本發(fā)明屬于碳纖維復(fù)絲的線密度測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置和取樣方法。

背景技術(shù)：

碳纖維復(fù)絲線密度測試的關(guān)鍵步驟是截取高精度的1m長度的纖維試樣用于稱量，在GB/T 3362—2005碳纖維復(fù)絲拉伸性能試驗(yàn)方法中，纖維線密度的取樣是將纖維復(fù)絲拉直后截取3根1m長的復(fù)絲為準(zhǔn)，取樣時(shí)張力計(jì)量和控制不夠精確，截取試樣通常都是目測，測量長度精精確到±0.5 mm即可，長度精度要求低，操作時(shí)至少需要兩個(gè)人切割纖維的兩個(gè)位置以取得1m長度的纖維，操作麻煩，而且在操作過程中反復(fù)觸碰和按壓纖維容易產(chǎn)生斷絲，得到的數(shù)據(jù)精度差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置和取樣方法，解決了現(xiàn)行國標(biāo)中碳纖維復(fù)絲線密度的取樣方法粗糙，取樣張力控制和長度精度都較差的問題。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案：

一種碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置，其特征在于：包括可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）、V型導(dǎo)輪（2）和收絲圓筒（3），V型導(dǎo)輪（2）設(shè)置在可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）和收絲圓筒（3）之間，收絲圓筒（3）表面固定安裝有豎直的圓柱（31），收絲圓筒（3）上表面與V型導(dǎo)輪（2）的上部槽底在同一高度的水平面上，圓柱（31）后邊緣與V型導(dǎo)輪（2）槽底前底角頂點(diǎn)在同一個(gè)垂直于收絲圓筒（3）中心軸線的鉛垂面內(nèi)。

進(jìn)一步，可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）包括放絲頭（11）和阻尼調(diào)節(jié)裝置，放絲頭（11）通過立柱設(shè)置在平臺(tái)（4）上以用于固定試樣絲筒。

進(jìn)一步，阻尼調(diào)節(jié)裝置包括靠近放絲頭（11）根部的兩個(gè)相互平行且與放絲頭（11）軸向垂直的圓環(huán)擋圈（12）和橫梁（13），橫梁（13）放置在兩個(gè)圓環(huán)擋圈（12）之間，橫梁（13）的一端通過鉸鏈固定在可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）的立柱上，橫梁（13）的另一端間隔分布有若干圓環(huán)以掛砝碼（14），通過改變砝碼（14）的重量和懸掛位置來調(diào)節(jié)放絲阻尼。

進(jìn)一步，橫梁（13）的橫截面是方形或矩形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，阻尼調(diào)節(jié)裝置包括靠近放絲頭（11）根部的兩個(gè)相互平行且與放絲頭（11）軸向垂直的圓環(huán)擋圈（12）、耐磨帶（15）、彈簧（16）和固定塊（17），固定塊（17）設(shè)置在可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）的立柱上；耐磨帶（15）一端水平固定于可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架（1）的立柱上，耐磨帶（15）的另一端在兩個(gè)圓環(huán)擋圈（12）中間繞過后與彈簧（16）連接，彈簧（16）的另一端與螺栓（18）連接，螺栓（18）穿過帶孔的固定塊（17）后， 由螺母固定；通過擰動(dòng)螺母改變彈簧（16）的松緊以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)放絲阻尼。

進(jìn)一步，螺母是蝶型螺母（19）。

進(jìn)一步，收絲圓筒（3）通過支架（33）設(shè)置在平臺(tái)（4）上，收絲圓筒（3）的一端和收絲電機(jī)（32）連接。

進(jìn)一步，收絲圓筒（3）的周長是1m。

進(jìn)一步，V型導(dǎo)輪（2）通過立桿設(shè)置在平臺(tái)（4）上。

進(jìn)一步，還包括夾子（6），夾子（6）將纖維復(fù)絲的自由端固定在圓柱（31）上。

進(jìn)一步，夾子（6）是圓弧形的。

一種碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣方法，其特征在于：首先, 調(diào)節(jié)好放絲阻尼，再將試樣絲筒安在放絲頭（11）上，纖維復(fù)絲的自由端先由V型導(dǎo)輪（2）上部繞過，然后由圓柱（31）后側(cè)根部開始纏繞，由下至上將纖維復(fù)絲的自由端纏繞在圓柱（31）上；然后用夾子（6）夾住纏有纖維復(fù)絲的圓柱（31）以將纖維復(fù)絲的自由端在圓柱（31）上固定好；

