一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置及其方法。所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，包括夾持機構、壓縮機構和位移機構，所述的夾持機構包括下夾持器、上夾持器以及固定針；所述的下夾持器包括下夾持器本體，下夾持器本體上設有第二圓孔和第二螺絲孔；所述的上夾持器包括上夾持器本體，上夾持器本體上設有第一圓孔和第一螺絲孔；上夾持器本體上還設有通孔，固定針的兩端分別耦合第一圓孔和第二圓孔，螺絲的下部固定于第一螺絲孔中，螺絲的上部通過下螺帽和上螺帽固定于第二螺絲孔中。本發(fā)明可實現(xiàn)紡織材料球形壓縮的平穩(wěn)壓縮，防止球形壓縮過程中紡織材料的滑動，獲得邊界條件固定、壓縮應力和應變曲線高重現(xiàn)性的測試方法。
【專利說明】一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及紡織精密測量儀器【技術領域】，尤其是一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置及其方法，實現(xiàn)紡織材料在球形壓縮過程中的平穩(wěn)壓縮，適于間隔織物、層合織物、三維機織物、三維針織物、非織物或復合織物的平穩(wěn)球形壓縮測量。
【背景技術】
[0002]作為航空航天、深海和建筑用的紡織材料，直接影響到使用的安全性；作為醫(yī)用床墊和坐墊的紡織材料，因與人體間的相互壓縮力學行為，也決定著人體的舒適性；而上述拓展應用的紡織材料，厚度方向的壓縮性能極為重要。然而傳統(tǒng)的紡織材料壓縮實驗基本上是直接放在壓縮儀下進行壓縮性能測試(GB / T24442.2-2009，紡織品壓縮性能的測定第2部分:等速法；GB / T24442.1-2009，紡織品壓縮性能的測定第I部分:恒定法)，不用考慮壓縮過程紡織材料的滑移，其原因在于傳統(tǒng)測試的紡織材料厚度較薄和柔軟，測試長度和寬度由于遠大于厚度尺寸，在壓縮試驗中紡織材料的滑移和翹起不明顯，對實驗結果的影響可忽略。
[0003]可隨著新結構紡織材料的出現(xiàn)，如間隔織物，厚度基本上都超過3mm，由于透氣性優(yōu)良而成為床墊和坐墊青睞材料，厚度都大于1cm，且間隔絲具有較強的抗壓縮性能；另夕卜，間隔織物的壓縮性能又是決定人體服用時舒適性的關鍵性能，因此極為必要獲得壓縮性能結果可靠的測試方法。現(xiàn)有的測試紡織材料壓縮性能的方法，在實施間隔織物的球形壓縮試驗時，碰到許多新的問題(如間隔織物壓縮時，由于壓縮夾頭與間隔織物間的摩擦阻力小、以及間隔絲的壓縮的不對稱性造成間隔織物表面的受力不對稱，間隔織物發(fā)生滑移；另外，球形壓縮過程中，由于間隔絲的抗壓性能高，造成間隔織物邊緣的明顯翹起，嚴重影響實驗結果)，造成壓縮力測試結果的波動。因此為了基于間隔織物的壓縮力-位移曲線的指導和改進間隔織物的結構設計，優(yōu)化間隔織物產(chǎn)品，極為必要獲得穩(wěn)定和精準的壓縮性能試驗結果。因此有必要研制間隔織物球形壓縮測試時的平穩(wěn)測量裝置和方法。
[0004]目前還未見有紡織材料球形壓縮時的專門測量裝置，尤其是壓縮過程中如何防止滑動的測量裝置，國內(nèi)外無相關報道。故為指導紡織材料的功能化結構設計，開發(fā)新的功能產(chǎn)品，也為了明晰結構與壓縮性能的關系，需要實施平穩(wěn)的球形壓縮實驗方法，實現(xiàn)平穩(wěn)、高重現(xiàn)性、精準、客觀的有效測量。
[0005]本發(fā)明針對紡織材料的壓縮性能試驗出現(xiàn)的問題，采用上、下夾持器限定垂直移動，尤其是間隔織物邊緣的翹起，并采用固定針在邊緣插入，完成邊界條件的固定，避免壓縮過程中紡織材料的滑移造成的測量結果嚴重偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是在于提供一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置及其方法，可對紡織材料在壓縮作用下的邊界條件穩(wěn)定的測量，防止壓縮作用下紡織材料上表面和下表面發(fā)生滑動位移，影響測試結果，可實現(xiàn)壓縮實驗結果穩(wěn)定的壓縮測量。[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，包括夾持機構、壓縮機構和位移機構，所述的夾持機構包括下夾持器、上夾持器以及固定針；所述的下夾持器包括下夾持器本體，下夾持器本體上設有第二圓孔和第二螺絲孔；所述的上夾持器包括上夾持器本體，上夾持器本體上設有第一圓孔和第一螺絲孔；上夾持器本體上還設有通孔，固定針的兩端分別耦合第一圓孔和第二圓孔，螺絲的下部固定于第一螺絲孔中，螺絲的上部通過下螺帽和上螺帽固定于第一螺絲孔中；所述的壓縮機構包括可由位移機構帶動進行上下移動的滑行桿，滑行桿連接壓力傳感器，壓力傳感器連接固接桿的一端，固接桿的另一端連接半球，半球可設于通孔中。
