组件朝向端为拉伸端。本实施例中，第一压紧组件的下方设置有第一滑动组件，第二压紧组件的下方设置有第二滑动组件，第一压紧组件与第二压紧组件均能够在碳纤维丝束17的延伸方向移动，也即，拉伸模组的两端均为拉伸端，拉伸模组的左端为第一拉伸端，拉伸模组的右端为第二拉伸端。
34.第一滑动组件与第二滑动组件结构相同，均包括相对固定在底板1的沿左右方向延伸设置的滑轨、与滑轨滑动适配的滑块13；第一压紧组件与第二压紧组件结构相同，均包括固定在滑块13上的下压板14、能够相对于下压板14上下移动的上压板15，上压板15与下压板14上下对应设置。具体的，第一滑动组件的滑轨与第二滑动组件的滑轨位于同一直线上；滑动组件还包括底板1上表面固定的沿左右方向延伸的固定块10，滑轨下表面固定在固定块10上。滑轨的前后两侧设置有轨道，滑块13与滑轨导向滑动适配。下压板14为水平板，上压板15为水平长条板，且上压板15在左右方向的长度大于在前后方向的长度，从而能够使下压板14与上压板15相互挤压，从而在碳纤维丝束17的延伸方向对碳纤维丝束17提供较大的夹紧力。
35.具体的，在下压板14的后侧面固定有竖向设置的安装板18，安装板18的前侧面通
过垫块19固定有伸缩气缸16，伸缩气缸16能够在上下方向伸缩。本实施例中，伸缩气缸16为三轴气缸，三轴气缸的三根活塞杆沿左右方向间隔设置且同步动作，上压板15固定在三根活塞杆的下端。
36.本实施例中，第一压紧组件还包括第二固定座12，第二固定座12通过螺栓穿过下压板14与滑块13固定连接，因此，当滑块13相对于滑轨移动时，第二固定座12会随着滑块13的移动而移动。第二固定座12包括垂直设置在下压板14左侧的连接板，以及与连接板垂直固定连接的连接柱，连接柱在前后方向上间隔设置有两根，连接柱上开设有供螺栓穿过的螺栓孔。连接柱设置在下压板14的上表面，连接柱之间形成上压板15的避让空间，当在伸缩气缸16作用下上压板15向下移动与下压板14夹紧时，上压板15正好落在两根连接柱之间。
37.本实施例中，第二压紧组件还包括第三固定座26，第三固定座26通过螺栓穿过下压板14与滑块13固定连接，因此，当滑块13相对于滑轨移动时，第三固定座26会随着滑块13的移动而移动。第三固定座26包括垂直设置在下压板14右侧的连接板，以及与连接板垂直固定连接的连接柱，连接柱在前后方向间隔设置有两根，连接柱上开设有供螺栓穿过的螺栓孔。连接柱设置在下压板14的上表面，连接柱之间形成上压板15的避让空间，当在伸缩气缸16作用下上压板15向下移动与下压板14夹紧时，上压板15正好落在两根连接柱之间。
38.第一拉伸端包括沿左右方向延伸设置的导轨，导轨直接固定在底板1上，导轨与滑动组件的滑轨位于同一直线上。导轨的前后两侧开设有沿左右方向延伸的导槽，导轨上滑动适配有导向块7，导向块7上固定有第一固定座8，第一固定座8呈l，包括与导向块7固定连接的第一板体和与第一板体垂直固定连接的第二板体。第一固定座8与第二压紧组件之间传动连接。
39.具体的，第一拉伸端与第一压紧组件之间设置有拉力显示结构，压力显示结构包括固定在第一固定座8的第二板体右侧的张力传感器20、张力传感器20的右端固定的第一传动拉环21、第一压紧组件的第二固定座12的连接板的左侧固定的第二传动拉环11、设置在第一传动拉环21与第二传动拉环11之间的拉伸弹簧9。当第一拉伸端被拉动时，拉伸弹簧9被拉伸，且拉伸弹簧9会将第一滑动组件中的滑块13相对于滑轨导向移动，从而使上压板15与下压板14夹紧的碳纤维丝束17一端向左移动，实现碳纤维丝束17的初步张紧，拉力显示结构中的张力传感器20能够显示碳纤维丝束17的张紧力。
40.本实施例中，第二拉伸端即为第二压紧组件，在第二压紧组件的右侧间隔固定有第四固定座28，第二压紧组件中的第三固定座26的右侧设有开口朝右的圆形凹槽（图中未显示），圆形凹槽的开口处设置有环形挡沿，第四固定座28上开设有螺纹孔。微调结构包括细牙螺栓27，细牙螺栓27的一端与圆形凹槽适配且转动设置在圆形凹槽中，环形挡沿的设置能够防止细牙螺栓27从圆形凹槽中脱出。细牙螺栓27穿过第四固定座28上的螺纹孔且与螺纹孔螺纹适配，细牙螺栓27的远离第四固定座28的一端固定有手轮29。转动手轮29，手轮29带动细牙螺栓27在螺纹孔中的旋转，实现对第二拉伸端的顶推，从而实现对碳纤维丝束17张紧力的微调。