其次，啟動(dòng)收絲電機(jī)（32），收絲圓筒（3）轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)收絲圓筒（3）轉(zhuǎn)動(dòng)450^°±20°，關(guān)掉收絲電機(jī)（32），纖維復(fù)絲在收絲圓筒（3）上纏繞有一又四分之一圈的長度，其中四分之一圈是重疊的，并且處在一定張力拉伸的靜置狀態(tài)；

最后，在重疊部分的中間位置一刀切斷纖維復(fù)絲，一整圈纖維會(huì)自然松弛掉落，即可得到精確的1m長纖維復(fù)絲用于稱量。

進(jìn)一步，圓弧形的夾子（6）的夾子柄沖外，以避免旋轉(zhuǎn)繞絲時(shí)夾子（6）與纖維復(fù)絲觸碰。

該碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置和取樣方法具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明取樣裝置簡單，取樣精確。

（2）本發(fā)明的取樣裝置可以調(diào)節(jié)取樣張力，保證不同規(guī)格的纖維復(fù)絲拉伸松緊度相同。纖維復(fù)絲纏繞于周長1m的圓筒上，在纖維重疊部分一刀切斷纖維的兩頭，就可以得到準(zhǔn)確的1m長的式樣用于稱量，纖維復(fù)絲線密度的數(shù)據(jù)更精確可靠?？朔爽F(xiàn)有的碳纖維線密度取樣時(shí)將纖維拉直，截取1m長的復(fù)絲，沒有的張力控制，長度截取靠目測，精度差的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1：本發(fā)明碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置的右視圖；

圖3：本發(fā)明碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置的正視圖（局部）；

圖4：本發(fā)明取樣時(shí)碳纖維復(fù)絲的走向示意圖；

圖5：本發(fā)明取樣時(shí)夾子固定纖維的俯視圖；

圖6：本發(fā)明取樣時(shí)收絲圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向示意圖；

圖7：本發(fā)明取樣時(shí)纖維纏繞靜置狀態(tài)俯視示意圖；

圖8：本發(fā)明取樣時(shí)纖維切斷位置正視示意圖；

圖9：本發(fā)明中可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的主視圖（方案一）；

圖10：本發(fā)明中可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的俯視圖（方案一）；

圖11：本發(fā)明中可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的主視圖（方案二）；

圖12：本發(fā)明中可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的俯視圖（方案二）。

附圖標(biāo)記說明：

1—可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架；11—放絲頭；12—圓環(huán)擋圈；13—橫梁；14—砝碼；15—耐磨帶；16—彈簧；17—固定塊；18—螺栓；19—蝶型螺母；2—V型導(dǎo)輪；3—收絲圓筒；31—圓柱；32—收絲電機(jī)；33—支架；4—平臺(tái)；5—纖維復(fù)絲；6—夾子；

A—前后位置基準(zhǔn)面；B—水平位置基準(zhǔn)面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

圖1至圖8示出了一種碳纖維復(fù)絲線密度測試的取樣裝置，包括可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架1、V型導(dǎo)輪2、收絲圓筒3和平臺(tái)4。可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架1、V型導(dǎo)輪2和收絲圓筒3依次設(shè)置在平臺(tái)4上。可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架1包括放絲頭11，放絲頭11通過立柱設(shè)置在平臺(tái)4一端，放絲架的旋轉(zhuǎn)阻尼是可調(diào)節(jié)的，放絲頭11用于固定取樣纖維的絲筒。收絲圓筒3通過支架33設(shè)置在平臺(tái)4另一端，收絲圓筒3圓柱面上設(shè)置有圓柱31，收絲圓筒3的一端和收絲電機(jī)32連接。收絲圓筒3經(jīng)過精密機(jī)械加工保證周長是高精度的1m（直徑318.31 mm），V型導(dǎo)輪2通過立桿設(shè)置在平臺(tái)4上并位于可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架1和收絲圓筒3之間。收絲圓筒3表面固定安裝了豎直圓柱31，安裝中要確保收絲圓筒3水平，收絲圓筒3上表面與V型導(dǎo)輪2的槽底部在同一高度的水平面上，如圖3所示，并且圓柱31后邊緣與V型導(dǎo)輪2靠前底角頂點(diǎn)在同一個(gè)垂直于收絲圓筒3中心軸線的垂直面上，如圖2所示，圖2和圖3中分別標(biāo)出來了前后位置基準(zhǔn)面A和水平位置基準(zhǔn)面B。

