一种筒状针织物双向拉伸性测试仪的制作方法

本发明涉及纺织物检测的技术领域，具体涉及一种筒状针织物双向拉伸性测试仪。

背景技术：

双向拉伸性能是针织物最基本而又重要的性能，是指拉伸同时在两个相互垂直方向上进行；或者是只在一个方向对织物进行拉伸，而在与拉伸成垂直的方向上迫使织物尺寸保持不变，而单向拉伸可以认为是双向拉伸的特例。双向拉伸与单向拉伸相比具有更多的信息，而且无论在生产中还是在使用过程中都会遇见，与织物性能等密切相关。

近年来，随着机械和工艺整体水平的提高，针织物的产品繁多，呈现出原料的多样性、组织的多变性和结构的复杂性，并构成了针织物拉伸性能的多样性、复杂性和某些不确定性。随着人们对双向拉伸理论研究的深入，对实用的测试方法及仪器的研究也越来越迫切。

目前，在实际测试中，对于织物的拉伸性能测试主要采用的是单向拉伸，但对于针织物，单向拉伸时易产生严重的束腰现象，影响测试结果的准确度，故多采用顶破测试替代拉伸测试，用来回避单向拉伸时织物束腰、卷边等现象，但是顶破测试并不能完全反映针织物双向拉伸这一基本特性。目前，双轴向拉伸测试在仪器上的实现依然存在困难，测试双向拉伸时针织物的变形性质也很复杂，研究与测试都无法达到统一，难以推广。而且双向拉伸性能的测试具有现在织物力学性能测试普遍存在的局限，如测试仪器不能形成测试曲线族、难进行多项性能的综合测试等。同时由于针织物的普遍性、适用性，实用、简捷的测试方法的研究十分需要。

技术实现要素：

针对针织物拉伸性能的多样性、复杂性和某些不确定性，现有仪器不适合针织物的双向拉伸测试的技术问题，本发明提供了一种筒状针织物双向拉伸性测试仪，采用圆筒状结构的测试拉头，更接近实际服装产品的形态，同时采用双向拉伸测试可以获取待测针织物更多的信息和指标，可对实际的变形情况进行模拟，为针织物更好的生产设计提供了基础，且操作简捷、使用方便、更贴近针织物的实际使用拉伸情况，具有较好的经济性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种筒状针织物双向拉伸性测试仪，包括工作台，所述工作台中部设有相互垂直的支撑组件，支撑组件包括相对且平行的支架，支架内侧设有导轨；相对的支架之间分别设有第一丝杆和第二丝杆，第一丝杆和第二丝杆相互垂直，第一丝杆两端的外螺纹旋向相反，第二丝杆两端的外螺纹旋向相反；所述第一丝杆上设有内螺纹旋向相反的第一丝杆螺母和第二丝杆螺母，第一丝杆螺母和第二丝杆螺母分别与第一丝杆两端的外螺纹旋旋向相配合，第二丝杆上设有内螺纹旋向相反的第一丝杆螺母和第二丝杆螺母，第一丝杆螺母和第二丝杆螺母分别与第二丝杆的外螺纹旋向相配合，第一丝杆螺母和第二丝杆螺母均与导轨滑动连接；所述第一丝杆的第一丝杆螺母上固定设有第一连接板，第一丝杆的第二丝杆螺母上固定设有第二连接板，第二丝杆的第一丝杆螺母上固定设有第三连接板，第二丝杆的第二丝杆螺母上固定设有第四连接板；所述第三连接板和第四连接板上对称设有水平连接拉头，第一连接板和第二连接板上对称设有竖直连接拉头，水平连接拉头和竖直连接拉头相配合构成检测筒；每个水平连接拉头和竖直连接拉头的内侧均设有测力传感器，第一丝杆一端通过皮带与第一伺服电机相连接，第二丝杆一端通过皮带与第二伺服电机相连接，第一丝杆和第二丝杆远离皮带的一端通过联轴器与旋转编码器的转轴固定连接，测力传感器经送变器接入控制器的模拟量输入端，旋转编码器与控制器直接相连接，第一伺服电机和第二伺服电机均通过伺服驱动器与控制器相接。

