[發明專利]一種束纖維拉壓的杠桿式測力裝置及用途

在審

• 申請號: 201811480276.9
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109540671A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 劉洪玲;于偉東;盧笛;崔瑞國
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發明提供了一種束纖維拉壓的杠桿式測力裝置及用途，包括用于夾持或松開束纖維的定夾持機構和動夾持機構，定夾持機構設于用于實現力傳遞的受力架上，動夾持機構設于移動架上，測力機構連接受力架，還包括用于驅動移動架移動并測量移動架位移的拉壓機構和用于數據采集與控制機構運行的測量控制系統。通過拉壓機構驅動移動架，使夾持的束纖維被拉伸或壓縮，并由步進電機測得位移量；由支點軸和簡支梁組成杠桿式受力機構將束纖維的拉伸或壓縮力傳遞到測力機構，測得束纖維的受力值。該裝置不僅可以對束纖維進行拉伸和壓縮的同試樣測量，而且適用于膜、織物和片狀材料。

技術領域

本發明涉及一種束纖維拉壓的杠桿式測力裝置及用途，屬于束纖維力學測量儀器技術領域。

背景技術

由于當今世界經濟的飛速發展和科學技術的飛躍進步，各個行業對材料的各種力學性能要求越來越高，相應的提高了對實驗儀器性能的要求。特別是對紡織行業，每年纖維總需求量為5000萬噸。如何對這些纖維的力學性能進行簡單、快速而準確的測量成為重要課題。之前對纖維力學性能的測量儀器大都是針對單根纖維，但對單根纖維測量不僅費時費力、比較繁瑣，而且測試結果不能準確全面的反映整個纖維集合體的性能。尤其是對天然纖維，其單纖維強力的離散系數一般比較大，為了得到有意義的平均強力必須測量數百根以上。束纖維強力測試是纖維力學性質測量的一種重要方法，其制樣方便，測試快速，可以滿足工業化生產中的快速測量的要求，而且它比單纖維強力測試更加方便、快速，可以準確的表征纖維的力學性質。對束纖維進行力學測量，可以從束強曲線上提取相應的特征值，從而可以對纖維的整體性能進行表征，也可以用束強測試來反推單纖維的性質。所以束纖維強力在表征纖維力學性質時比單纖維強力更具優勢。

1942年，Pressley發表了關于平行纖維束法強力測試儀的一篇文章標志著束纖維強力測試機構的研究和應用的開始。之后Brown研制了Clemson束強儀和Hertel研制了Stelometer來測量束纖維的斷裂強力和斷裂伸長，兩種儀器都是等負荷拉伸型，被廣泛應用在棉纖維和羊毛纖維的強力測試中，但是其缺點是手工操作。

美國農業部和棉花生產者在二十世紀六十年代研制了棉纖維大容量測試系統(HVI)，但是此系統只能應用到棉纖維上。與此同時澳大利亞聯邦科學院(CSIRO)研制了一種應用到羊毛纖維的強力機構Sirolan-TENSOR，Sirolan-TENSOR比傳統的測試方法更快，實現了對羊毛纖維或者一些其他纖維的束纖維強力測試，但只能用于毛纖維。最近幾年，德國的Textechno公司研制了一種更先進的棉束纖維長度分布及強力測試儀FIBROTEST，其測量更快速、方便。國內也由長嶺紡機研制了棉纖維大容量測試系統，但在普通束纖維強力儀方面很少有研究。而且這些測試儀器價格比較昂貴，對使用環境、操作維護人員的要求相當高，不適合一般企業的大量使用。

對于測力機構，目前測試纖維拉壓性能的測試儀器的測力機構主要是擺錘式(如Y161型單纖維強力儀)、杠桿式(或秤桿式，如Pressley強力儀)和電子強力儀(如XQ-1型纖維強伸度儀)。而擺錘式和杠桿式強力儀只能進行拉伸性能的測試。電子式強力儀的測力機構是在固定梁上裝有電阻應變絲，通過應變儀檢測電阻應變絲微小變形產生的電阻值來顯示出拉伸力的大小。應變絲可以進行拉伸、壓縮、彎曲等力學性能的測試，但是只能用于單纖維強力的測量，數據代表性差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能快速準確記錄數據、結構簡單、操作方便、造價低，而且能夠測量多種纖維材料的束纖維拉伸壓縮力學性能的裝置。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種束纖維拉壓的杠桿式測力裝置，其特征在于：包括用于夾持或松開束纖維的定夾持機構和動夾持機構，定夾持機構設于用于實現力傳遞的受力架上，動夾持機構設于移動架上，測力機構連接受力架，還包括用于驅動移動架移動并測量移動架位移的拉壓機構和用于數據采集與控制機構運行的測量控制系統；