取樣時(shí)，首先如圖4所示,將試樣絲筒安在放絲頭11上，纖維復(fù)絲5先由V型導(dǎo)輪2上部繞過，然后由圓柱31后側(cè)根部開始纏繞，由下至上將纖維復(fù)絲5纏繞在圓柱31上。再如圖5所示，用圓弧形的夾子6夾住纏有纖維復(fù)絲5的圓柱31。

其次，纖維復(fù)絲5在圓柱31上固定好后，啟動(dòng)收絲電機(jī)32，收絲圓筒3轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖6中箭頭所示。圓弧形的夾子6要合適，而且夾子把沖外，以避免旋轉(zhuǎn)繞絲時(shí)夾子6與纖維復(fù)絲5觸碰。當(dāng)收絲圓筒3轉(zhuǎn)動(dòng)450^○左右，關(guān)掉收絲電機(jī)32，如7所示，纖維復(fù)絲5在收絲圓筒3上纏繞有一又四分之一圈的長度，其中四分之一圈是重疊的，并且處在一定張力拉伸的靜置狀態(tài)。

最后，如圖8所示，在重疊部分的中間位置一刀切斷纖維復(fù)絲，一整圈纖維會(huì)自然松弛掉落，即可得到精確的1m長纖維復(fù)絲用于稱量。

可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架1，就是給放絲頭11施加壓力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摩擦阻力，通過改變壓力的大小調(diào)節(jié)摩擦阻力，也就控制了放絲張力的大小。圖9和圖10示出了一種可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架，在靠近放絲頭11的根部加工有兩個(gè)相互平行且與放絲頭11軸向垂直的圓環(huán)擋圈12，在兩個(gè)圓環(huán)擋圈12之間放置一個(gè)方形橫梁13，橫梁13的一端通過鉸鏈固定在可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的立柱上，橫梁13的另一端間隔著固定有若干圓環(huán)，圓環(huán)上可以掛砝碼14，通過改變砝碼14的重量和懸掛位置來調(diào)節(jié)放絲張力。

圖11和圖12示出了可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的另外一個(gè)方案，在靠近放絲頭11的根部加工有兩個(gè)相互平行且與放絲頭11軸向垂直的圓環(huán)擋圈12，耐磨帶15一端水平固定于可調(diào)阻尼旋轉(zhuǎn)放絲架的立柱上，耐磨帶15的另一端在兩個(gè)圓環(huán)擋圈12中間繞過后與彈簧16連接，彈簧16的另一端與一根螺栓18連接，螺栓18穿過帶孔的固定塊17后， 由一個(gè)蝶型螺母19固定。通過擰蝶型螺母19，改變彈簧16的松緊，最終調(diào)節(jié)放絲阻尼。

本發(fā)明將樣品絲筒固定在可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)阻尼的放絲架上，通過V 型導(dǎo)輪后固定在周長1m收絲圓筒表面的垂直圓柱上，啟動(dòng)電機(jī)，圓筒旋轉(zhuǎn)使纖維復(fù)絲纏繞在圓筒上，當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)450^○后關(guān)閉電機(jī)，在此狀態(tài)下，用刀在纖維重疊部位將纖維切斷，纖維松弛自然掉落，就可以得到精確的1m長的復(fù)絲用于稱量。取樣裝置簡單，取樣精確。

本發(fā)明的取樣裝置可以調(diào)節(jié)取樣張力，保證不同規(guī)格的纖維復(fù)絲拉伸松緊度相同。舉例如下：如3K纖維(一束纖維復(fù)絲有3000根單絲)的取樣時(shí)張力為3N,那么6K纖維（一束纖維復(fù)絲有6000根單絲）的取樣張力就通過調(diào)節(jié)阻尼控制在6N，12K纖維（一束纖維復(fù)絲有12000根單絲）的取樣張力就調(diào)節(jié)為12N。纖維復(fù)絲纏繞于周長1m的圓筒上，在纖維重疊部分一刀切斷纖維的兩頭，就可以得到準(zhǔn)確的1m長的式樣用于稱量，纖維復(fù)絲線密度的數(shù)據(jù)更精確可靠?？朔爽F(xiàn)有的碳纖維線密度取樣時(shí)將纖維拉直，截取1m長的復(fù)絲，沒有的張力控制，長度截取靠目測，精度差的缺點(diǎn)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。