所述第三连接板、第四连接板、第一连接板和第二连接板的形状均为扇形，第三连接板上设有相互平行的第一水平连接拉头、第二水平连接拉头和第三水平连接拉头，第四连接板上设有相互平行的第四水平连接拉头、第五水平连接拉头和第六水平连接拉头，第一连接板上设有相互平行的第四竖直连接拉头、第五竖直连接拉头和第六竖直连接拉头，第二连接板上设有相互平行的第一竖直连接拉头、第二竖直连接拉头和第三竖直连接拉头，第一水平连接拉头、第一竖直连接拉头、第四水平连接拉头和第四竖直连接拉头组成第一检测筒，第二水平连接拉头、第二竖直连接拉头、第五水平连接拉头和第五竖直连接拉头组成第二检测筒，第三水平连接拉头、第三竖直连接拉头、第六水平连接拉头和第六竖直连接拉头组成第三检测筒，第一检测筒、第二检测筒和第三检测筒的中心相同。

所述支架的端部设有支撑板，两支撑板上各固装有一个旋转编码器，两个旋转编码器的转轴分别与第一丝杆和第二丝杆固定连接。

所述第一丝杆和第二丝杆的外螺纹末端均设有限位开关。

所述第一水平连接拉头、第二水平连接拉头、第三水平连接拉头、第四水平连接拉头、第五水平连接拉头、第六水平连接拉头、第一竖直连接拉头、第二竖直连接拉头、第三竖直连接拉头、第四竖直连接拉头、第五竖直连接拉头和第六竖直连接拉头均为中心角为90°的弧形板。

其工作过程为：

步骤一：将针织筒套在相对的水平连接拉头和相对的竖直连接拉头形成的检测筒的圆筒外侧；

步骤二：启动第一伺服电机和第二伺服电机，经皮带分别将运动传递至第一丝杆和第二丝杆上，第一丝杆和第二丝杆转动；

步骤三：第一丝杆上旋向相反的第一丝杆螺母和第二丝杆螺母以中点为分界点在第一丝杆上相向转动，第二丝杆上旋向相反的第一丝杆螺母和第二丝杆螺母以中点为分界点在第二丝杆上相向转动；

步骤四：水平连接拉头带动针织筒向第二丝杆的两侧移动，竖直连接拉头带动针织筒向第一丝杆的两侧移动，对针织筒进双向拉伸测试；

步骤五：拉伸中，测力传感器测量针织筒所受拉力，旋转编码器检测针织筒变形数据，并将数据信号处理后送至控制器，控制器将信号进行数据处理，得到筒状针织物拉伸的应力应变曲线。

本发明采用圆筒状结构的测试拉头，更接近实际服装产品各部分接近筒状结构的形态，且圆筒拉头直径不同，可适应不同大小的筒状针织物，而且本发明可适用于双向拉伸程度相同或不同的拉伸变形，获取双向拉伸测试的更多信息、指标，更符合针织物的实际变形情况，为针织物更好的生产设计提供了基础，而且其操作简捷、使用方便，具有较好的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视图。

图2为本发明图1的俯视图。

图3为本发明的轴测图Ⅰ。

图4为本发明的轴测图Ⅱ。

图5为本发明计算方法示意图。

图中，1为第一水平连接头，2为第二水平连接头，3为第三水平连接头，1′为第四水平连接头，2′为第五水平连接头，3′为第六水平连接头，4为第一竖直连接头，5为第二竖直连接头，6为第三竖直连接头，4′为第四竖直连接头，5′为第五竖直连接头，6′为第六竖直连接头，7为第一连接板，8为第一丝杆螺母，8′为第二丝杆螺母，9为第一丝杆，10为第一伺服电机，11为导轨，12为测力传感器，13为第二连接板，14为支撑板15为第三连接板，16为第二丝杆，17为第二伺服电机，18为第四连接板，20为限位开关，21为支架，22为工作台

