專利名稱：：測(cè)量纖維張力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：測(cè)量纖維的張力對(duì)于紡織工業(yè)生產(chǎn)有重要意義。因?yàn)槔w維需要連續(xù)生產(chǎn)，所以不能采用傳統(tǒng)的測(cè)力裝置，如天平、彈簧秤等測(cè)量其張力。目前測(cè)量纖維張力一般采用機(jī)械式測(cè)量設(shè)備和電子式測(cè)量設(shè)備。如專利申請(qǐng)?zhí)?4239787所公開的紗線張力儀和專利號(hào)86206741公開的便攜式數(shù)字張力儀。但是，上述裝置存在一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在與纖維直接接觸的零件是固定金屬零件或普通軸承，這些部件與處于運(yùn)動(dòng)中的纖維之間的摩擦阻力較大，因而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不利影響；另外，采用機(jī)械測(cè)力零件，測(cè)量精度也受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種張力測(cè)量裝置，其可以用于測(cè)量纖維材料的張力，所述纖維材料例如各種天然纖維和人造纖維。通過這樣的裝置，可以盡可能減小纖維張力測(cè)量過程中的機(jī)械摩擦，減小纖維張力的波動(dòng)，從而可以穩(wěn)定并精確地測(cè)量纖維張力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明人經(jīng)過大量研究和實(shí)踐，開發(fā)出一種纖維張力測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括空氣軸承、基座、連桿和電子天平，在連桿上設(shè)置一個(gè)接觸構(gòu)件，連桿頭部連接空氣軸承，連桿尾部連接基座，連桿上的接觸構(gòu)件與電子天平接觸。在不影響纖維連續(xù)生產(chǎn)的情況下，通過該測(cè)量裝置測(cè)量纖維張力，獲得滿意效果，從而完成了本發(fā)明。在本文中，所述纖維材料是指橫截面積一般小于1平方厘米的纖細(xì)材料，包括天然纖維和人造纖維。其中，天然纖維是天然存在的、可以直接取得的纖維，根據(jù)其來源分為植物纖維和動(dòng)物纖維兩類。植物纖維是由植物的種籽、果實(shí)、莖、葉等獲得的纖維，是天然纖維素纖維。從植物韌皮得到的纖維如亞麻、黃麻、羅布麻等；從植物葉得到的纖維如劍麻、蕉麻等。植物纖維的主要化學(xué)成分是纖維素，故也稱纖維素纖維。動(dòng)物纖維是由動(dòng)物的毛或昆蟲的腺分泌物中得到的纖維。從動(dòng)物毛發(fā)得到的纖維有羊毛、兔毛、駱駝毛、山羊毛、牦牛絨等；從動(dòng)物腺分泌物得到的纖維有蠶絲等。動(dòng)物纖維的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，故也稱蛋白質(zhì)纖維。其中，化學(xué)纖維是經(jīng)過化學(xué)處理加工而制成的纖維，可分為人造纖維和合成纖維兩類。人造纖維是用含有天然纖維或蛋白纖維的物質(zhì)，如木材、甘蔗、蘆葦、大豆蛋白質(zhì)纖維等及其他失去紡織加工價(jià)值的纖維原料，經(jīng)過化學(xué)加工后制成的紡織纖維。人造纖維也稱再生纖維。主要用于紡織的人造纖維有黏膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維。合成纖維不是用含天然纖維素或含蛋白質(zhì)的物質(zhì)作原料，而是用石油、天然氣、煤等為原料，先合成單體，再聚合而制成的紡織纖維。常見的合成纖維有聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維等。在本文中，所述纖維張力是指纖維受到外部拉伸等作用時(shí)，在纖維內(nèi)部產(chǎn)生的在纖維任一截面兩側(cè)存在的相互牽引力。