一种单纤维及纱线摩擦系数测试仪的制作方法

本发明涉及一种单纤维及纱线摩擦系数测试仪器，特别是涉及一种单纤维及纱线摩擦系数测试仪。

背景技术：

纤维及纱线摩擦系数测试仪是主要测试纤维及纱线的摩擦性能的，这也是纤维及纱线的一个重要的物理性能。纤维的摩擦系数很大程度上决定了其在实际生产中的使用情况。在纺纱、织布的过程中，静电、起花等问题都与纤维的摩擦系数有关，直接影响到纤维的静电性、抱合力、可纺性等。纱线在纺织过程中也会与金属部件接触，其与金属的摩擦性能尤为重要。为此，要找到更加准确又操作方便的方法来测试纤维及纱线的摩擦系数，为评定纤维及纱线的品质提供有力的依据。

目前国内多数高等院校、科研院所及厂家使用的依然是上世纪80年代研制的Y151型纤维摩擦系数测试仪，单纤维两端挂上相同质量的夹子后骑挂在摩擦辊上，使其包角为180°，启动摩擦系数测试仪使摩擦辊旋转即可通过扭力天平读取数值。此类方式存在以下不足：

(1)用手旋动扭力天平旋钮的速度难以保持均匀，因此会在一定程度上影响测试结果；

(2)纤维开始滑动这一瞬时靠眼睛观察难以保证判断准确；

(3)实验者既要观察纤维开始滑动的瞬时又要做到同时停止转动扭力天平，这两个动作很难做到同步，难免存在滞后，造成数据记录偏差；

(4)所使用的普通电机和变速箱组合的传动系统，转速的恒定难以保证；

(5)只能测试摩擦辊转动时的摩擦系数，不能测试摩擦辊不转动而可以上下移动时的摩擦系数；

(6)不能及时得出测量数值，需要通过公式计算得出；

(7)对实验操作者的技术要求较高；

(8)不能更换摩擦辊；

(9)不具有多用途的性能，包括测量纱线的摩擦系数。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种具有准确调速、实时控制、参数实时读取、精度较高、两种测试条件的单纤维及纱线摩擦系数测试仪。

为此，本发明的技术方案如下：

一种单纤维及摩擦系数测试仪，摩擦辊、三爪卡盘、传动轴、光电传感器、光栅圆盘、传动轴带轮、皮带、电机带轮、伺服电机、滑台主体、丝杠、支撑板、滑块、数据传输线、控制及检测装置、天线、支撑架、传动轴支撑架、传感器模块，传感器模块内配重块置于托盘上，托盘置于传感器之上。

所述摩擦辊为不锈钢材质或纤维材质，表面粗糙度及直径可根据测试需要进行更换；所述摩擦辊的一端安装在三爪卡盘内的卡钳中。

所述三爪卡盘为一夹紧装置，旋转表面螺母可使其内部三个卡钳夹紧或放松，卡钳放松时将摩擦辊置于其中心位置，旋紧表面螺母使卡钳夹紧摩擦辊；所述三爪卡盘的尾部有楔形孔，通过此孔安装在传动轴的一端。

所述传动轴为直径8mm的不锈钢材质长轴，传动轴置于传动轴支撑架上的轴承座内，且其上置有光栅圆盘，传动轴末端安装有传动轴带轮。

所述传动轴带轮安装在传动轴的另一端，通过皮带与伺服电机的带轮连接。

所述伺服电机有三台，安装在两台滑台末端的伺服电机1和2，其电机主轴与滑台内丝杠通过联轴器连接，电机运转时可带动丝杠运转；安装在支撑架上的伺服电机3，其主轴安装一带轮，通过皮带与传动轴带轮连接，用于摩擦辊运转的驱动。

所述光栅圆盘为圆形且边缘有开孔的金属薄片，用于光电传感器对传动轴转速的测量。

所述控制及检测装置为单纤维及纱线摩擦系数测试仪的控制及检测系统，具有数据采集、滑台运动控制、伺服电机控制及闭环控制功能，其具有与计算机进行无线传输的功能，可将采集数据及工况传输至计算机端；控制及检测装置内部包括无线发射模块和单片机模块及电机驱动器，无线发射模块及电机驱动器与单片机和伺服电机连接，单片机模块通过发送指令给电机驱动器，使电机驱动器驱动伺服电机运转。

所述传动轴支撑架为金属件，可采用铝合金或不锈钢加工，下端开有螺纹孔与支撑板配合。

所述支撑板通过螺钉与滑块配合，用于支撑伺服电机、传动轴支架、传动轴及三爪卡盘等部分部件的组合体。

所述滑台主体为平面直线运动部件，通过伺服电机转动带动丝杠旋转，进而带动滑块直线移动。

所述传感器模块包含传感器、配重块及托盘，配重块置于托盘上，托盘置于传感器上；传感器模块的一端安装在传感器模块的支撑架上，呈悬臂梁式放置。

本发明的有益效果如下：

1、摩擦辊可根据实验要求更换；

2、可以精确调节摩擦辊转速；

3、测试效率高；

4、实时显示摩擦力及摩擦系数变化曲线；

5、与计算机无线通讯；

6、多功能测试；

7、手动或自动调节摩擦辊与传感器相对位置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明单纤维及纱线摩擦系数测试仪的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明单纤维及纱线摩擦系数测试仪纤维摩擦系数测量及数据采集模块的结构示意图；

