本发明涉及一种仿真纱线动态断裂强力测试设备及测试方法。
背景技术：
纱线的强力测试是衡量纱线产品质量的重要指标，它可以间接反应织物的力学性能。但是由于纱线在后续加工成织物的过程中，由于其工艺流程的复杂性，使得其纱线形成织物后，纱线与纱线之间存在一定的夹角，这使得织物在使用过程中受到不确定方向和大小的力的作用，织物快速疲劳破环。这就使得仿真纱线动态断裂强力测试显得尤为重要。
目前，现有的纱线动态断裂强力测量设备采用的是进口的ctt纱线综合质量评价系统，它可以测量纱线的动态摩擦系数、条干不均匀率及动态断裂强度。但该装置存在以下不足：
（1）动态模拟系统不能更加全面说明纱线的实际使用中受到的作用力；
（2）由于外国技术的保护，设备价格昂贵；
（3）设备结构复杂，功能冗余；
（4）由于其操作系统的复杂，实验操作人员采集数据困难；
（5）由于其功能冗余，导致其机体庞大，不易搬运。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，能够用于仿真纱线织成织物在人体受到各个方向的作用力，测试纱线所能承受的断裂强力的仿真纱线动态断裂强力测试设备及测试方法；它还可以测量纱线在不同转速下、倾角方向的断裂强力。
本发明所采用的技术方案为：一种仿真纱线动态断裂强力测试设备，包括强力机机箱、微机控制系统、动力仿真系统及纱线平衡块；所述的强力机机箱顶部设有固纱器，强力机机箱的一侧上设有纱线上夹具、纱线拉伸滑道、动力仿真系统、纱线下夹具及纱线平衡块；所述的纱线上夹具位于纱线拉伸滑道正上方；所述的动力仿真系统固定安装在该侧面上，位于纱线上夹具和纱线下夹具之间；纱线下夹具端部置于纱线拉伸滑道内，能沿纱线拉伸滑滑道移动，纱线下夹具上设有测力传感器，测力传感器能测量纱线所受的拉力；所述的纱线平衡块固定安装在箱体上，纱线平衡块位于纱线下夹具下方；所述的动力仿真系统包括机架、电机及转轴，电机和转轴安装在机架上，转轴与电机的输出轴连接，转轴垂直于纱线拉伸滑道设置，微机控制系统与电机、测力传感器连接。
上述的仿真纱线动态断裂强力测试设备中，所述的动力仿真系统包括三个电机和三根转轴，三根转轴平行安装在机架上，垂直于纱线拉伸滑道设置，三根转轴分别与三个电机的输出轴连接；三根转轴分别能够使得置于其上的纱线的夹角分别为锐角、直角和钝角。
上述的仿真纱线动态断裂强力测试设备中，所述的转轴上设有纱线槽。
上述的仿真纱线动态断裂强力测试设备中，所述的动力仿真系统机架的底部设有电磁铁，通过电磁铁吸附在强力机机箱上。
上述的仿真纱线动态断裂强力测试设备中，所述的纱线平衡块包括基座、平衡梁及平衡梁固纱器；所述的平衡梁的中部通过安装轴安装在基座上，所述的平衡梁的两端设有平衡砝码；所述的平衡梁固纱器安装在平衡梁上。
一种上述的仿真纱线动态断裂强力测试设备的仿真纱线动态断裂强力测试方法，包括如下步骤：
1）将纱线上端固定在强力机机箱顶部的固纱器上，牵引纱线经过纱线上夹具，通过纱线上夹具夹紧；
2）牵引纱线头经过动力仿真系统的转轴，并且将纱线搭在转轴的纱线槽中，将纱线头导出动力仿真系统；
3）将纱线下端牵引至纱线平衡块，将纱线的下端固定在平衡块上，调整平衡块使其两端平衡，并调节纱线的预紧力；然后通过纱线下夹具固定纱线；
4）完成该转轴相对应转速和夹角下纱线断裂强力；
5）重复步骤1）-4），将纱线绕过不同的转轴，测试纱线在不同夹角、不同转速下的纱线强力。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明可测试不同角度和不同转速下纱线的强力，更加精确的仿真纱线形成织物后的力学性能。
2.本发明实现了纱线动态断裂强力的测量，并且本发明结构简单，降低了成本、简化了操作过程。
3.本发明通过测试纱线在不同转速和角度下的力学性能，可以使得在纱线形成织物的生产工艺中，技术人员合理的去布置纱线交织的角度，以此使得织物具有更好的力学性能。