本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置主要包括由連桿_空氣軸承_電子天平組成的杠桿系統(tǒng)，在一個(gè)具體實(shí)施方案中，空氣軸承1包括軸承主軸14，軸套13貫通連接于軸承主軸14上，在軸承1的兩端部處設(shè)置擋板11和12，擋板11和12是中空的，并在擋板11和12相對(duì)內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上、對(duì)應(yīng)于軸套13兩側(cè)面的環(huán)線上優(yōu)選等間距地開有多個(gè)小孔15，軸承主軸14上也優(yōu)選均勻地開有多個(gè)小孔15。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，空氣軸承1、基座2和連桿3可以由以下材料制成金屬及其復(fù)合物，例如鈹、鎂、鈧、釔、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉬、銅、銀、金、鋅、鎘、鋁、鎵、銦、鉈、鍺、錫、鉛、銻、鉍及其合金；高分子材料，包括天然高分子材料如木質(zhì)材料、半合成/改性天然高分子材料、合成高分子材料如塑料，及其復(fù)合物；無機(jī)非金屬材料，如含氧化合物、含氮化合物、含碳化合物、含硫化合物、含磷化合物、含氟化合物、含氯化合物、含溴化合物、含碘化合物及其復(fù)合物。優(yōu)選地，連桿由鋁鎂合金制成，接觸構(gòu)件由作為合金的鋼制成，空氣軸承由鋁鎂合金制成，基座由鋼制成。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，與連桿3固定連接的擋板11在連接連桿處是開口的，并通過多種連接方式與連桿3的頭部9相連接。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，所述連接方式包括通過連接部件16，如法蘭連接，通過焊接連接，或者通過螺紋連接。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，通過螺旋連接是在擋板11的開口處設(shè)置內(nèi)螺紋，在連桿3的頭部9相應(yīng)設(shè)置外螺紋，或者在擋板11的開口處焊接一段帶外螺紋的接頭，在連桿3的頭部9設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，在空氣軸承1的軸套13表面設(shè)計(jì)有一定凹度，即從兩端向中心位置平滑地逐漸變細(xì)，從而形成凹槽結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，連桿3是中空的管狀結(jié)構(gòu)，連桿3與基座2連接的連接部件上集成有空氣軸承進(jìn)氣零件6，其上部有一進(jìn)氣位置7。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，空氣軸承1中的高壓空氣的壓力介于1-10大氣壓之間，優(yōu)選為2-8大氣壓，更優(yōu)選為3-6大氣壓。高壓空氣可從貯氣鋼瓶或空氣壓縮機(jī)供給或產(chǎn)生。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，連桿3上的接觸構(gòu)件5可以在連桿上自由滑動(dòng)，并可通過螺栓固定等方式固定在某一指定位置，接觸構(gòu)件5與基座2的距離優(yōu)選占連桿3總長(zhǎng)度的比例為從小于1至0.Ol，優(yōu)選為0.8至0.05，更優(yōu)選為0.5至0.1。本發(fā)明還涉及上述的纖維張力測(cè)量裝置用于測(cè)量纖維的纖維張力的用途。本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置的工作原理是，該裝置主要包括由連桿_空氣軸承_電子天平組成的杠桿系統(tǒng)，通過空氣軸承與繃緊的纖維接觸，并致使纖維出現(xiàn)形變。此時(shí)，接觸點(diǎn)兩側(cè)的纖維各自的張力將對(duì)接觸纖維的裝置部件形成合力，經(jīng)過杠杠結(jié)構(gòu)放大，電子天平以質(zhì)量形式測(cè)量傳導(dǎo)到接觸構(gòu)件的阻力，經(jīng)計(jì)算可以得到纖維的張力。為此，用本發(fā)明的測(cè)量裝置測(cè)量纖維張力時(shí)，將空氣軸承的軸套置于繃緊的纖維上，電子天平顯示測(cè)量前和測(cè)量時(shí)接觸構(gòu)件傳遞過來的質(zhì)量，通過利用杠桿原理計(jì)算出纖維的張力。