[0008]優(yōu)選地，所述的位移機構包括支架、步進電機、渦輪、齒輪和絲桿，步進電機固定在支架上，渦輪固定在步進電機上，渦輪可帶動齒輪轉動，齒輪固定在絲桿的一端，絲桿的另一端固定在支架上，所述的滑行桿套接在絲桿上。
[0009]優(yōu)選地,所述的固定針為不銹鋼材料制成的圓柱形針,直徑范圍為0.lmm-lmm。
[0010]優(yōu)選地，所述的第一圓孔在上夾持器本體上呈圓周分布，第一圓孔的數(shù)量為4個-108個，所述的第二圓孔在下夾持器本體上呈圓周分布，第二圓孔的數(shù)量為4個-108個。
[0011]優(yōu)選地，所述的上夾持器與下夾持器的垂直距離由螺絲調(diào)節(jié)，距離范圍為4mm-400mmo
[0012]優(yōu)選地，所述的壓力傳感器的量程范圍為0N-1000N，精度為萬分之一。
[0013]優(yōu)選地，所述的半球由位移機構驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米。
[0014]優(yōu)選地，所述的上夾持器與下夾持器均由不銹鋼材料制成，上夾持器為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為10cm_40cm。
[0015]優(yōu)選地，所述的紡織材料為間隔織物、層合織物、三維機織物、三維針織物、非織物
或復合織物。
[0016]本發(fā)明還提供了一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，其特征在于，采用上述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟包括:
[0017]第一步:將螺絲向下旋轉伸出下夾持器的第二螺絲孔后，接著旋轉下螺帽至螺絲上一定位置停止；螺絲再穿過上夾持器的第一螺絲孔，接著旋轉上螺帽至螺絲上一定位置停止;
[0018]第二步:將紡織材料從上夾持器和下夾持器中間穿過，并放置于下夾持器上，調(diào)節(jié)下螺帽至上夾持器靠自重壓在紡織材料上；再調(diào)節(jié)下螺帽上移至恰好接觸上夾持器，并調(diào)節(jié)上螺帽下移至恰好接觸上夾持器；
[0019]第三步:將固定針由上夾持器的第一圓孔上插入，穿過紡織材料后插入下夾持器的第二圓孔，實現(xiàn)紡織材料的邊界固定；
[0020]第四步:啟動位移機構的步進電機帶動渦輪轉動齒輪，驅(qū)動絲桿轉動；絲桿帶動滑行桿、壓力傳感器、固接桿和半球垂直向下移動，半球?qū)徔棽牧线M行球形壓縮；
[0021]第五步:壓力傳感器采集半球?qū)徔棽牧系膲嚎s力，通過半球的垂直移動速度和運行時間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
[0022]本發(fā)明的實施原理在于首先根據(jù)紡織材料的厚度，通過螺絲、下螺帽和上螺帽調(diào)節(jié)下夾持器與上夾持器間的空隙垂直距離稍大于紡織材料的厚度，再將紡織材料從上夾持器和下夾持器間穿過，并放置于下夾持器上，通過調(diào)節(jié)下螺帽至上夾持器靠自重壓在紡織材料上，再調(diào)節(jié)下螺帽上移至恰好接觸上夾持器，并調(diào)節(jié)上螺帽下移至恰好接觸上夾持器，從而有效夾持紡織材料，防止紡織材料的垂直移動；然后，將固定針由上夾持器的圓孔上插入，穿過紡織材料后插入下夾持器的圓孔，根據(jù)紡織材料不同，插入一定數(shù)量的固定針，有效控制紡織材料的邊界，防止壓縮過程中紡織材料的水平滑動，從而實現(xiàn)紡織材料的平穩(wěn)球形壓縮實驗；啟動位移機構驅(qū)動壓縮機構的半球?qū)徔棽牧线M行球形壓縮，與半球相連的壓力傳感器采集半球?qū)徔棽牧系膲嚎s力，半球的垂直移動速度和運行時間可獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的壓縮力-壓縮位移曲線的獲取。本發(fā)明可實現(xiàn)紡織材料球形壓縮的平穩(wěn)壓縮，防止球形壓縮過程中紡織材料的滑動，獲得上、下垂直邊界和左、右水平邊界固定及其壓縮應力和應變曲線高重現(xiàn)性的測試方法。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1.本發(fā)明涉及的紡織材料的壓縮實驗測量，創(chuàng)新地實現(xiàn)了紡織材料壓縮過程中的邊界固定的測量裝置和方法，解決了壓縮過程中紡織材料在較大壓縮力作用下的水平滑移和垂直方向的邊緣翹起的測量技術問題，建立了科學的表征手段；
