纱线耐磨试验装置的研究
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  • 2015-11-06 08:24
  • 来源:中国纺织机械网
  • 作者:[db:作者]
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  •   段6+2:A文章编号:收稿嘱:002―I02―AcadcJo腿alElectronicPublish线。H试验时1磨头每往复次,也就是纱线受I力摩et刖言纱线耐磨性能是影响纱线可织性的重要指标。测试纱线耐磨特性能够更好地控制和改进浆纱工艺,为降低经纱断头率提供依据。特别是现代织机的高速化,对纱线的耐磨性能将提出更高的要求。国外对如何测定纱线的耐磨性能不断地开展研究,开发出多种耐磨测试仪器,国内研究开发出单根纱线与纱线相磨和纱线与钢丝相磨两种仪器,但由于纱线试验数据的离散性使得单根纱线的耐磨数据不能代表该纱线的耐磨性能,需要大量的纱线耐磨试验统计值。另一方面,由于磨料的原因,纱线耐磨试验数据的重现性和可比性差,因此,设计多根纱线同时进行耐磨试验的装置,进一步制定纱线耐磨指标就显得尤为重要。

      为此,我们模拟纱线在织造过程中的受力情况,设计出了纱线与合金钢磨头相互摩擦的纱线耐磨试验装置,并通过改变有关试验参数,分析了影响纱线耐磨试验的因素。

      1纱线耐磨试验机理目前纱线耐磨试验机理可以分为两类,一类是以纱线作为磨料,测试时试样纱线以某种方式相互接触,在规定的速度下相互摩擦,经过一定次数的摩擦,观察其表面的损伤程度,根据样卡,评定纱线的耐磨性能。另一类为纱线与其他磨料相磨,测定纱线在一定摩擦次数和张力条件下的磨损情况,磨料分为金属材料和砂布、砂轮。我们根据上述两种试验机理做了大量的耐磨试验,前一种试验方法由于纱线性能不稳定,磨削差异很大,试验结果稳定性差,可比性和重现性也不好。

      另外纱线以扭转方式接触,其磨损除了由摩擦造成外,还有因弯曲疲劳造成的磨损,不宜用多根纱线同时做试验,作为磨料的纱线的耐磨强度对试验影响也很大。后一种试验方法中,作为磨料的砂布或砂轮中的砂粒的大小、均匀程度、砂布中心与边缘、砂布使用次数都对耐磨试验有很大的影响,重现性不好。因此,我们在设计纱线耐磨试验装置时,新磨料采用合金钢材料,并在磨柱表面设计上细锉纹,以克服磨料对耐磨试验的影响。通过对同一原料上浆前后耐磨性能的比较和不同原料纱线耐磨性能比较的试验证明,试验结果稳定性好。

      2纱线耐磨试验装置的设计纱线耐磨装置由磨头、往复机构、磨面转换机构、光电检测机构和计算机处理系统组成(见图纱线受磨段2的一端经夹纱圆盘4固定,另一端通过砝码1对纱线施加张力T,磨料3在水平面上以匀速往复运动,每次可同时测30根纱擦的一个周期,通过光电传感器的作用,计算机就计数一次。30个通道由计算机扫描检测,当某根纱线磨断后,砝码1自由落下,挡住底盘上的光电开关,计算机自动记录该通道的磨断次数,当全部纱线磨断后,计算机进行统计运算,或设定摩擦次数,达到规定次数自停,测试受磨后的剩余强伸度。

      圆柱体,磨头柱面设计了45*的细锉纹。每根磨头表面粗糙度均加工一致,可排除由于磨料表面粗糙度的不同引起的耐磨试验数据的变化。由于合金刃具钢硬度很高,故其与纱线的相互摩擦是一种典型的切割磨损。磨损会使质地较软的纱线表面光滑度受损伤或磨碎,致使纱线对应力的抵抗能力减小,*终,很小的张力可使纱线断开。而整个摩擦过程中,磨头磨损很小,而且可加工多根测试数据前后可比性很好。为防止磨头的磨削表面会被从纱线上磨削下来的纤维和浆料堵塞,降低磨头的磨削能力,影响试验的准确性,在磨头一侧设计了磨面转换和微动机构(见)。该机构使磨料柱体在每次往复中转动一个微小的角度9,使未经摩擦的磨面参加磨削,这样保证了磨料的稳定性和摩擦表面的摩擦因数始终一致。为了确保磨头两端间磨料的摩擦因数的一致性,采用绞盘法来确定两端及中间的摩擦因数(见)。将磨头两端支起,纱线挂在磨头上,纱线两端分别加砝码Wl和W2.加W2的砝码重量,使纱线刚刚滑动。即可根据欧拉公式:算出摩擦因数。由于磨头与纱线夹角为n将公式(1)两边积分:对磨头进行机械修正,使磨面的摩擦因数一致,确保所有纱线在摩擦过程中所受的摩擦力相同。