在實(shí)際測(cè)量過程中，在測(cè)量纖維與空氣軸承的夾角基礎(chǔ)上，用獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算求得纖維張力。詳細(xì)描述在具體實(shí)施方式中參照附圖3和4加以說明。本發(fā)明的纖維張力測(cè)量裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)與纖維接觸的部件采用空氣軸承而非其它軸承，空氣軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在軸承主軸與軸套之間形成空氣墊，由于避免了一般軸承中主軸與軸套之間的滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦，從而減少了軸套的旋轉(zhuǎn)阻力，很大程度上避免了由于軸套轉(zhuǎn)動(dòng)滯后而造成的對(duì)纖維的摩擦。另外，軸套采用輕質(zhì)材料制成，因此纖維更易于帶動(dòng)軸套，使之幾乎同步運(yùn)動(dòng)，減少纖維和軸套之間的滑動(dòng)摩擦。此外，由于空氣軸承的動(dòng)力臂長(zhǎng)，電子天平的阻力臂短，因而可以達(dá)到放大纖維張力、提高測(cè)量精度的效果。因此，采用本發(fā)明的測(cè)量裝置測(cè)量纖維張力時(shí)，信噪比高，測(cè)量精度也得到大幅提高。據(jù)此對(duì)纖維張力控制系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)并控制纖維張力在期望的范圍內(nèi)，使纏繞制品獲得滿意的強(qiáng)度、疲勞性能和密實(shí)程度。圖1是本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施方案的空氣軸承部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施方案的纖維和軸承之間相互作用的示意圖。圖4是圖3所示實(shí)施方案中的纖維和軸承的力學(xué)分析圖。附圖標(biāo)記說明1空氣軸承2基座3連桿4電子天平5接觸構(gòu)件6空氣軸承進(jìn)氣零件7進(jìn)氣位置8纖維9連桿頭部10連桿尾部11，12擋板13軸套14軸承主軸15高壓空氣出氣孔16軸承與連桿連接部件A初始纖維位置B纖維收集位置C軸承位置。具體實(shí)施例方式以下參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施方案中，空氣軸承主軸14與軸套13之間的空氣墊是高壓空氣通過中空的連桿3從軸承主軸14中噴出所形成的。為此，在軸承主軸14的兩端部處設(shè)置擋板11和12，擋板11和12是中空的，并在其相對(duì)的內(nèi)側(cè)、對(duì)應(yīng)于軸套側(cè)面的環(huán)線上等間距地開有多個(gè)小孔。軸承主軸14上也均勻開有多個(gè)小孔15。與連桿3固定連接的擋板11在連接連桿處是開口的，從而使中空的連桿3與擋板11可以導(dǎo)通高壓空氣?？諝廨S承14側(cè)面帶開口的擋板11通過多種連接方式與連桿頭部9相連接。所述連接方式包括通過連接部件16，如法蘭連接，通過焊接連接，或者通過螺旋連接，即在擋板開口處設(shè)置內(nèi)螺紋，在連桿頭部9相應(yīng)設(shè)置外螺紋，或者在擋板開口處焊接一段帶外螺紋的接頭，在連桿頭部9設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，來自中空連桿的高壓空氣進(jìn)入與連桿連接的擋板ll，并從軸承主軸14與兩側(cè)擋板11和12各自的小孔15同時(shí)噴出，從而可保證軸套13在擋板11和12所限定的固定位置轉(zhuǎn)動(dòng)，既不與軸承主軸14接觸，也不與擋板11和12接觸。此外，軸套13表面優(yōu)選設(shè)計(jì)有一定凹度，即從兩端向中心位置平滑地逐漸變細(xì)，從而形成凹槽結(jié)構(gòu)。這樣，與軸承軸套13接觸的纖維8相對(duì)固定在此凹槽中，避免了在軸套13上發(fā)生橫向偏移性滑動(dòng)。