4.本发明的动态仿真系统可以直接用于已有国产的纱线静力强力机，去仿真测试纱线动态下的力学性能，以此降低测试成本。
附图说明
图1是本发明的纱线动态断裂强力测试设备的立体示意图。
图2是本发明的强力机机箱的立体图。
图3是本发明的动力仿真系统的立体图。
图4是本发明的动力仿真系统的俯视图。
图5是本发明的联轴器的立体图。
图6是本发明的轴承盖的立体图。
图7是本发明的纱线平衡块的立体图。
图8是本发明的纱线上夹具立体图。
图中：强力机机箱1、固纱器2、空气压缩机驱动系统3、微机控制系统4、动态仿真系统5、纱线平衡块6、纱线上夹具203、空气压缩机驱动系统开关204、微机控制系统操控版205、纱线上夹具控制开关206、纱线下夹具控制开关207、纱线下夹具208、强力机机箱底座209、纱线拉伸滑道210、动态仿真系统机架301、电机302、联轴器303、轴承盖304、转轴305、深沟球轴承306、动力仿真系统电源开关307、锐角转轴开关308、直角转轴开关309、钝角转轴开关310、电磁铁311、基座701、平衡砝码702、平衡梁703、安装轴704、平衡梁固纱器705，夹具体801，夹板802，气缸803。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示，本发明包括强力机机箱1、微机控制系统4、动力仿真系统5和纱线平衡器6。所述的强力机机箱1顶部设有固纱器2，强力机机箱1的侧面上设有纱线上夹具203、微机控制系统4、纱线拉伸滑道210、动力仿真系统5、纱线下夹具208及纱线平衡块6。所述的纱线上夹具203位于纱线拉伸滑道210正上方；所述的动力仿真系统5固定安装在该侧面上，位于纱线上夹具203和纱线下夹具208之间。所述的纱线下夹具208的端部位于纱线拉伸滑道210内，能够沿着纱线拉伸滑道210滑动，实现纱线的预紧、拉伸。纱线平衡块6固定安装在强力机机箱1上，位于纱线下夹具208下方。
所述的动力仿真系统包括机架301、三个电机302及三个转轴305，三个电机302及三个转轴305安装在机架301上，三个转轴305垂直于纱线拉伸滑道210设置，三个电机302的输出轴分别通过联轴器303与三个转轴305连接，三根转轴305分别能够使得置于其上的纱线的夹角分别为锐角、直角和钝角。三个电机302的转速不同，分别设有一个独立的开关，分别为锐角转轴开关308、直角转轴开关309、钝角转轴开关310。还设有总开关，即动力仿真系统电源开关307。机架301为铸造件，机架301底部安装了电磁铁311，打开动力仿真系统电源开关307，电磁铁311产生磁力，可以吸附在强力机机箱201指定位置。微机控制系统4与强力机机箱1螺接，安装在强力机机箱1内部，微机控制系统4与三个不同转速电机302通过导线内部连接。
为了给纱线一个预紧力，将纱线牵引至纱线平衡器6。所述的纱线平衡块6包括基座701、平衡梁703及平衡梁固纱器705；所述的平衡梁703的中部通过安装轴704安装在基座701上，所述的平衡梁703的两端设有平衡砝码702；平衡砝码702为铸造件，和平衡梁703采用间隙配合。所述的平衡梁固纱器705安装在平衡梁703上。
如图1、2所示，所述的强力机机箱201为铸造件，强力机机箱201底部与四个强力机机箱底座209螺纹连接，满足强力机机箱201位置固定和支撑要求。固纱器2为铸造件，和强力机机箱201采用螺纹连接，固纱器2上设有纱线导向槽，用于纱线端部固定。如图8所示，纱线上夹具203包括夹具体801、夹板802及气缸803；所述的夹具体801为箱体结构，其一内侧壁上安装有两个气缸803，气缸803的活塞杆垂直于夹板802与夹板802固定连接，测力传感器采用磁吸式结构，安装于夹板802内侧，测力传感器与微机控制系统4连接，测力传感器在纱线的动态拉升过程中，根据纱线下夹具208中拉力变化，将其转化为电压信号，电压信号放大，模数转换送入微机控制系统4，记录拉力变化测试过程。