[0025]2.本發(fā)明尤其是首先解決了間隔織物壓縮條件下邊緣過度翹起和上下表面的滑移問題，提供了間隔織物壓縮性能過程中形態(tài)穩(wěn)定的實驗測量方法，成功實施了高重現(xiàn)性、客觀和精準的壓縮性能測量，為研究間隔織物應用過程中的壓縮性能變化與結構的關系提供了測試裝置和方法；
[0026]3.整個裝置結構精巧，可實現(xiàn)簡易、便捷、穩(wěn)定的紡織材料，尤其是間隔織物的壓縮性能測試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置示意圖
[0028]圖2為夾持機構的斜視示意圖
[0029]圖3為夾持機構夾持紡織材料的主視圖
[0030]圖4為夾持機構的主視圖
[0031]圖5為上夾持器的俯視圖
[0032]圖6為下夾持器的俯視圖
[0033]圖7為螺絲示意圖
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，作詳細說明如下。
[0035]實施例1lOmm厚間隔織物壓縮性能測量
[0036]如圖1所示，為一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，包括夾持機構1、壓縮機構3和位移機構4，如圖2所示，所述的夾持機構I包括下夾持器11、上夾持器12以及固定針13 ;所述的下夾持器11包括下夾持器本體113，下夾持器本體113上設有第二圓孔111和第二螺絲孔112 ;所述的上夾持器12包括上夾持器本體123，上夾持器本體123上設有第一圓孔121和第一螺絲孔122 ;上夾持器本體123上還設有通孔124，如圖4所示，固定針13的兩端分別耦合第一圓孔121和第二圓孔111，如圖7所示，螺絲14的下部固定于第一螺絲孔112中，螺絲14的上部通過下螺帽141和上螺帽142固定于第一螺絲孔122中；所述的壓縮機構包括可由位移機構4帶動進行上下移動的滑行桿31，滑行桿31連接壓力傳感器32，壓力傳感器32連接固接桿33的一端，固接桿33的另一端連接半球34，半球34可設于通孔124中。所述的位移機構4包括支架41、步進電機42、渦輪43、齒輪44和絲桿45，步進電機42固定在支架41上，渦輪43固定在步進電機42上，渦輪43可帶動齒輪44轉動，齒輪44固定在絲桿45的一端，絲桿45的另一端固定在支架41上，所述的滑行桿31套接在絲桿45上。所述的半球34的直徑為150mm ；夾持機構I的下夾持器11耦合在位移機構4的支架41上；壓縮機構3通過滑行桿31套接在位移機構4的絲桿45上；所述的固定針13為不銹鋼材料制成的圓柱形針，直徑為0.1mm ；所述的第一圓孔121在上夾持器本體123上呈圓周分布，第一圓孔121的數(shù)量為72個，所述的第二圓孔111在下夾持器本體113上呈圓周分布，第二圓孔111的數(shù)量為72個。由螺絲14調(diào)節(jié)上夾持器12與下夾持器11的垂直距離為IOmm ;所述的壓力傳感器32的量程為400N，精度為萬分之一；所述的半球34由位移機構4驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米；所述的上夾持器12與下夾持器11均由不銹鋼材料制成，上夾持器12為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為20cm。
[0037]—種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，采用上述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟為:(I)選擇IOmm厚間隔織物作為待測量的紡織材料2，將螺絲14向下旋轉伸出下夾持器11的第二螺絲孔112后，接著旋轉下螺帽141至螺絲14上一定位置停止；螺絲14再穿過上夾持器12的第一螺絲孔142，接著旋轉上螺帽142至螺絲14上一定位置停止；(2)將紡織材料2從上夾持器12和下夾持器11中間穿過，并放置于下夾持器11上，調(diào)節(jié)下螺帽141至上夾持器12靠自重壓在紡織材料2上；再調(diào)節(jié)下螺帽141上移至恰好接觸上夾持器12，并調(diào)節(jié)上螺帽142下移至恰好接觸上夾持器12 ； (3)將固定針13由上夾持器12的第一圓孔121上插入，穿過紡織材料2后插入下夾持器11的第二圓孔111，實現(xiàn)紡織材料2的邊界固定；(4)啟動位移機構4的步進電機42帶動渦輪43轉動齒輪44，驅(qū)動絲桿45轉動；絲桿45帶動滑行桿31、壓力傳感器32固接桿33和半球34垂直向下移動，半球34對紡織材料2進行球形壓縮；(5)壓力傳感器32采集半球34對紡織材料2的壓縮力，通過半球34的垂直移動速度和運行時間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料2的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
[0038]實施例220_厚間隔織物壓縮性能測量
[0039]如圖1所示，為一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，包括夾持機構1、壓縮機構3和位移機構4，如圖2所示，所述的夾持機構I包括下夾持器11、上夾持器12以及固定針13 ;如圖6所示，所述的下夾持器11包括下夾持器本體113，下夾持器本體113上設有第二圓孔111和第二螺絲孔112 ;如圖5所示，所述的上夾持器12包括上夾持器本體123,上夾持器本體123上設有第一圓孔121和第一螺絲孔122 ;上夾持器本體123上還設有通孔124，如圖4所示，固定針13的兩端分別耦合第一圓孔121和第二圓孔111，如圖7所示，螺絲14的下部固定于第一螺絲孔112中，螺絲14的上部通過下螺帽141和上螺帽142固定于第一螺絲孔122中；所述的壓縮機構包括可由位移機構4帶動進行上下移動的滑行桿31，滑行桿31連接壓力傳感器32，壓力傳感器32連接固接桿33的一端，固接桿33的另一端連接半球34，半球34可設于通孔124中。所述的位移機構4包括支架41、步進電機42、渦輪43、齒輪44和絲桿45，步進電機42固定在支架41上，渦輪43固定在步進電機42上，渦輪43可帶動齒輪44轉動，齒輪44固定在絲桿45的一端，絲桿45的另一端固定在支架41上，所述的滑行桿31套接在絲桿45上。所述的半球34的直徑為50mm ;夾持機構I的下夾持器11耦合在位移機構4的支架41上；壓縮機構3通過滑行桿31套接在位移機構4的絲桿45上；所述的固定針13為不銹鋼材料制成的圓柱形針，直徑為0.2mm ;所述的第一圓孔121在上夾持器本體123上呈圓周分布，第一圓孔121的數(shù)量為36個，所述的第二圓孔111在下夾持器本體113上呈圓周分布，第二圓孔111的數(shù)量為36個。由螺絲14調(diào)節(jié)上夾持器12與下夾持器11的垂直距離為20mm ;所述的壓力傳感器32的量程為200N，精度為萬分之一；所述的半球34由位移機構4驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米；所述的上夾持器12與下夾持器11均由不銹鋼材料制成，上夾持器12為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為30cm。
[0040]一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，采用上述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟為:(I)選擇20mm厚間隔織物作為待測量的紡織材料2，將螺絲14向下旋轉伸出下夾持器11的第二螺絲孔112后，接著旋轉下螺帽141至螺絲14上一定位置停止；螺絲14再穿過上夾持器12的第一螺絲孔142，接著旋轉上螺帽142至螺絲14上一定位置停止；(2)將紡織材料2從上夾持器12和下夾持器11中間穿過，并放置于下夾持器11上，調(diào)節(jié)下螺帽141至上夾持器12靠自重壓在紡織材料2上；再調(diào)節(jié)下螺帽141上移至恰好接觸上夾持器12，并調(diào)節(jié)上螺帽142下移至恰好接觸上夾持器12 ； (3)將固定針13由上夾持器12的第一圓孔121上插入，穿過紡織材料2后插入下夾持器11的第二圓孔111，實現(xiàn)紡織材料2的邊界固定；(4)啟動位移機構4的步進電機42帶動渦輪43轉動齒輪44，驅(qū)動絲桿45轉動；絲桿45帶動滑行桿31、壓力傳感器32固接桿33和半球34垂直向下移動，半球34對紡織材料2進行球形壓縮；(5)壓力傳感器32采集半球34對紡織材料2的壓縮力，通過半球34的垂直移動速度和運行時間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料2的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