通過這種特定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，空氣軸承軸套13的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力進(jìn)一步減小，而且也大大減小該阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)纖維張力的影響，并可將纖維相對(duì)固定在軸套的凹槽內(nèi)。所述連桿3是中空的管狀結(jié)構(gòu)，連桿頭部9與空氣軸承1連接，連桿尾部10通過另一連接部件與基座2相連接。該連接部件可以使連桿自由旋轉(zhuǎn)，起到杠桿結(jié)構(gòu)支點(diǎn)的作用。同時(shí)，該連接部件上還集成有空氣軸承進(jìn)氣零件6，其上部有一進(jìn)氣位置7。空氣軸承運(yùn)行所需的高壓空氣由該進(jìn)氣位置進(jìn)入進(jìn)氣零件6，并經(jīng)中空的連桿3到達(dá)空氣軸承1。所述高壓空氣的壓力介于1-10大氣壓之間，優(yōu)選為2-8大氣壓，更優(yōu)選為3-6大氣壓。連桿上的接觸構(gòu)件5可以在連桿3上滑動(dòng)，并固定在某一指定位置。該接觸構(gòu)件5與基座2的距離占連桿3長(zhǎng)度的比例為1至0.01，優(yōu)選為0.8至0.05，更優(yōu)選為0.5至0.1。該接觸構(gòu)件5與電子天平4發(fā)生接觸。電子天平4用于測(cè)量接觸構(gòu)件5施加其上的以質(zhì)量形式表現(xiàn)的壓力，其精確度可以達(dá)到O.001g甚至更高，對(duì)應(yīng)的可以采用實(shí)驗(yàn)分析和工業(yè)檢測(cè)用的各種規(guī)格和型號(hào)的電子天平。連桿3及與其頭部9連接的空氣軸承1可以繞連桿3連接基座2的連接部件(空氣軸承進(jìn)氣零件6)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。以連桿尾部10為支點(diǎn)，連桿頭部9連接的空氣軸承為動(dòng)力點(diǎn)，連桿上接觸構(gòu)件5與電子天平4發(fā)生接觸的點(diǎn)為阻力點(diǎn)，形成以連桿為杠桿的杠桿結(jié)構(gòu)。6裝置總質(zhì)量，包括空氣軸承、連桿和基座等的質(zhì)量和長(zhǎng)度可以根據(jù)纖維張力許可的受力范圍加以選擇。通常情況下，纖維張力在0.0001-5牛頓范圍內(nèi)，優(yōu)選為0.0005-1牛頓范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.001-0.5牛頓范圍內(nèi)。由于纖維張力的量級(jí)較小，因此空氣軸承的質(zhì)量不宜過大，一般質(zhì)量在0.01kg-10kg范圍內(nèi)，優(yōu)選為0.02kg-8kg，更優(yōu)選為0.lkg-4kg。軸套總體形狀為圓筒形，中間略微收斂，因此從正面看起來呈細(xì)腰鼓狀。其外圓周長(zhǎng)通常在0.lcm-50cm范圍內(nèi)，優(yōu)選0.2cm-30cm范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.5cm-20cm范圍內(nèi)。連桿為中空管狀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度一般為lcm-200cm范圍內(nèi)，優(yōu)選為5cm-150cm范圍內(nèi)，更優(yōu)選為10cm-80cm范圍內(nèi)。連桿橫截面的周長(zhǎng)可以大于、等于或小于空氣軸承的軸套的周長(zhǎng)，一般為lcm-50cm范圍內(nèi)，優(yōu)選2cm-30cm范圍內(nèi)，更優(yōu)選為3cm-10cm范圍內(nèi)?；鸬街芜B桿、軸承等的作用，并起到穩(wěn)定整個(gè)裝置的作用，質(zhì)量可以適當(dāng)大些。質(zhì)量一般為lkg-50kg范圍內(nèi)，優(yōu)選2kg-30kg，更優(yōu)選3-10kg。如圖1和圖2的裝置結(jié)構(gòu)圖所示，本發(fā)明纖維張力測(cè)量裝置包括空氣軸承1、基座2、連桿3和電子天平4，在連桿3上設(shè)置一個(gè)接觸構(gòu)件5，連桿3的頭部9連接空氣軸承1，尾部10連接基座2，中部通過接觸構(gòu)件5與電子天平4接觸，連桿頭部9與空氣軸承1連接，連桿尾部10通過空氣軸承進(jìn)氣零件6和基座2相連接，在空氣軸承進(jìn)氣零件6上有進(jìn)氣位置7，連接高壓空氣，連桿3上的接觸部件5靠近基座2，其底端與電子天平4接觸。