本发明公开了一种纱线动态摩擦系数测量系统，包括安装于机箱前面板上的预加张力装置、启停按钮、第一张力测量装置、第二张力测量装置、缓冲装置、接近开关、滑轮、指示灯、用于测量纱线运行速度的转速测量装置、转速调节旋钮、导纱器、缠结装置、第一步进电机及其主轴上安装的输入罗拉、第二步进电机及其主轴上安装的输出罗拉、与导纱器相连的气管、与气管相连的气泵以及用于收集残纱的残纱篓，以及安装于机箱前面板背面的电源模块、模拟量采集模块、继电器模块、通讯模块和步进电机驱动器。本发明具有使用成本低、操作简单、可以进行恒定张力测试、检测效率和测试精度高、实现实时控制，并且具有断线自停及缓冲防断线功能等优点。
包括机箱及安装于机箱的前面板(1)上的预加张力装置(2)、启停按钮(4)、第一张力测量装置(5-1)、第二张力测量装置(5-2)、缓冲装置(6)、接近开关(7)、指示灯(9)、用于测量纱线运行速度的转速测量装置(10)、转速调节旋钮(12)、导纱器(13)、缠结装置(16)、第一步进电机(18-1)及安装在其输出轴上的输入罗拉(3)、第二步进电机(18-2)及安装在其输出轴上的输出罗拉(11)、与所述导纱器(13)相连的气管(17)、与所述气管(17)相连的气泵(15)以及用于收集残纱的残纱篓(14)，纱线(25)经过所述预加张力装置(2)后进入所述输入罗拉(3)，并在输入罗拉(3)上缠绕3-5圈后进入所述第一张力测量装置(5-1)，由其引出后进入所述缓冲装置(6)；
纱线(25)经由缓冲装置(6)引出后进入所述缠结装置(16)，并在此缠结2-3圈后进入所述第二张力测量装置(5-2)；
纱线(25)经由第二张力测量装置(5-2)引出后进入所述的输出罗拉(11)，并在其上缠绕3-5圈后进入所述导纱器(13)，位于输出罗拉(11)一侧的转速测量装置(10)测量输出罗拉(11)的转速以判断纱线的运行速度；
所述的转速调节旋钮(12)用于调节所述第一步进电机(18-1)和第二步进电机(18-2)的转速；
模拟量采集模块(21)，用于采集第一张力测量装置(5-1)和第二张力测量装置(5-2)中压力传感器的电压数据；
继电器模块(22)，用于纱线处于断裂时仪器的停止动作；
通讯模块(20)，用于接收所述模拟量采集模块(21)和继电器模块(22)的数据并将其传输至计算机进行分析处理；
以及步进电机驱动器(23)，用于控制步进电机的启停及转速。
2.根据权利要求1所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述第一张力测量装置(5-1)由压力传感器(24)和三个滑轮(a-c)组成，所述三个滑轮(a-c)位于一等腰三角形的三个顶点上；所述压力传感器(24)与位于上方的滑轮(a)配合安装，用于测量纱线的输入张力；纱线(25)依次按照逆时针方向绕过左下方滑轮(b)、顺时针方向绕过上方滑轮(a)和逆时针方向绕过右下方滑轮(c)后进入所述缓冲装置(6)。
3.根据权利要求2所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述缓冲装置(6)由位于一倒立的等腰三角形顶点处的三个滑轮(d-f)组成，其中位于下方的滑轮(e)为能够上下移动并且能加挂不同质量砝码(26)的动滑轮，用于纱线的缓冲防断线、预加张力调节和平衡检测，纱线(25)依次按照顺时针方向绕过左上方的滑轮(d)、逆时针方向绕过下方的动滑轮和顺时针方向绕过右上方的滑轮后，进入所述缠结装置(16)。
4.根据权利要求3所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述接近开关(7)安装在所述砝码(26)的下方，当所述砝码(26)与所述接近开关(7)的距离≤1mm时，所述指示灯(9)点亮。
5.根据权利要求4所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述缠结装置(16)由三个位于等腰三角形顶点处的滑轮(g-i)组成，其中，位于上方的滑轮(h)的位置能够上下调节。
6.根据权利要求5所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述纱线(25)绕过缠结装置(16)中位于上方滑轮(h)后，与绕过缠结装置(16)中位于左侧的滑轮(g)的纱线(25)在交叉点处缠绕2-3圈后，再绕过缠结装置(16)中位于右侧的滑轮(i)。