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3和图4所示，一种筒状针织物双向拉伸性测试仪，包括工作台22，工作台22中部设有相互垂直的支撑组件，支撑组件包括相对且平行的支架21，支架21内侧设有导轨11，相对的支架21上的导轨11是等高的。相对的支架21之间分别设有第一丝杆9和第二丝杆16，第一丝杆9和第二丝杆16相互垂直。第一丝杆9和第二丝杆16上均设有外螺纹，且外螺纹均为旋向相反的对称两段。第一丝杆9和第二丝杆16错位设置，且第一丝杆9和第二丝杆16的中心的连线垂直于工作台22。第一丝杆9上设有内螺纹旋向相反的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′，第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′分别设置在第一丝杆9的中心的两侧。第二丝杆16上设有内螺纹旋向相反的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′，第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′分别设置在第二丝杆16的中心的两侧，以中点为分界点第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′相向运动。在第一丝杆9和第二丝杆16转动时，第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′相向移动，即第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′同时远离或靠近第一丝杆9和第二丝杆16的中心。第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′设置在导轨11上方，第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′均与导轨11滑动连接，即在第一丝杆9的转动过程中，第一丝杆9上的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′在导轨11上相向滑动，在第二丝杆16的转动过程中，第二丝杆16的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′在导轨11上相向滑动。

第一丝杆9的第一丝杆螺母8上固定设有第一连接板7，第一丝杆9的第二丝杆螺母8′上固定设有第二连接板13。第二丝杆16的第一丝杆螺母8上固定设有第三连接板15，第二丝杆16的第二丝杆螺母8′上固定设有第四连接板18。第三连接板15和第四连接板18上对称设有水平连接拉头，第一连接板7和第二连接板13上对称设有竖直连接拉头，水平连接拉头和竖直连接拉头相配合构成检测筒。服装的各部分均可看成是一个筒状结构，检测筒符合服装的结构。在第一丝杆9的转动过程中，第一丝杆9上的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′在导轨11上相向滑动，从而带动其上的竖直连接拉头在竖直方向上相向运动。在第二丝杆16的转动过程中，第二丝杆16的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′在导轨11上相向滑动，从而带动其上的水平连接拉头在水平方向上相向运动。

每个水平连接拉头和竖直连接拉头的内侧均设有测力传感器12，第一丝杆9一端通过皮带与第一伺服电机10相连接，第二丝杆16一端通过皮带与第二伺服电机17相连接，第一丝杆9和第二丝杆16上均设有旋转编码器19，测力传感器12、旋转编码器19、第一伺服电机10和第二伺服电机17均与控制器相连接。第一伺服电机10和第二伺服电机17为正反转电机，可以带动第一丝杆9和第二丝杆16正转或反转，从而带动第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′相远离或靠近。测力传感器12用于测量在待测服装的拉伸过程中水平连接拉头或竖直连接拉头上的受力大小，由力的相互性可知，即是对待测针织物拉伸力的大小。旋转编码器19用于测量第一丝杆9和第二丝杆16转动的角位移，由第一丝杆9和第二丝杆16的螺距即可计算出第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′的位移大小。单个丝杆螺母的位移量为式中，m为控制器所计旋转编码器19的脉冲数，K为旋转编码器线数，p为丝杠螺距。

将针织袖筒套在相对的水平连接拉头和相对的竖直连接拉头形成的检测筒的圆筒外侧，启动第一伺服电机10和第二伺服电机17，经皮带将运动传递至第一丝杆9和第二丝杆16上，第一丝杆9和第二丝杆16转动，第一丝杆9和第二丝杆16上的旋向相反的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′以中点为分界点向在第一丝杆9或第二丝杆16上相向转动，从而带动分别与之固定连接的水平连接拉头和竖直连接拉头向第一丝杆9和第二丝杆16的两侧移动，可对针织袖筒进行双向拉伸。拉伸中袖筒所受拉力及变形数据分别由测力传感器12和旋转编码器19检测，并将数据信号处理后送至控制器，控制器将信号进行数据处理，得到筒状针织物拉伸的应力应变曲线。拉伸可以单向进行，也可以双向进行，如果第一伺服电机10和第二伺服电机17同时启动，竖直连接拉头和水平连接拉头同时运动，则针织物被双向拉伸，如果只启动单台伺服电机，则进行某一方向的拉伸。第一伺服电机10和第二伺服电机17的速度可调，两电机可同速运动，对针织物进行等速拉伸试验，实现拉伸程度相同的双向拉伸测试，两电机也可异速运动，对针织物进行异速拉伸试验，实现拉伸程度不同的双向拉伸测试。