      2.1.2往复机构的设计试验研究表明,纱线的磨损与磨削速度有关,在其他条件不变的情况下,速度加,纱线磨损加剧,因此,要得到稳定的测试结果,必须使磨头平稳运动。我们设计了双向等速凸轮机构,结构简图见。

      该机构的凸轮轮廓曲线为等速曲线,当向径变化的凸轮轮廓与滚子A接触时,与滚子固连的磨面粗糙度!样的磨头长时间使用后可更换。油杆gClu同运麻再由滑块机构带动磨柱向左运动;反之,当向径变化的凸轮轮廓与滚子B接触时,磨柱随之向右运动。在换向位置上进行修正,以减少冲击和动力消耗。为消除修正后磨头运动速度变化对纱线磨损的影响,在磨头的两个换向点附近,设计了纱线脱离磨头的机构。该机构在磨头换向时,将纱线抬起,脱离磨面,不参加磨削。待磨头速度稳定后,再使纱线与磨头接触,保证了磨削的均匀性。

      2.2检测和数据处理系统检测系统由30个相互独立的测试头组成。

      采用红外光源实现纱线状态电检测,有效地抑制了可见光对检测系统的干扰,提高了测试的可靠性。

      测试时,重锤在纱线的牵引下,离开检测头,测试头信号输出端为低电平,当纱线磨断后,重锤落下,挡住光源,测试头信号输出为高电平。另外,还设有一计数装置,记录磨头往复次数。

      由于纱线耐磨性离散性很大,单根纱线耐磨次数不能代表该号数纱线的耐磨性能,必须用统计方法取得评价依据。试验结果可得出每根纱线的耐磨次数和30根纱线的平均值以检验纱线耐磨性的集中趋势,而且还要通过一定的参数估计,检查纱线耐磨特性的离散趋势。本系统采用变异系数作为参数估计,同时统计出耐磨次数的*大值和*小值。

      3试验分析表1纱线上浆前后耐磨试验结果3.1浆纱前后经纱耐磨试验耐磨试验选用纺纱品种为T/CJ65/35都选用预张力25cN,磨头往复速度为60次/min,试验结果见表1.代号试验品种/tex上浆前上浆后HLA耐磨次数CV/%HLA耐磨次数CV/%1T/CJ65/35 823436462168.839.1注:H为耐磨次数*大值为耐磨次数*小值;为耐磨次数的平均值。

      表1结果表明:上浆后纱线耐磨性能得到明显的提高。但也可从数据中看到,纱线上浆的均匀程度直接影响上浆后纱线耐磨次数的不匀率,可见该装置适用于纱线耐磨性能的测定,可以为棉纺厂浆纱工艺改进提供数据。

      3.2张力对耐磨试验的影响现象尤为特殊,纱线本身受周期性的外力作用,可以认为是一种蠕变和疲劳情况下的摩擦现象,通常称为疲劳磨损。纱线在耐磨试验装置上所受的摩擦力(见)可表示为:根据牛顿第二定律,法向压力的大小N等于与。所形成的合力F方向相反。根据余弦定理,合力的大小为:由于纱线端点固定,所以=T2,带入式(5)运算后,摩擦理论认为:材料在法向压力作用下互相接触,当接触面相互滑动时产生的切向阻力与法向压力成正比。在织机上经纱经受摩擦时受的法向压力与经纱张力成正比,张力越大,经纱所受的由公式(7)可见,摩擦力/与张力Ti成正比。

      由张力与摩擦次数关系可见,选用品种摩擦作用越大。特别是经纱在织机上受到的摩擦ishi和品种2;这两种纱线做试验,磨头往复速度为et大,摩擦力大,相应的磨损也越大,纱线耐磨次数减少,这与理论分析是一致的。由此可见,张力与经纱的磨断次数是密切相关的。

      3.3摩擦速度对纱线耐磨性的影响由于纱线与磨头之间是处于相互滑动摩擦,其滑动摩擦因数和物体的相对速度有关,在低速情况下,速度对滑动摩擦因数A的影响很小,h可近似看作常数。在高速时,滑动摩擦因数是随速度的大而减小,但速度高达一定值时,由于摩擦的热效应,使摩擦双方的材料组织发生变化,摩擦力又开始加。根据织机的情况,选定30次/min,720次/min的速度,摩擦速度与纱线耐磨次数的关系曲线见。

      摩擦装置磨头循环速度加,类同于织机上经纱与综丝、经纱与钢筘之间的摩擦加剧。由此可见,高速织机对经纱的耐磨性要求更高。

      4结束语该纱线耐磨试验装置能准确测定纱线耐磨性能,并可根据织机上的有关参数来选择耐磨试验装置的相应参数进行耐磨试验。该装置采用合金钢作为磨料,性能稳定。测试结果重现性好,更换方便。采用光电检测,计算机计数和统计运算提高了操作的自动化,减少了操作误差。该试验装置为检测纱线质量、改进纱线加工工艺水平提供了先进手段。

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