測(cè)量時(shí)，將空氣軸承的軸套置于繃緊的纖維8上，導(dǎo)致纖維形變，此時(shí)接觸點(diǎn)兩側(cè)的纖維各自的張力對(duì)空氣軸承的軸套產(chǎn)生合力，使杠桿系統(tǒng)的阻力發(fā)生改變，電子天平記錄此時(shí)的阻力，并由此計(jì)算出纖維張力。如圖2的纖維張力測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施方案的空氣軸承部分結(jié)構(gòu)示意圖所示，空氣軸承側(cè)面帶開口的擋板11與連桿3的頭部9相連接。它們之間的連接方式可以是法蘭連接、焊接或螺旋連接。來自中空連桿的高壓空氣進(jìn)入擋板ll，并從軸承主軸14與兩側(cè)擋板11和12各自的小孔15同時(shí)噴出，在軸承主軸14與軸套13之間形成空氣墊，使軸套13在擋板限定內(nèi)的固定位置轉(zhuǎn)動(dòng)，既不與軸承接觸，也不與擋板接觸。軸套13表面形成帶有凹槽的結(jié)構(gòu)，使纖維8相對(duì)固定在此凹槽中，避免了在軸套上發(fā)生橫向偏移性滑動(dòng)。未測(cè)量纖維張力前，由于空氣軸承以及連桿自身的質(zhì)量產(chǎn)生的由"空氣軸承-接觸構(gòu)件_空氣軸承進(jìn)氣零件"所組成的杠桿系統(tǒng)的初始動(dòng)力會(huì)通過接觸構(gòu)件在電子天平上顯示初始數(shù)值。當(dāng)測(cè)量纖維張力時(shí)，將空氣軸承的軸套置于繃緊的纖維上或者從下面將纖維拱起，并致使纖維出現(xiàn)形變，此時(shí)接觸點(diǎn)兩側(cè)的纖維各自的張力將對(duì)空氣軸承的軸套產(chǎn)生向上或向下的合力，該合力將改變由"空氣軸承-接觸構(gòu)件-空氣軸承進(jìn)氣零件"所組成的杠桿系統(tǒng)的動(dòng)力，杠桿系統(tǒng)的阻力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，通過電子天平檢測(cè)該阻力的變化，并由此計(jì)算出纖維張力。具體測(cè)量方法如下未測(cè)量纖維張力前，電子天平顯示軸承及連桿的質(zhì)量數(shù)值m。。用本發(fā)明的測(cè)量裝置對(duì)纖維張力進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如圖3和圖4所示實(shí)施方案中的纖維和軸承的力學(xué)分析圖所示，空氣軸承的軸套置于繃緊的纖維上時(shí)，纖維出現(xiàn)形變，此時(shí)接觸點(diǎn)兩側(cè)的纖維各自的張力將對(duì)空氣軸承的軸套產(chǎn)生向上或向下的合力F，電子天平顯示讀數(shù)叫。如圖1所示實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)示意圖所示，用刻度尺等工具測(cè)量裝置的由"空氣軸承_接觸構(gòu)件_空氣軸承進(jìn)氣零件"形成的杠桿的"動(dòng)力點(diǎn)_阻力點(diǎn)_支點(diǎn)"相對(duì)位置，以及動(dòng)力臂長(zhǎng)度k和阻力臂長(zhǎng)度L2。于是得到方程FL丄=(m「m0)gL2其中F單位為牛頓(N)，mpm。單位為克(g)，1^丄2單位是厘米(cm)，g是重力常數(shù)g=9.8N/kg=0.0098N/g如圖3和圖4所示實(shí)施方案中的纖維和軸承的力學(xué)分析圖所示，空氣軸承兩側(cè)的纖維各自的張力將對(duì)空氣軸承的軸套產(chǎn)生向上或向下的合力F，當(dāng)該合力F與左側(cè)纖維張力的夾角為a，與右側(cè)纖維張力的夾角為P，設(shè)纖維張力為f，則得到以下方程fcosa+fcosP=F其中f、F單位為牛頓(N)，a、|3單位為弧度。角度a和|3可以通過量角工具直接測(cè)量，也可以首先測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度再計(jì)算。當(dāng)測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度再計(jì)算時(shí)，如圖1所示實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)示意圖中所示，進(jìn)給纖維的位置為A，收集纖維的位置為B，空氣軸承的位置為C，此時(shí)AC、BC均為直線。