7.根据权利要求6所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：在所述交叉点处，绕过缠结装置(16)中上方滑轮(h)前、后的两股线的夹角为35°。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述第二张力测量装置(5-2)由压力传感器和三个滑轮(j-l)组成，所述三个滑轮的布置形式与所述第一张力测量装置(5-1)的相同，纱线(25)依次按照逆时针方向绕过左下方滑轮(j)、顺时针方向绕过上方滑轮(k)和逆时针方向绕过右下方滑轮(l)后进入所述的输出罗拉(11)。
9.根据权利要求8所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述预加张力装置(2)由依次安装在螺栓上的蝶形螺母、宝塔弹簧、两个鱼眼垫圈及六角螺母组成，所述纱线(25)经过张力装置(2)时，夹在所述两个鱼眼垫圈之间。
10.根据权利要求9所述的纱线动态摩擦系数测量系统，其特征在于：所述的输入罗拉(3)和输出罗拉(11)的外形相同、表面光滑且内部为中空结构。
一种纱线动态摩擦系数测量系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纱线动态摩擦系数测量仪器，特别是涉及一种纱线动态摩擦系数测量系统。
背景技术
[0002] 纱线动态摩擦系数测量系统主要测试同种纱线之间的动态摩擦系数，动态摩擦系数是纱线的一个重要的物理性能。纱线所具有的动态摩擦系数直接影响到织物的工艺效果。研究纱线的动态摩擦系数可以为改进工艺、选择油剂或浆料配方、研究改进纺织器材或导纱张力部件的表面性能提供科学依据。
[0003] 目前国内多数高等院校、科研院所及厂家使用的是进口CTT纱线综合质量评价系统和国产LFY-110的纱线摩擦系数测试仪器。CTT纱线综合质量评价系统可以测量纱线的动态摩擦系数、条干不匀率等多种测量内容。CTT纱线综合质量评价系统使用缠结法的测试原理，通过测试纱线的张力来间接计算纱线与纱线之间的动态摩擦系数。但此类方式存在以下不足：
[0004] (1)系统构成复杂，功能冗余；
[0005] (2)操作复杂，非专业人员不易操作；
[0006] (3)价格昂贵，不适合小型工厂使用；
[0007] (4)机体笨重，不易搬运。
[0008] 而国产LFY-110纱线摩擦系数仪不仅可以测试纱线的动态摩擦系数，还可以测试纱线与皮辊及纱线与金属的摩擦系数。其使用绞盘法的测试原理，将纱线均匀包覆在摩擦辊上，另外一根纱线以180°包角包覆在均匀包覆纱线的摩擦辊上，摩擦辊转动后测量纱线两端的张力，根据挠性带的欧拉公式推导出的摩擦系数计算公式来计算摩擦系数。此类方式存在以下不足：
[0009] (1)测量动态摩擦系数时，纱线容易退捻；
[0010] (2)运行速度范围较小，不能满足使用要求；
[0011] (3)测试精度较低；
[0012] (4)张力不能恒定。
发明内容
[0013] 为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种测量精度高、张力恒定、纱线不易退捻、成本较低且操作简单的纱线动态摩擦系数测量系统。
[0014] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0015] 一种纱线动态摩擦系数测量系统，包括机箱及安装于机箱的前面板上的预加张力装置、启停按钮、第一张力测量装置、第二张力测量装置、缓冲装置、接近开关、指示灯、用于测量纱线运行速度的转速测量装置、转速调节旋钮、导纱器、缠结装置、第一步进电机及在其输出轴上的输入罗拉、第二步进电机及在其输出轴上的输出罗拉、与所述导纱器相连的气管、与所述气管相连的气泵以及用于收集残纱的残纱篓；
[0016] 纱线经过所述预加张力装置后进入所述输入罗拉，并在输入罗拉上缠绕3-5圈后进入所述第一张力测量装置，由其引出后进入所述缓冲装置；
[0017] 纱线经由缓冲装置引出后进入所述缠结装置，并在此缠结2-3圈后进入所述第二张力测量装置；