41.本实施例中，拉伸模组沿前后方向间隔设置有四组，拉伸模组的第一拉伸端设置有沿前后方向延伸的拉紧板6，本实施例中，拉紧板6与各拉伸模组的拉伸端的第一固定座8固定连接。
42.本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备还包括设置在底板1上
的驱动装置和传动结构，驱动装置的输出端与传动结构的一端传动连接，传动结构与拉伸模组的拉伸端传动连接。具体的，四组拉伸模组共用一套驱动装置与传动结构，传动结构通过拉紧板6与各拉伸模组的第一拉伸端传动连接。并且，驱动装置与传动结构在前后方向上设置在四组拉伸模组的中部。本实施例中，驱动装置为伺服电机2，底板1上通过螺栓固定有伺服电机安装板3，伺服电机2通过螺栓固定在伺服电机安装板3上。
43.传动结构为丝杆螺母结构，丝杆螺母中的丝杆通过联轴器36与伺服电机2的输出端传动连接。丝杆包括两端的光轴段和中间的螺纹段，丝杆通过左右间隔设置的两轴承4支撑在底板1上，轴承4与丝杆的光轴段转动配合，螺纹段上螺纹适配有螺母35，拉紧板6与螺母35固定连接。本实施例中，轴承4的下方设置有轴承支架5，轴承4通过轴承支架5固定在底板1上。
44.本实用新型的碳纤维复丝拉伸样条性能测试制样张紧设备在使用时，首先将伺服电机2通电复位至中位，将伸缩气缸16通气源，将碳纤维丝束17按照一定的方向放置在第一压紧组件与第二压紧组件之间，压紧组件的上压板15向下移动与下压板14夹紧实现对碳纤维丝束17端部的夹紧。按照第一组拉伸模组夹持碳纤维丝束17的方式，分别在其余三组拉伸模组上夹持碳纤维丝束17。然后启动伺服电机2，伺服电机2通过传动机构同时对四组拉伸模组的第一拉伸端进行张拉，拉伸过程中，对碳纤维丝束17进行快速初步张紧，张力传感器20显示张力值，但是由于操作不同，各碳纤维丝束17夹持在四组拉伸模组的初始位置会存在一定的区别，当通过伺服电机2对各碳纤维丝束17进行同步张拉时，各张力传感器20显示的张力值会存在微小的区别。待初步张紧的碳纤维丝束17的张力值均达到设定值时，伺服电机2停止工作；然后通过微调结构分别对各碳纤维丝束17的张力值进行调整，从而使四个拉伸模组的张力值相等，完成整个碳纤维丝束17的张紧过程。
45.待各碳纤维丝束17均通过拉紧绷直并具有相等的张力值后，将浸渍液体涂覆在张紧后的碳纤维丝束17上，静置干燥，完成整个碳纤维丝束17复丝拉伸测试样条的制备。
46.上述实施例中，所述第一压紧组件下方设置有第一滑动组件，第二压紧组件下方设置有第二滑动组件，第一压紧组件与第二压紧组件均能够在碳纤维丝束延伸方向移动，拉伸模组的两端均为拉伸端，拉伸模组的左端为第一拉伸端，拉伸模组的右端为第二拉伸端；第一拉伸端与第一压紧组件组件之间设置有拉力显示结构，第二拉伸端设置有微调结构；其他实施例中，仅在第一压紧组件的下方设置有第一滑动组件，第二压紧组件固定设置，此时，拉伸模组的一端为拉伸端，此时，拉伸端与第一压紧组件之间设置有拉力显示结构，微调结构不设置。
47.上述实施例中，所述下压板上固定设置有安装板，安装板上固定有能够在上下方向伸缩的伸缩气缸，所述上压板固定在伸缩气缸活塞杆的下端；其他实施例中，下压板上固定设置有u形架，u形架上固定有沿上下方向伸缩的伸缩气缸，上压板固定在伸缩气缸活塞杆的下端。
48.上述实施例中，所述第一压紧组件包括第二固定座，第二压紧组件包括第三固定座；其他实施例中，第一压紧组件不包括第二固定座，此时第二传动拉环直接固定在下压板上；第二压紧组件也不包括第三固定座，此时，圆形凹槽直接开设在下压板上。
49.上述实施例中，所述拉伸模组沿前后方向间隔设置有四组；其他实施例中，拉伸模组沿前后方向间隔设置有两组、六组、八组等。