分別測(cè)量L3，L4，L5，然后運(yùn)用幾何法求算。tana=^"t肌^=其中L3、L4、L5單位是厘米(cm)，a、13單位為弧度c將上述四個(gè)方程聯(lián)立得到F.L,=(>,-m0>g.L2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>tan^=因此，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>或者根據(jù)勾股定理，用直角三角形邊長(zhǎng)代替三角函數(shù)(附l一附0).g'丄2_丄,0通過多次測(cè)量計(jì)算f值，可以計(jì)算f的平均值、方差等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)'實(shí)施例1采用如圖l所示的纖維張力效t裝置對(duì)聚酰胺6(尼龍)纖維的張力進(jìn)行效熔融紡絲原料為尼龍6(PA6)切片，寧波亨潤(rùn)聚合有限公司產(chǎn)品。紡絲溫度27(TC，噴絲板單孔，每孔直徑lmm，噴絲速率0.lg/min/孔，巻繞速率100m/min。在該裝置中，連桿由鋁鎂合金制成，接觸構(gòu)件由鋼制成，空氣軸承由鋁鎂合金制成，基座由鋼制成?？諝廨S承l(wèi)的質(zhì)量為300g，軸套13呈圓筒形，中間收窄，其外圓周長(zhǎng)為8cm。連桿3為中空管狀，其長(zhǎng)度為40cm。連桿3橫截面的周長(zhǎng)約為10cm。連桿3通過螺旋方式與空氣軸承1連接。基座2支撐著連桿3、空氣軸承1等，質(zhì)量為5kg。如圖1所示，測(cè)量各長(zhǎng)度變量如下L丄=40cm，L2=10cm，L4=100cm，L5=100cm。高壓空氣來自鋼瓶，壓力為2大氣壓的高壓空氣經(jīng)過連桿3從軸承主軸14上以及擋板11和12內(nèi)側(cè)的小孔15中噴出，在軸承主軸14與軸套13之間、擋板11和12與軸套13之間形成空氣墊。所采用的電子天平4的型號(hào)為JA21002型精密電子天平(上海恒平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))，其測(cè)量感量為0.Olg，量程2000g。在制造聚酰胺6(尼龍6)纖維過程中，將上述測(cè)量裝置的空氣軸承1的軸套13放在纏繞過程中的纖維上。每改變Ls的長(zhǎng)度，分別讀取一次天平讀數(shù)。讀數(shù)列表如下表1所示。m。=1827.87gmi測(cè)量數(shù)值列表表1mi測(cè)量數(shù)值列表L3/cm101829.95201831.93301833.89401835.54501837.06601838.61701839.94801840.91901841.841001842.58根據(jù)說明書中所述方法計(jì)算9々cos(arctan,)+cos(arctan^)f計(jì)算值列表如下表2所示(單位N)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過改變L3的方法來改變角度a和|3，測(cè)量所得f值基本一致。實(shí)施例2采用如圖1所示的纖維張力測(cè)量裝置對(duì)聚丙烯(丙綸)纖維的張力進(jìn)行測(cè)量。熔融紡絲原料為聚丙烯(PP)，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司遼陽(yáng)石化分公司產(chǎn)品，牌號(hào)70318，重均分子量2.4*105，多分散系數(shù)2.8，熔點(diǎn)165-17(TC，紡絲級(jí)。紡絲溫度280°C，噴絲板24孔，每孔直徑0.2mm，噴絲速率0.3g/min/孔，巻繞速率1000m/min，每束纖維24根。在該裝置中，空氣軸承l(wèi)的質(zhì)量為lkg，軸套13呈圓筒形，中間略微收斂，其外圓周長(zhǎng)為15cm。連桿3為中空管狀，其長(zhǎng)度為50cm。連桿3橫截面的周長(zhǎng)小于空氣軸承1的軸套的周長(zhǎng)，約為10cm。連桿3通過法蘭與空氣軸承1連接。基座2支撐著連桿3、空氣軸承1等，質(zhì)量為10kg。