[0041 ] 實施例3100_厚層合織物壓縮性能測量
[0042]如圖1所示，為一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，包括夾持機構1、壓縮機構3和位移機構4，如圖2所示，所述的夾持機構I包括下夾持器11、上夾持器12以及固定針13 ;所述的下夾持器11包括下夾持器本體113，下夾持器本體113上設有第二圓孔111和第二螺絲孔112 ;所述的上夾持器12包括上夾持器本體123，上夾持器本體123上設有第一圓孔121和第一螺絲孔122 ;上夾持器本體123上還設有通孔124，如圖4所示，固定針13的兩端分別耦合第一圓孔121和第二圓孔111，如圖7所示，螺絲14的下部固定于第一螺絲孔112中，螺絲14的上部通過下螺帽141和上螺帽142固定于第一螺絲孔122中；所述的壓縮機構包括可由位移機構4帶動進行上下移動的滑行桿31，滑行桿31連接壓力傳感器32，壓力傳感器32連接固接桿33的一端，固接桿33的另一端連接半球34，半球34可設于通孔124中。所述的位移機構4包括支架41、步進電機42、渦輪43、齒輪44和絲桿45，步進電機42固定在支架41上，渦輪43固定在步進電機42上，渦輪43可帶動齒輪44轉動，齒輪44固定在絲桿45的一端，絲桿45的另一端固定在支架41上，所述的滑行桿31套接在絲桿45上。所述的半球34的直徑為200mm ；夾持機構I的下夾持器11耦合在位移機構4的支架41上；壓縮機構3通過滑行桿31套接在位移機構4的絲桿45上；所述的固定針13為不銹鋼材料制成的圓柱形針，直徑為0.5mm ；所述的第一圓孔121在上夾持器本體123上呈圓周分布，第一圓孔121的數(shù)量為108個，所述的第二圓孔111在下夾持器本體113上呈圓周分布，第二圓孔111的數(shù)量為108個。由螺絲14調(diào)節(jié)上夾持器12與下夾持器11的垂直距離為IOOmm ;所述的壓力傳感器32的量程為1000N，精度為萬分之一；所述的半球34由位移機構4驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米；所述的上夾持器12與下夾持器11均由不銹鋼材料制成，上夾持器12為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為40cm。
[0043]一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，采用上述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟為:(I)選擇IOOmm厚層合織物作為待測量的紡織材料2，將螺絲14向下旋轉伸出下夾持器11的第二螺絲孔112后，接著旋轉下螺帽141至螺絲14上一定位置停止；螺絲14再穿過上夾持器12的第一螺絲孔142，接著旋轉上螺帽142至螺絲14上一定位置停止；(2)將紡織材料2從上夾持器12和下夾持器11中間穿過，并放置于下夾持器11上，調(diào)節(jié)下螺帽141至上夾持器12靠自重壓在紡織材料2上；再調(diào)節(jié)下螺帽141上移至恰好接觸上夾持器12，并調(diào)節(jié)上螺帽142下移至恰好接觸上夾持器12 ； (3)將固定針13由上夾持器12的第一圓孔121上插入，穿過紡織材料2后插入下夾持器11的第二圓孔111，實現(xiàn)紡織材料2的邊界固定；(4)啟動位移機構4的步進電機42帶動渦輪43轉動齒輪44，驅(qū)動絲桿45轉動；絲桿45帶動滑行桿31、壓力傳感器32固接桿33和半球34垂直向下移動，半球34對紡織材料2進行球形壓縮；(5)壓力傳感器32采集半球34對紡織材料2的壓縮力，通過半球34的垂直移動速度和運行時間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料2的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
[0044]實施例45mm厚非織物壓縮性能測量