如图2所示，第三连接板15、第四连接板18、第一连接板7和第二连接板13的形状均为扇形，第三连接板15上设有相互平行的第一水平连接拉头1、第二水平连接拉头2和第三水平连接拉头3，第四连接板18上设有相互平行的第四水平连接拉头1′、第五水平连接拉头2′和第六水平连接拉头3′，第一连接板7上设有相互平行的第四竖直连接拉头4′、第五竖直连接拉头5′和第六竖直连接拉头6′，第二连接板13上设有相互平行的第一竖直连接拉头4、第二竖直连接拉头5和第三竖直连接拉头6，第一水平连接拉头1、第一竖直连接拉头4、第四水平连接拉头1′和第四竖直连接拉头4′组成第一检测筒，第二水平连接拉头2、第二竖直连接拉头5、第五水平连接拉头2′和第五竖直连接拉头5′组成第二检测筒，第三水平连接拉头3、第三竖直连接拉头6、第六水平连接拉头3′和第六竖直连接拉头6′组成第三检测筒，第一检测筒、第二检测筒和第三检测筒的中心相同。

第一水平连接拉头1、第二水平连接拉头2、第三水平连接拉头3、第四水平连接拉头1′、第五水平连接拉头2′、第六水平连接拉头3′、第一竖直连接拉头4、第二竖直连接拉头5、第三竖直连接拉头6、第四竖直连接拉头4′、第五竖直连接拉头5′和第六竖直连接拉头6′均为中心角为90°的弧形板，从而使在初始位置时第一检测筒、第二检测筒和第三检测筒均为封闭的圆筒，第一检测筒、第二检测筒和第三检测筒的直径依次增大，可适应不同大小的筒状针织物。

支架21的端部设有支撑板14，支撑板14上固装有旋转编码器19，旋转编码器19的转轴均与第一丝杆9和第二丝杆16固定连接，当丝杆转动时，旋转编码器19的转轴同步转动，通过旋转圈数与丝距的乘积，可计算出螺旋传动的相应位移，从而得知水平连接拉头和竖直连接拉头拉伸的变形量。

第一丝杆9和第二丝杆16的外螺纹末端均设有限位开关20，限位开关20与控制器相连接。当第一丝杆螺母8和/或第二丝杆螺母8′运动到限位开关20处时，触发限位开关20，控制器得到信号后发出控制命令，令第二伺服电机17和/或第一伺服电机10停转，拉伸过程结束，防止对待测针织物过度拉伸，损坏其质量。

当第二丝杆16在第二伺服电机17的驱动下转动时，其上的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′沿第二丝杆16反向移动，同时带动分别与之固定连接的第三连接板15上的第一水平连接拉头1、第二水平连接拉头2和第三水平连接拉头3，第四连接板18上的第四水平连接拉头1′、第五水平连接拉头2′和第六水平连接拉头3′沿导轨11移动，可对套在第一水平连接拉头1和第四水平连接拉头1′、第二水平连接拉头2和第五水平连接拉头2′、第三水平连接拉头3和第六水平连接拉头3′上的筒状针织物进行水平方向的拉伸实验。第二伺服电机17的转速可由控制器进行调节，改变第三连接板15和第四连接板18上的拉头的拉伸速度，同时在第一水平连接拉头1、第二水平连接拉头2、第三水平连接拉头3、第四水平连接拉头1′、第五水平连接拉头2′和第六水平连接拉头3′上装有测力传感器12，测力传感器12对拉伸过程中筒状针织物的拉力进行精确测量，其输出的模拟量信号放大后经高精度A/D转换为数字量信号后输入控制器，旋转编码器输出的数字量信号经滤波整形后输入控制器，经计算得到筒状针织物的拉伸变形，实现对针织物水平方向上的拉伸测试。