[0018] 纱线经由第二张力测量装置引出后进入所述的输出罗拉，并在其上缠绕3-5圈后进入所述导纱器，位于输出罗拉一侧的转速测量装置测量输出罗拉的转速以判断纱线的运行速度；
[0019] 所述的转速调节旋钮用于调节所述第一步进电机和第二步进电机的转速；
[0020] 所述前面板的背面安装有：
[0021] 电源模块，用于为所述测量系统提供电能；
[0022] 模拟量采集模块，用于采集第一张力测量装置和第二张力测量装置中压力传感器的电压数据；
[0023] 继电器模块，用于纱线处于断裂时仪器的停止动作；
[0024] 通讯模块，用于接收所述模拟量采集模块和继电器模块的数据并将其传输至计算机进行分析处理；
[0025] 以及步进电机驱动器，用于控制步进电机的启停及转速。
[0026] 优选地，所述第一张力测量装置由压力传感器和三个滑轮组成，所述三个滑轮位于等腰三角形的三个顶点处，压力传感器与上方的滑轮配合安装，用于测量纱线的输入张力，纱线依次按照逆时针方向绕过左下方滑轮、顺时针方向绕过上方滑轮和逆时针方向绕过右下方滑轮后进入所述缓冲装置。
[0027] 优选地，所述缓冲装置由位于一倒立的等腰三角形顶点处的三个滑轮组成，其中下方的滑轮为能够上下移动并且能加挂不同质量砝码的动滑轮，用于纱线的缓冲防断线、预加张力调节和平衡检测，纱线依次按照顺时针方向绕过左上方的滑轮、逆时针方向绕过下方的动滑轮和顺时针方向绕过右上方的滑轮后，进入所述缠结装置。
[0028] 所述接近开关安装在所述砝码的下方，当所述砝码与所述接近开关的距离≤1mm时，所述指示灯点亮。
[0029] 优选地，所述缠结装置由三个位于等腰三角形顶点处的滑轮组成，其中，位于上方的滑轮的位置能够上下调节；所述纱线绕过缠结装置中位于上方滑轮后，与绕过缠结装置中位于左侧的滑轮的纱线在交叉点处缠绕2-3圈后，再绕过缠结装置中位于右侧的滑轮。
[0030] 更优选的是，在所述交叉点处，绕过缠结装置中上方滑轮(h)前、后的两股线的夹角为35°。
[0031] 优选地，第二张力测量装置由压力传感器和三个滑轮组成，所述三个滑轮的形式与所述第一张力测量装置的相同，纱线依次按照逆时针方向绕过左下方滑轮、顺时针方向绕过上方滑轮和逆时针方向绕过右下方滑轮后进入所述的输出罗拉，此处的压力传感器用于测量纱线的输出张力。
[0032] 优选地，所述预加张力装置由依次安装在螺栓上的蝶形螺母、宝塔弹簧、两个鱼眼垫圈及六角螺母组成，所述纱线经过张力装置时，夹在所述两个鱼眼垫圈之间。
[0033] 更加优选地，所述的输入罗拉和输出罗拉的外形相同、表面光滑且内部为中空结构。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0035] 1.本发明实现纱线动态摩擦系数的测量，可以节约占地、降低使用成本、简化操作过程，提高检测效率；
[0036] 2.本发明能够精确调节输入和输出罗拉的转速，实时显示测量数据、实时参数读取和分析，实现实时控制，测试精度高；
[0037] 3.本发明可以进行恒定张力测试，具有断线自停及缓冲防断线功能。
附图说明
[0038] 图1为本发明纱线动态摩擦系数测量系统中前面板上的结构示意图；
[0039] 图2为本发明纱线动态摩擦系数测量系统中前面板背面的结构示意图；
[0040] 图3为本发明的测量系统中纱线的走向示意图。
具体实施方式
[0041] 以下结合附图和具体实施例对本发明的结构作进一步详细说明。
[0042] 参见附图1、2，本发明的纱线动态摩擦系数测量系统包括安装于机箱的前面板1上的预加张力装置2、安装于前面板1左上角的启停按钮4、间隔安装于前面板1上部的第一张力测量装置5-1和第二张力测量装置5-2、安装于第一张力测量装置5-1和第二张力测量装置5-2之间的缠结装置16、安装于第一张力测量装置5-1和缠结装置16之间的下部的缓冲装置6、安装于前面板1左下角的指示灯9、由上至下安装在前面板右侧的转速调节旋钮12、输出罗拉11和导纱器13，以及位于输出罗拉11左侧的转速测量装置10、安装于前面板左侧中部的第一步进电机18-1及安装在其输出轴上的输入罗拉3、安装于前面板右侧中部的第二步进电机18-2及安装在其输出轴上的输出罗拉11、与导纱器13相连的气管17、与气管17相连的气泵15以及用于收集残纱的残纱篓14。在前面板1的背面安装有电源模块19、通讯模块20、模拟量采集模块21、继电器22及步进电机驱动器23。接近开关7安装在所述砝码(26)的下方，用于检测缓冲装置6的平衡状态，达到平衡状态时指示灯9会亮起。在力3所示的实施例中，当砝码26与接近开关7的距离≤1mm时，达到平衡状态，指示灯9点亮。