如圖1所示，測(cè)量各長(zhǎng)度變量如下b=50cm，L2=40cm，L3=50cm，L4=50cm，L5=50cm。高壓空氣來自空氣壓縮機(jī)，壓力為4大氣壓的高壓空氣經(jīng)過連桿3從軸承主軸14上以及擋板11和12內(nèi)側(cè)的小孔15中噴出，在軸承主軸14與軸套13之間、擋板11和12與軸套13之間形成空氣墊。所采用的電子天平4的型號(hào)為JA21002型精密電子天平(上海恒平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn))，其測(cè)量感量為0.Olg，量程2000g。在制造聚丙烯(丙綸)纖維過程中，將上述測(cè)量裝置的空氣軸承1的軸套13放在纏繞過程中的纖維束上，每60秒讀取一次天平讀數(shù)，讀取100個(gè)讀數(shù)。讀數(shù)列表如下所示。m。=1637.29gmi測(cè)量數(shù)值列表(單位g)見下表3表31695.21695.531694.91694.781695.231694.311695.271695.181695.171694.741694.781695.531694.901694.771695.201694.371695.391694.961695.271695.201695.281695.421694.901694.901694.991694.491694.771694.921694.881695.001695.201695.411695.161694.901695.051694.661695.161694.261695.071694.741694.681695.391695.541695.151695.051694.621695.161693.661695.311694.501694.971695.031695.111694.901695.041694.901695.261694.781695.061694.451694.981695.101695.381695.391695.101695.251695.201694.731695.151694.531694.951695.151695.271695.291695.171695.081695.211694.751695.121694.561694.961695.101695.241695.281695.171695.091695.331694.481695.441694.461695.621694.981695.251695.241695.151695.171695.241695.121695.141694.42根據(jù)說明書中所述方法計(jì)算,=_(W廣ff0).g.￡2_,,丄3—、+'J")f計(jì)算值列表如下表4所示(單位N)表40.32110.32290.31940.31880.32130.31620.32150.32100.32090.31850.31880.32290.31940.31870.32110.31650.32210.31980.32150.321111<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>f平均值0.3201N，樣本方差3.21*10—6。比較例1采用便攜式紗線張力儀，型號(hào)YG302,常州第二紡織有限公司生產(chǎn)，測(cè)量感量0.01牛頓。采用與實(shí)施例2相同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)量。在制造聚丙烯(丙綸)纖維過程中，使用便攜式紗線張力儀測(cè)量纖維束張力。每60秒測(cè)量一次，讀取30個(gè)讀數(shù)。f測(cè)量值列表如下表5所示(單位N)表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>f平均值0.334N，樣本方差1.69*10—3。