同理，当第一丝杆9在第一伺服电机10的驱动下转动时，第一连接板7和第二连接板13在第一丝杆9的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′的带动下沿导轨11向相反的方向移动，从而带动其上的第四竖直连接拉头4′和第一竖直连接拉头4、第五竖直连接拉头5′和第二竖直连接拉头5、第六竖直连接拉头6′和第三竖直连接拉头6相向运动，可对套在其上的筒状针织物进行铅垂方向的拉伸实验。第一伺服电机10的转速可由控制器进行调节，从而改变第一连接板7和第二连接板13上拉头的拉伸速度。测力传感器12和旋转编码器19可对拉伸过程中筒状针织物拉力及变形进行精确测量，测力传感器12和旋转编码器19将检测信号处理后输入控制器。控制器采用高速低功耗32位单片机作为主控制单元，对测力传感器12和旋转编码器的测试数据进行运算：单向拉伸时，当测力传感器12的压力从初始压力P₀变到最大压力P_MAX时，其输出是由初始电压V₀变到最大电压V_MAX，电压可以写成下式P₀、P_MAX和V₀、V_MAX已知，控制器由测力传感器12经变送器输出的电压值V_X就可求出对应压力值P_x。由于拉伸的是双侧织物，所以单侧织物的拉力织物的应力其中B为筒状织物受拉伸部分的宽度。织物的变形量ΔL＝4s，应变值为：其中，L为织物的初始周长，可在设备测试准备阶段测出，也可手工测量后录入。设定控制器采样时间T，随着拉头的移动，可得到织物单向拉伸的应力-应变值。

双向拉伸时：以第三检测筒的第三水平连接拉头3、第三竖直连接拉头6、第六水平连接拉头3′和第六竖直连接拉头6′为例，第三检测筒的第三水平连接拉头3、第三竖直连接拉头6、第六水平连接拉头3′和第六竖直连接拉头6′的弧长为l。如图5所示，两伺服电机根据测试需要同时运动，4个拉头均运动后到达位置Ⅰ，此时筒状针织物的纱线处于拉伸临界状态，拉头所受拉力为0，织物周长：两组拉头继续运动，筒状针织物开始被拉伸。在位置Ⅱ时，织物周长：可计算出此时织物的变形量为：应变值第六水平连接拉头3′处测力传感器12在位置Ⅱ时测得压力为P_x，由静力平衡方程可得：设定控制器采样时间T，随着拉头的移动，可得到织物双向拉伸的应力-应变值。采用此种计算方式计算应力-应变值，在α角度过大或过小时会存在一定误差，可引入修正系数加以修正。通过绘制应力应变曲线，由显示器显示输出或连接打印机打印输出。

拉伸实验可以单向进行，也可以双向进行，如果第一伺服电机10和第二伺服电机17同时启动，水平连接拉头和竖直连接拉头同时运动，则针织物被双向拉伸，如果只启动第一伺服电机10或第二伺服电机17，则进行竖直或水平某一方向的拉伸。第一伺服电机10和第二伺服电机17的速度可调，两电机可同速运动，对针织物进行等速拉伸试验，实现拉伸程度相同的双向拉伸测试，第一伺服电机10和第二伺服电机17也可异速运动，对针织物进行异速拉伸试验，实现拉伸程度不同的双向拉伸测试。

测量筒状针织物双向拉伸性的步骤为：

步骤一：将针织筒套在相对的水平连接拉头和相对的竖直连接拉头形成的检测筒的圆筒外侧。

步骤二：启动第一伺服电机10和第二伺服电机17，经皮带将运动传递至第一丝杆9和第二丝杆16上，第一丝杆9和第二丝杆16转动。

步骤三：第一丝杆9和第二丝杆16上的旋向相反的第一丝杆螺母8和第二丝杆螺母8′以中点为分界点在第一丝杆9或第二丝杆16上相向转动，从而带动分别与之固定连接的水平连接拉头和竖直连接拉头向第一丝杆9和第二丝杆16的两侧移动。

步骤四：拉头带动针织筒向第一丝杆9和第二丝杆16的两侧移动，对针织筒进双向拉伸测试。

步骤五：拉伸中针织筒所受拉力及变形数据分别由测力传感器12和旋转编码器19检测，并将数据信号处理后送至控制器，控制器将信号进行数据处理，得到筒状针织物拉伸的应力应变曲线。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。