图3是本发明单纤维及纱线摩擦系数测试仪的工作原理图；

图4是本发明单纤维及纱线摩擦系数测试仪的控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详述本发明，但本发明不受实施例的限制：

本发明的一种单纤维及纱线摩擦系数测试仪(参见图1)，包括可置于三爪卡盘(2)中的摩擦辊(1)、左端安装有三爪卡盘(2)中部安装于传动轴支撑架(21)及中部安装有光栅圆盘(5)右端安装有传动轴带轮(6)的传动轴(3)，安装在传动轴带轮(6)和电机带轮(8)上的皮带(7)、支撑(1)至(8)部件的支撑板(13)、固定支撑板(13)的滑块1(14)、带动丝杠(10)转动的伺服电机1(9)、固定滑台主体1(10)的滑块2(15)、作为底座的滑台主体2(16)、连接控制及检测装置(18)与伺服电机1(9)伺服电机2(12)伺服电机3(23)及光电传感器(4)(5)的数据传输线(17)、置于控制及检测装置(18)上的天线(19)、支撑传感器模块(22)的支撑架(20)、骑挂在摩擦辊(1)上的纤维(23)，纤维一端挂有纤维夹(24)另一端挂在配重块(27)上，配重块27置于安装有托盘(25)的传感器(26)上。

采用如上所述的测试装置，具体步骤包括：

1.纤维夹(25)夹住纤维(24)的一端，纤维(24)的另一端挂于配重块(28)上。再把纤维(24)骑挂于摩擦辊(1)上，纤维夹(25)使纤维(24)处于张紧状态。

2.控制及检测装置(18)根据设定参数控制伺服电机1(9)和伺服电机2(12)运转，使摩擦辊(1)与传感器模块(22)的相对位置处于试验所需的合适状态。控制及检测装置(18)根据设定的转速控制伺服电机3(23)转动，伺服电机3(23)通过皮带(7)带动传动轴带轮(6)转动，传动轴带轮(6)带动传动轴(3)摩擦辊(1)光栅圆盘(5)一同转动，光电传感器(4)发射红外线照射到光栅圆盘(5)来检测传动轴(3)的转速，从而将反馈信号通过数据传输线(17)反馈给控制及检测装置(18)，控制及检测装置(18)根据光电传感器(4)反馈的转速参数调节伺服电机3(23)的转速。摩擦辊(1)转动带动纤维(24)运动，传感器模块(22)测量配重块(28)对传感器托盘(26)的实施压力，并将压力参数通过天线(19)传输给计算机，计算机根据采集的压力参数自动分析纤维(24)与摩擦辊(1)的摩擦力，然后计算机通过挠性带的欧拉公式得出的摩擦力与摩擦系数的关系式计算出纤维(24)与摩擦辊(1)之间的摩擦系数。

3.根据实验要求不同，可通过三爪卡盘(2)的松紧来更换摩擦辊(1)

4.测试摩擦辊(1)静止状态下的摩擦系数，控制及检测装置(18)通过数据传输线(17)精确控制伺服电机1(9)的转速，摩擦辊(1)以恒定速度上行或下行匀速运动。

5.测试前可根据实验需要选用不同表面粗糙度的摩擦辊(1)，旋松三爪卡盘(2)的螺母即可更换摩擦辊(1)；

6.通过控制及检测装置(18)启动单纤维摩擦系数仪，输入试验所需的位置参数和转速参数。

7.将纤维的一端挂上纤维夹(25)，纤维夹(25)的质量与配重块(28)的质量相同；将纤维(24)的另一端挂于配重块(28)上，然后将纤维(24)骑挂于摩擦辊(1)上，使纤维(24)在摩擦辊(1)上的包角为180°，配重块(28)与托盘(26)保持较小间隙。

8.启动伺服电机3(23)，摩擦辊(1)带动纤维(24)运动，配重块(28)随着纤维(24)运动与托盘(26)接触，传感器(27)采集配重块(28)对其的压力后将数据传输给控制及检测装置(18)，控制及检测装置(18)经天线(19)将无线信号传输给计算机。

9.计算机根据采集的数据绘制摩擦力-时间曲线，曲线的最大值及时纤维(24)与摩擦辊(1)的最大静摩擦力，然后计算出平均摩擦力；根据挠性带的欧拉公式推导出的纤维摩擦系数μ与摩擦力的关系式，自动计算出动摩擦系数和静摩擦系数。