權(quán)利要求一種纖維張力測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括空氣軸承(1)、基座(2)、連桿(3)和電子天平(4)，在連桿(3)上設(shè)置一個(gè)接觸構(gòu)件(5)，連桿(3)的頭部(9)連接空氣軸承(1)，尾部(10)連接基座(2)，連桿(3)上的接觸構(gòu)件(5)與電子天平(4)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，所述空氣軸承(1)包括軸承主軸(14)，軸承主軸(14)上優(yōu)選均勻地開有多個(gè)小孔(15)，軸套(13)貫通連接于軸承主軸(14)上，在軸承(1)沿軸向方向的兩端部處設(shè)置擋板(H，12)，擋板(11,12)是中空的，并在擋板(11,12)相對(duì)內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上、在對(duì)應(yīng)于軸套(13)兩端外表面的環(huán)線上優(yōu)選等間距地開有多個(gè)小孔(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求l-2之一所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，與連桿(3)固定連接的擋板(11)在連接連桿處是開口的，并通過多種連接方式與連桿(3)的頭部相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，所述連接方式包括通過連接部件(16)，如法蘭連接，通過焊接連接，或者通過螺旋連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，通過螺旋連接是在擋板(11)的開口處設(shè)置內(nèi)螺紋，在連桿(3)的頭部(9)相應(yīng)設(shè)置外螺紋，或者在擋板(11)的開口處焊接一段帶外螺紋的接頭，在連桿(3)的頭部(9)設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋。6.根據(jù)權(quán)利要求l-5之一所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，在空氣軸承(1)的軸套(13)表面設(shè)計(jì)有凹度，即從兩端向中心位置平滑地逐漸變細(xì)，從而形成凹槽結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求l-6之一所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，連桿(3)是中空的管狀結(jié)構(gòu)，連桿(3)與基座(2)連接的連接部件上集成有空氣軸承進(jìn)氣零件(6)，其上部有進(jìn)氣位置(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求l-7之一所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，空氣軸承(1)中的高壓空氣的壓力介于1-10大氣壓之間，優(yōu)選為2-8大氣壓，更優(yōu)選為3-6大氣壓。9.根據(jù)權(quán)利要求l-8之一所述的纖維張力測(cè)量裝置，其特征在于，連桿(3)上的接觸構(gòu)件(5)可以在連桿上滑動(dòng)，并固定在某一指定位置，接觸構(gòu)件(5)與基座(2)的距離占連桿(3)長(zhǎng)度的比例為l至O.Ol，優(yōu)選為0.8至0.05，更優(yōu)選為0.5至0.1。10.根據(jù)權(quán)利要求l-9之一所述的纖維張力測(cè)量裝置用于測(cè)量纖維的纖維張力的用途。全文摘要本發(fā)明涉及一種纖維張力測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括空氣軸承(1)、基座(2)、連桿(3)和電子天平(4)，在連桿(3)上設(shè)置一個(gè)接觸構(gòu)件(5)，連桿(3)的頭部(9)連接空氣軸承(1)，尾部(10)連接基座(2)，連桿(3)上的接觸構(gòu)件(5)與電子天平(4)接觸。采用本發(fā)明測(cè)量纖維張力，具有信噪比高、測(cè)量精度好的特點(diǎn)，在紡織工業(yè)具有廣闊用途。文檔編號(hào)G01L5/06GK101776498SQ201010111850公開日2010年7月14日申請(qǐng)日期2010年2月11日優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日發(fā)明者劉學(xué)新,劉少軒,劉毓海,華小輝,張秀芹,徐怡莊,潘慶華,王篤金,章成峰,趙瑩,黃昆申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所;北京大學(xué)