[0043] 其中，预加张力装置2由依次安装在螺栓上的蝶形螺母、宝塔弹簧、两个鱼眼垫圈及六角螺母组成，通过调节蝶形螺母的旋转角度来调节宝塔弹簧对鱼眼垫片的压力，从而调节鱼眼垫圈之间夹住的纱线所受到的压力；转速调节旋钮12用于调节所述第一步进电机18-1和第二步进电机18-2的转速，进而调节输入罗拉和输出罗拉的转速；电源模块19用于为所述测量系统提供电能；模拟量采集模块21用于采集第一张力测量装置5-1和第二张力测量装置5-2中压力传感器的电压数据；继电器模块22用于纱线处于断裂时仪器的停止动作；通讯模块20用于接收模拟量采集模块和继电器模块的数据并将其传输至计算机进行分析处理；步进电机驱动器23用于控制步进电机的启停及转速。
[0044] 参见图3，采用如上所述的测量装置，具体工作步骤包括：
[0045] (1)卷绕筒30上的纱线25经过预加张力装置2时，夹在所述两个鱼眼垫圈之间，从而被施加了一个预加张力，然后进入输入罗拉3，并在输入罗拉3上缠绕3-5圈；
[0046] (2)纱线25在输入罗拉3引出后进入右侧的第一张力测量装置5-1，第一张力测量装置5-1由压力传感器24和三个滑轮a、b、c组成，三个滑轮位于一等腰三角形的三个顶点处，压力传感器24与上方的滑轮b配合安装，用于测量纱线25的输入张力，纱线25依次按照逆时针方向绕过左下方滑轮a、顺时针方向绕过上方滑轮b和逆时针方向绕过右下方滑轮c后引出；
[0047] (3)纱线25从张力测量装置5-1引出后进入其右侧的缓冲装置6，缓冲装置6由位于一倒立的等腰三角形顶点处的三个滑轮d、e、f组成，其中下方的滑轮e为能够自由移动并且可以加挂不同质量砝码26的动滑轮，用于纱线的缓冲防断线、预加张力调节和平衡检测，纱线25依次按照顺时针方向绕过左上方的滑轮d、逆时针方向绕过下方的动滑轮e和顺时针方向绕过右上方的滑轮f，然后进入缠结装置16；
[0048] (5)缠结装置16三个位于等腰三角形顶点处的滑轮g、h、i组成，其中，位于上方的滑轮h的位置能够上下调节。纱线25绕过缠结装置16中位于上方滑轮h后，与绕过缠结装置16中位于左侧的滑轮g的纱线25在交叉点处缠绕2-3圈后，再绕过缠结装置16中位于右侧的滑轮i。在本发明的一个实施例中，在所述交叉点处，绕过缠结装置16中的上方滑轮h前、后的两股线的夹角为35°。
[0049] (6)纱线25经缠结装置16引出后进入右侧的第二张力测量装置5-2，第二张力测量装置5-2，穿引过三个滑轮j、k、l的方式与在第一张力测量装置5-1中的相同，在此处通过压力传感器测量纱线25的输出张力；
[0050] (7)纱线25经第二张力测量装置5-2引出后进入输出罗拉11，并在输出罗拉11上缠绕3-5圈，转速传感器10在此处测量输出罗拉11的转速，以判断纱线的运行速度；
[0051] (8)纱线25经输出罗拉11引出后，进入导纱器13，导纱器与气泵15的气管17相连接，气管排出高压空气后在导纱器内形成负压，将纱线25吸入残纱篓14中；
[0052] (9)调节机箱前面板1右上角的转速调节旋钮12，可以控制步进电机驱动器23向步进电机18发送变化的脉冲，进而调节电机的转速。
[0053] 上述过程中，按下启停按钮4，可以控制步进电机的启动和停止；
[0054] 当纱线动态摩擦系数测量系统处于运行状态时，第一张力测量装置5-1和第二张力测量装置5-2通过测量纱线25在缠结装置16两侧的张力，将张力参数送入模拟量采集模块21，模拟量采集模块21处理后送入通讯模块20，最终将数据传输至计算机进行分析处理；
[0055] 在运行过程中，当纱线25断裂或张力过大时，第一张力测量装置5-1和第二张力测量装置5-2将测量得到的数据通过模拟量采集模块21和通讯模块20传输至计算机判断后，计算机发送指令给通讯模块20进而控制继电器22吸合，最终使系统停止工作；
[0056] 计算机将采集到的张力通过摩擦系数计算公式计算出摩擦系数，并且实时显示纱线25的输入张力、输出张力及摩擦系数的变化曲线。