[0045]如圖1所示，為一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，包括夾持機構1、壓縮機構3和位移機構4，如圖2所示，所述的夾持機構I包括下夾持器11、上夾持器12以及固定針13 ;如圖6所示，所述的下夾持器11包括下夾持器本體113，下夾持器本體113上設有第二圓孔111和第二螺絲孔112 ;如圖5所示，所述的上夾持器12包括上夾持器本體123,上夾持器本體123上設有第一圓孔121和第一螺絲孔122 ;上夾持器本體123上還設有通孔124，如圖4所示，固定針13的兩端分別耦合第一圓孔121和第二圓孔111，如圖7所示，螺絲14的下部固定于第一螺絲孔112中，螺絲14的上部通過下螺帽141和上螺帽142固定于第一螺絲孔122中；所述的壓縮機構包括可由位移機構4帶動進行上下移動的滑行桿31，滑行桿31連接壓力傳感器32，壓力傳感器32連接固接桿33的一端，固接桿33的另一端連接半球34，半球34可設于通孔124中。所述的位移機構4包括支架41、步進電機42、渦輪43、齒輪44和絲桿45，步進電機42固定在支架41上，渦輪43固定在步進電機42上，渦輪43可帶動齒輪44轉動，齒輪44固定在絲桿45的一端，絲桿45的另一端固定在支架41上，所述的滑行桿31套接在絲桿45上。所述的半球34的直徑為IOOmm ;夾持機構I的下夾持器11耦合在位移機構4的支架41上；壓縮機構3通過滑行桿31套接在位移機構4的絲桿45上；所述的固定針13為不銹鋼材料制成的圓柱形針，直徑為0.1mm ;所述的第一圓孔121在上夾持器本體123上呈圓周分布，第一圓孔121的數(shù)量為36個，所述的第二圓孔111在下夾持器本體113上呈圓周分布，第二圓孔111的數(shù)量為36個。由螺絲14調(diào)節(jié)上夾持器12與下夾持器11的垂直距離為5mm ;所述的壓力傳感器32的量程為100N，精度為萬分之一；所述的半球34由位移機構4驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米；所述的上夾持器12與下夾持器11均由不銹鋼材料制成，上夾持器12為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為20cm。
[0046]—種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，采用上述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟為:(I)選擇5_厚滌綸非織物作為待測量的紡織材料2，將螺絲14向下旋轉伸出下夾持器11的第二螺絲孔112后，接著旋轉下螺帽141至螺絲14上一定位置停止；螺絲14再穿過上夾持器12的第一螺絲孔142，接著旋轉上螺帽142至螺絲14上一定位置停止；(2)將紡織材料2從上夾持器12和下夾持器11中間穿過，并放置于下夾持器11上，調(diào)節(jié)下螺帽141至上夾持器12靠自重壓在紡織材料2上；再調(diào)節(jié)下螺帽141上移至恰好接觸上夾持器12，并調(diào)節(jié)上螺帽142下移至恰好接觸上夾持器12 ； (3)將固定針13由上夾持器12的第一圓孔121上插入，穿過紡織材料2后插入下夾持器11的第二圓孔111，實現(xiàn)紡織材料2的邊界固定；(4)啟動位移機構4的步進電機42帶動渦輪43轉動齒輪44，驅(qū)動絲桿45轉動；絲桿45帶動滑行桿31、壓力傳感器32固接桿33和半球34垂直向下移動，半球34對紡織材料2進行球形壓縮；(5)壓力傳感器32采集半球34對紡織材料2的壓縮力，通過半球34的垂直移動速度和運行時間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料2的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
【權利要求】
1.一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，包括夾持機構(I)、壓縮機構(3)和位移機構(4)，所述的夾持機構(I)包括下夾持器(11)、上夾持器(12)以及固定針(13);所述的下夾持器(11)包括下夾持器本體(113)，下夾持器本體(113)上設有第二圓孔(111)和第二螺絲孔(112);所述的上夾持器(12)包括上夾持器本體(123)，上夾持器本體(123)上設有第一圓孔(121)和第一螺絲孔(122);上夾持器本體(123)上還設有通孔(124)，固定針(13)的兩端分別耦合第一圓孔(121)和第二圓孔(111)，螺絲(14)的下部固定于第一螺絲孔(112)中，螺絲(14)的上部通過下螺帽(141)和上螺帽(142)固定于第一螺絲孔(122)中；所述的壓縮機構包括可由位移機構(4)帶動進行上下移動的滑行桿(31)，滑行桿(31)連接壓力傳感器(32)，壓力傳感器(32)連接固接桿(33)的一端，固接桿(33)的另一端連接半球(34)，半球(34)可設于通孔(124)中。