夹具体801、夹板802均为铸造件，夹具体801的底部设有四个螺钉孔，采用螺钉与强力机机箱201连接。纱线下夹具208的结构与纱线上夹具203相同，仅仅是与强力机机箱201的连接方式不同，纱线下夹具208通过燕尾槽结构或t形槽结构与强力机机箱201连接，置于强力机机箱201的纱线拉伸滑道210内，能够沿纱线拉伸滑道210滑动。通过外置空气压缩机提供动力至机箱内部空气压缩机驱动系统3，通过气压管路分流作用，将动力控制分置纱线上夹具203、纱线下夹具208的气缸，与纱线上夹具203的气缸连接的气压管路上设有纱线上夹具控制开关206，与纱线下夹具208的气缸连接的气压管路上设有纱线下夹具控制开关207。空气压缩机驱动系统置于强力机机箱201内部固定，通过空气压缩机驱动系统开关204控制。微机控制系统4安装于强力机机箱201内部，由微机控制系统操控版205控制。
本发明的仿真纱线动态断裂强力测试方法，包括如下步骤：
1）将纱线在强力机机箱1顶部的固纱器2缠绕4-5圈，牵引纱线经过纱线上夹具，通过纱线上夹具203夹紧；
2）牵引纱线头经过动力仿真系统5的转轴，并且将纱线搭在转轴的纱线槽中，将纱线头导出动力仿真系统5；
3）将纱线头穿过纱线下夹具，将纱线牵引至纱线平衡块6，在纱线平衡块6的平衡梁固纱器705上缠绕4-5圈，调整平衡块6使其两端平衡，并调节纱线预紧力；然后通过纱线下夹具208的夹板夹紧纱线，
4）设定该转轴连接的电机的转速，完成该转轴对应的转速和夹角下纱线断裂强力；
5）重复步骤1）-4），将纱线绕过另两个转轴，测试纱线在不同夹角、不同转速下的纱线强力。
1.一种仿真纱线动态断裂强力测试设备，其特征是：包括强力机机箱、微机控制系统、动力仿真系统及纱线平衡块；所述的强力机机箱顶部设有固纱器，强力机机箱的一侧上设有纱线上夹具、纱线拉伸滑道、动力仿真系统、纱线下夹具及纱线平衡块；所述的纱线上夹具位于纱线拉伸滑道正上方；所述的动力仿真系统固定安装在该侧面上，位于纱线上夹具和纱线下夹具之间；纱线下夹具端部置于纱线拉伸滑道内，能沿纱线拉伸滑滑道移动，纱线下夹具上设有测力传感器，测力传感器能测量纱线所受的拉力；所述的纱线平衡块固定安装在箱体上，纱线平衡块位于纱线下夹具下方；所述的动力仿真系统包括机架、电机及转轴，电机和转轴安装在机架上，转轴与电机的输出轴连接，转轴垂直于纱线拉伸滑道设置，微机控制系统与电机、测力传感器连接。
2.根据权利要求1所述的仿真纱线动态断裂强力测试设备，其特征是：所述的动力仿真系统包括三个电机和三根转轴，三根转轴平行安装在机架上，垂直于纱线拉伸滑道设置，三根转轴分别与三个电机的输出轴连接；三根转轴分别能够使得置于其上的纱线的夹角分别为锐角、直角和钝角。
3.根据权利要求1所述的仿真纱线动态断裂强力测试设备，其特征是：所述的转轴上设有纱线槽。
4.根据权利要求1所述的仿真纱线动态断裂强力测试设备，其特征是：所述的动力仿真系统机架的底部设有电磁铁，通过电磁铁吸附在强力机机箱上。
5.根据权利要求1所述的仿真纱线动态断裂强力测试设备，其特征是：所述的纱线平衡块包括基座、平衡梁及平衡梁固纱器；所述的平衡梁的中部通过安装轴安装在基座上，所述的平衡梁的两端设有平衡砝码；所述的平衡梁固纱器安装在平衡梁上。
6.一种权利要求1-5中任一权利要求所述的仿真纱线动态断裂强力测试设备的仿真纱线动态断裂强力测试方法，包括如下步骤：
1）将纱线上端固定在强力机机箱顶部的固纱器上，牵引纱线经过纱线上夹具，通过纱线上夹具夹紧；
2）牵引纱线头经过动力仿真系统的转轴，并且将纱线搭在转轴的纱线槽中，将纱线头导出动力仿真系统；
3）将纱线下端牵引至纱线平衡块，将纱线的下端固定在平衡块上，调整平衡块使其两端平衡，并调节纱线的预紧力；然后通过纱线下夹具固定纱线；
4）完成该转轴相对应转速和夹角下纱线断裂强力；
5）重复步骤1）-4），将纱线绕过不同的转轴，测试纱线在不同夹角、不同转速下的纱线强力。
技术总结