2.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的位移機構(4)包括支架(41)、步進電機(42)、渦輪(43)、齒輪(44)和絲桿(45)，步進電機(42)固定在支架(41)上，渦輪(43)固定在步進電機(42)上，渦輪(43)可帶動齒輪(44)轉動，齒輪(44)固定在絲桿(45)的一端，絲桿(45)的另一端固定在支架(41)上，所述的滑行桿(31)套接在絲桿(45)上。
3.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的固定針(13)為不銹鋼材料制成的圓柱形針，直徑范圍為0.lmm-lmm。
4.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的第一圓孔(121)在上夾持器本 體(123)上呈圓周分布，第一圓孔(121)的數(shù)量為4個-108個，所述的第二圓孔(111)在下夾持器本體(113)上呈圓周分布，第二圓孔(111)的數(shù)量為4個-108個。
5.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的上夾持器(12)與下夾持器(11)的垂直距離由螺絲(14)調(diào)節(jié)，距離范圍為4mm-400mm。
6.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的壓力傳感器(32)的量程范圍為0N-1000N，精度為萬分之一。
7.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的半球(34)由位移機構(4)驅(qū)動垂直往復移動，所述的垂直往復移動的最小精度為I微米。
8.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的上夾持器(12)與下夾持器(11)均由不銹鋼材料制成，上夾持器(12)為環(huán)形，其內(nèi)環(huán)直徑為10cm-40cmo
9.如權利要求1所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，其特征在于，所述的紡織材料為間隔織物、層合織物、三維機織物、三維針織物、非織物或復合織物。
10.一種紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量方法，其特征在于，采用權利要求1-9中任一項所述的紡織材料平穩(wěn)的球形壓縮測量裝置，具體步驟包括: 第一步:將螺絲(14)旋轉伸出下夾持器(11)的第二螺絲孔(112)后，接著旋轉下螺帽(141)至螺絲(14)上一定位置停止；螺絲(14)再穿過上夾持器(12)的第一螺絲孔(142)，接著旋轉上螺帽(142)至螺絲(14)上一定位置停止； 第二步:將紡織材料(2)從上夾持器(12)和下夾持器(11)中間穿過，并放置于下夾持器(11)上，調(diào)節(jié)下螺帽(141)至上夾持器(12)靠自重壓在紡織材料(2)上；再調(diào)節(jié)下螺帽(141)上移至恰好接觸上夾持器(12)，并調(diào)節(jié)上螺帽(142)下移至恰好接觸上夾持器(12)； 第三步:將固定針(13)由上夾持器(12)的第一圓孔(121)上插入，穿過紡織材料(2)后插入下夾持器(11)的第二圓孔(111)，實現(xiàn)紡織材料(2)的邊界固定；第四步:啟動位移機構(4)的步進電機(42)帶動渦輪(43)轉動齒輪(44)，驅(qū)動絲桿(45)轉動；絲桿(45)帶動滑行桿(31)、壓力傳感器(32)固接桿(33)和半球(34)垂直向下移動，半球(34)對紡織材料(2)進行球形壓縮； 第五步:壓力傳感器(32)采集半球(34)對紡織材料(2)的壓縮力，通過半球(34)的垂直移動速度和運行時 間獲得壓縮位移，從而實現(xiàn)紡織材料(2)的平穩(wěn)球形壓縮實驗。
【文檔編號】G01N3/16GK103884598SQ201410114648
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權日:2014年3月26日
【發(fā)明者】杜趙群, 吳韻眉, 劉鵬飛, 楊慧娟 申請人:東華大學